泵房及機械通風冷卻塔的設計優化

王萍萍 郭 燕

（通用技術集團工程設計有限公司，山東 濟南 250031）

電廠擴建工程項目既可以促進資源的合理開發和有效利用，給企業帶來更多收益的同時也能夠帶動附近區域的發展。但擴建工程約束條件多，建設空間有限，如何在現有的條件下滿足生產擴建的需求，是需要從設計階段就要仔細斟酌、反復論證、不斷優化的[1-4]。該工程將常規三個獨立設置的水池、泵房、機械通風冷卻塔整合成一個建構筑物，為建設用地有限的擴建工程提供了參考樣本。

1 工程簡介

龍口礦業集團熱電廠位于山東省龍口市，與北皂礦井東北角毗鄰，東南距梁家礦主風井約400 m，北距渤海1.2 km。夏季頻率為10%的平均氣象條件如下：氣壓752 mmHg，干球溫度28 ℃，濕球溫度24.6 ℃。熱電廠二期擴建工程建設規模為2×130 t/h 高溫高壓循環流化床鍋爐和2×24 MW 抽汽式汽輪發電機組，建設在指定范圍內。

該工程為二期擴建工程中的配套工業循環水泵房及冷卻塔。工業循環水泵房內需放置兩種水泵：工業循環水泵和工業水泵。工業循環水泵用于提供汽機房內空冷器和冷油器的循環冷卻用水，工業水泵用于提供主廠房內的風機、水泵的軸承冷卻用水。

汽機房內的空冷器和冷油器的循環冷卻用水約為800 t/h，為取得良好的冷卻效果，此部分水量單獨冷卻。因水量較小，擬采用機械通風冷卻塔。用于主廠房軸承冷卻水的工業水量約200 t/h。結合電廠的其他水工系統，工業水回水可回流到自然通風冷卻塔，也可回流到機械通風冷卻塔冷卻。因此工業循環水泵房的設計規模考慮為1000 t/h，預留擴建位置。

2 設計原則及設備定型

2.1 設計原則

二期擴建工程建設用地面積十分有限，因此要求該工程布置緊湊，合理美觀，為主要生產區服務便捷，工藝管路順暢。

如何在有限的面積內實現工藝上的目的，有效布置兩個不同水源的系統，是該工程的一大難題。根據機械通風冷卻塔的特點及兩個系統各自的工作特點，最終確定了冷卻塔在上、泵房居中、水池在下的布置方式。

2.2 工藝流程

該工程包括兩個系統：工業循環冷卻系統和工業水提升系統。

工業循環冷卻系統的工藝流程為：廠區循環回水進入泵房屋面上設置的機械通風冷卻塔，經冷卻后進入冷卻塔自帶的水盤，水盤的下降管直接與工業循環水泵的吸水管相連，同時也可流入到泵房下方的水池內。工業循環水泵可直接從冷卻塔的水盤內吸水，也可由泵房內設置的引水筒自下方水池內吸水。

工業水提升系統工藝流程：廠區生產水進入泵房下方水池內，工業水泵通過泵房內的引水筒吸入水池內的水，經加壓后進入生產水系統。

由于工業循環水含鹽量較高，采用了阻垢劑加藥方式來改善水質。泵房內設置一臺組合式阻垢劑加藥裝置，由裝置內的計量泵將藥液投加到循環工業水泵的出水管路上。

2.3 主要設備

機械通風冷卻塔根據水和空氣在填料中的相對流向主要分為逆流式和橫流式，兩者比較見表1。

表1 逆流式冷卻塔和橫流式冷卻塔比較表

根據比較，結合占地面積、效率、投資等要求，綜合考慮后選用逆流式機械通風冷卻塔。主要設備選型如下：

① 機械通風冷卻塔：逆流式，Q=500 m3/h，2 臺；② 工業循環水泵：ISZ200-150-315，Q=400 m3/h，H=32 mH2O，3 臺，1 臺備用，預留1 臺擴建位置；③ 工業水泵：ISZ100-65-200，Q=100 m3/h，H=50 mH2O，3 臺，1 臺備用，預留1 臺擴建位置；④ 引水筒：Φ1000 mm，3 臺；⑤ 引水筒：Φ700 mm，3 臺；⑥ 阻垢劑加藥裝置：組合式，一箱兩泵，1 套。

2.4 設備布置

泵房內設備分兩列布置，一列布置工業循環水泵和加藥裝置，另一列布置工業水泵，中間為約3.5 m 寬的通道。泵房屋面布置兩臺圓形冷卻塔，單臺直徑6600 mm，凈距3000 mm，對稱布置于泵房屋頂中央。泵房下面布置水池，泵房內設有水池入孔。泵房尺寸為12 m×10 m。在泵房一側設配電控制室6 m×6 m 和值班室6 m×4 m。

建筑物整體設計長18 m、寬10 m、高10 m，其中地下4.5 m，地上5.5 m，泵房室內標高0.000。設備布置示意如圖1。

圖1 設備布置剖面示意圖（mm）

3 工程設計特點

（1）節約用地。本建筑物雖為單層建筑，但起到了三層的功效，上中下分別布置冷卻塔、泵房和水池，大大縮減了占地面積。若采用常規布置，冷卻塔獨立設置，下方需布置水池，此部分占地約為120 m2；泵房獨立設置，采用半地下式，占地約為180 m2；冷卻塔和泵房間亦需要有一定的間距。以上綜合考慮，常規布置總占地大約為360 m2，而該工程只用了180 m2，節約用地約50%。

（2）工藝靈活可靠。工業循環水的流程為：回水→冷卻塔→工業循環水泵→廠區循環水管網，工業水的流程為：生產水→水池→工業水泵→廠區生產水管網。

在正常運行條件下，兩個系統相互獨立。在特殊情況下，冷卻塔的出水可流入泵房下方的水池內，由引水筒引水至工業循環水泵，同時不影響工業水泵的使用。這相當于在一個泵房內設置了兩套系統，相互獨立，在特殊情況下又互為備用，工藝靈活，安全可靠。

（3）節省投資及運行費用。將常規三個獨立設置的水池、泵房、機械通風冷卻塔整合成一個建構筑物，節約了大量的土建投資。由于流程順暢，工藝管道、電力電纜、控制電纜等也都節約了大量投資。由于布置緊湊，水泵的吸水管路大大縮短，無論從冷卻塔的水盤內吸水，還是通過引水筒從水池內吸水，都節約了能耗，從而減少了運行費用。

（4）布置合理，流程順暢。該工程整體按照流程布局，整潔有序，工藝、配電、值班分區設置，設備呈列布置，管道沿墻敷設，流程順暢交叉少，整體簡潔流暢。

4 結論

常規三個獨立設置的水池、泵房、機械通風冷卻塔整合成一個建構筑物的設計過程中，不斷創新和優化設計方案，比如管道走向、設備布置等進行了多方案的論證，最終確定了最佳方案。這種布置方式極大地減少了占地面積，在有限的范圍內布置了兩個不同的系統，既滿足了工藝上的要求，同時又保證了兩個系統運行獨立性和互為備用的安全可靠性，為建設面積有限的擴建工程提供了參考樣本。