化工企業余熱發電循環水冷卻塔技術改造

姜林友

（銅陵有色金屬集團股份有限公司，安徽 銅陵 244000）

銅陵有色銅冠冶化分公司硫鐵礦制酸余熱發電工藝中，冷凝器、冷油器、空冷器等發電輔助設備在運行過程中需要冷卻循環水的降溫保證設備的正常的運行，合適的循環水水溫能保持發電設備的高性能運行，如冷油器中潤滑油的合適溫度可提高冷凝器的真空度間接提高汽輪機的發電效率，合適的循環水溫度可連續快速的將排氣口的蒸汽冷凝為液態水。機械通風冷卻塔以大氣作為冷卻介質。冷卻塔內有兩股流體，即水和空氣混合使水冷卻，部分水汽化放出蒸發潛熱，并隨空氣一起將蒸發潛熱帶走。在實際運行過程中，冷卻塔風機葉片旋轉帶動周圍空氣的向上運動，源源不斷的空氣帶走因冷凝器、冷油器等設備換入的熱量，從而降低進入機械通風冷卻塔的循環水溫。為了保證各輔助設備合適的進口循環水溫，需要保持機械通風循環水冷卻塔中配水系統填料收水器等各設備的穩定運行和良好的散熱。

1 循環水冷卻塔結構及存在的問題

1.1 結構

銅陵有色銅冠冶化分公司循環水配套4臺機械逆流式循環水冷卻塔由中國瑞林工程技術有限公司設計，其中兩臺由海鷗公司供貨安裝，另外兩臺由江蘇宏運冷卻設備有限公司供貨安裝。該冷卻塔組單塔尺寸11.8m×11.8m，配置Φ8000mm風機，90kw電機驅動運行。

1.2 存在的問題

收水器結構陳舊，收水效率低，漂水嚴重，加重了對塔內風電機的腐蝕；配水管路長久運行有部分銹蝕結垢，易造成配水系統的不暢和配水孔的堵塞，且噴頭為蝸殼式噴頭，隨著塔內壓力的變化，易造成配水不均勻；填料層結垢嚴重，部分填料塊破損，導致冷卻塔熱交換效率低下，冷卻塔熱交換能力大幅下降；風機常年在高濕度的情況下運行，減速機和風機的腐蝕嚴重，對整體構件及穩定性和長期運行帶來不利，冷卻塔循環水出口水溫長期35℃以上運行。同時對作業人員的日常管理維護安全性帶來缺陷。

2 改造內容

在充分利用原有冷卻塔基礎上，保留原塔基礎，對塔芯部件及部分動力系統進行改造，具體如下：

2.1 收水器

拆除原有收水器，更換全新的SJ型加筋弧形收水器，材質為PVC，保證整塔漂水率在國標允許范圍之內。收水器由相應分塊排列布置，遇梁、柱異形處進行相應調整到位；該收水器能夠有效減小冷卻塔風機系統內的水氣，減少風機葉片在旋轉時與水氣發生的磨損，提高風機系統的實用壽命。該收水器有效降低冷卻塔的飄滴損失，減少了循環水系統的補充水量，很好的節約了水資源。

2.2 配水系統

拆除原有配水系統（保留進水主管），更換全新的配水支管，材質為U-PVC，形式為管式配水，采用NS型，管式對稱布置噴頭，噴頭應壓力適應范圍廣，不易堵塞，其與布水管應連接牢固，不脫落，有較強的抗沖擊能力，保證配水系統長期安全運行，在80℃氣溫條件下不軟化變形，強度高，使用壽命長；在配水管的主管和支管下部應裝有噴頭，保證配水系統最低點均有瀉水點，以防止設備停運時管道積水和運行時管道污物沉淀，避免了配水管道進行人工清洗的麻煩，在濁度小于300ppm非粘性水質中能全天候安全運行。

2.3 更換IC-AC型薄膜填料

拆除原有填料，更換全新的IC-AC型薄膜填料，高度為1.36m，該填料專為工業凈水塔所設計。保證填料的力學性能和各項指標均達到或超過國家電力行業標準——DL/T 742－2001《冷卻塔塑料部件技術條件》。在冷卻塔中，淋水填料的散熱能力占整個冷卻塔冷卻能力的80%以上，所以淋水填料的選用在冷卻塔設計中顯得至關重要。填料的選擇應高效低阻，同等氣水比的條件下，其冷卻能力應高于常規雙梯波填料，親水憎油性能優越、耐溫差變化及耐濕熱老化性能優異，在65℃條件下時不發生幾何變形，在-40℃條件下不破碎、不脆裂，優越的阻燃性能，阻燃性能符合美國ASTM E84＜25的規定。

2.4 對風機系統進行現場除銹防腐

經現場勘察，風機系統中的調整座以及輪轂是腐蝕最為嚴重的部位，本次采用的是對風機系統進行現場除銹防腐，以減緩風機系統的腐蝕。

3 改造目標

（1）提高冷卻塔漂水效率，保證改造后的冷卻塔飄水率低于國標允許值；

（2） 提高冷卻塔的配水均勻，噴頭工作安全可靠，不脫落，保證冷卻塔填料層水氣熱交換充分進行；

（3） 恢復冷卻塔熱工性能，滿足生產要求，循環水出口水溫達到33℃以下；

（4）提高冷卻塔穩定性，保證冷卻塔長期安全運行。

4 改造效果

布水均勻穩定。改造后的銅陵有色金屬集團銅冠冶化分公司的機械強制通風循環冷卻塔外觀整體整潔，收水器及配水系統布置規范，布水管網設計合理，進風口淋水分布均勻；配水管噴頭噴淋效果明顯，噴淋水分布填料各位置，無死角，進出口循環水溫溫差明顯提高，經現場測試冷卻塔循環水出口水溫達到33℃設計條件。

5 經濟效益

單臺機械通風冷卻塔改造費用15萬。改造后，因汽輪機真空度提升每年多發電30萬kwh，循環水飄零率的下降年節約生產水5萬噸，年直接經濟效益合計約25萬元以上。

本次技術改造實現了高性能填料的熱力性能和阻力性能的優化耦合、實現填料分布和填料內空氣徑向速度分布的良好匹配，從而大幅改善提高機械通風循環水冷卻塔的整體熱力性能，使循環水出口水溫滿足生產工藝要求。