浅谈旋转式溅水碟在火电厂自然冷却塔中的应用
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摘 要：简要阐述了火电厂自然冷却塔传统RC型喷溅装置与旋转式喷溅装置的优点、缺点，介绍了旋转式溅水碟在火力发电厂自然冷却塔中的应用，通过近2年在火电厂冷却塔中的使用效果对比，有效地降低了循环水温，达到了节能降耗的目的。
中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（c）-0029-02
大唐林州热电有限责任公司装机容量为2×350 WM机组，是由上海电气集团公司设计、制造，2台机组各配置设计由淋水面积为5 500 m2逆流式自然通风冷却塔一座，冷却塔主要设计参数如下。
（1）淋水面积为5 500 m2。
（2）塔高为115 m。
（3）进风口高为7.6 m。
（4）塔筒喉部高92.0 m。
（5）塔顶出口半径为27.25 m。
（6）塔筒喉部半径为25.92 m。
（7）塔零米半径为44.89 m。
（8）环板基础半径为45.76 m。
（9）水池是深为2.0 m。
（10）淋水装置由进水压力管、中央竖井、配水槽、梁柱支撑体系组成，为保证冷却塔冬季运行效果，在塔内设置有隔风板，进风口处设置挡风板，均为玻璃钢制作。
（11）喷溅装置设计型号为RC型，喷头口径有26 mm、28 mm、30 mm共3种规格，总数为5 500套喷溅装置（如图1）。
1 传统喷溅装置的淋水特点
（1）自然通风冷却塔在火力发电厂内是目前应用最为广泛的一种冷却塔，其工作原理是，挟带废热的冷却水通过分水系统（槽式加管式）分配到喷溅装置，喷溅装置将水打散变为小水滴，均匀的洒在淋水填料上，使其与空气充分接触，实现换热的目的；其中的喷溅装置的性能对换热效果有着较大影响，其性能不仅影响喷溅装置本身的换热效果，还直接对主要换热部件填料的性能有着较大影响，严重时还会影响到淋雨区的换热和水塔的通风效果。
（2）理想的喷溅装置喷溅出的水滴应均匀、细小、无中空、无伞状水膜，这样不仅可以保证水在填料顶面上分布均匀，而且通风阻力小，与空气接触面积大、充分发挥配水过程中的热交换效率。
（3）目前国内常用的喷溅装置主要有重力溅散型、反射型、旋喷型，上述喷溅装置均无法完全实现上述要求，各种喷溅装置的主要优缺点如下。
①重力溅散型（PC型、PT型（或RC型））：水流出喷嘴后在重力或出口压力作用下冲击下方的溅水盘，使水溅成水滴，故称重力溅散型。缺点：喷溅范围小，均匀性差，在填料上存在无水区、轻水区和重水区。
②反射型：反射型喷嘴下方有上、下重叠的两层溅散盘，水向下冲击下层溅散盘后经锯齿撕裂反射至上层的上盘上，又经锯齿再次撕裂，散落在填料上。缺点：水滴大、易掉头、水头小时，溅散效果较差，在填料上存在着无水区、轻水区和重水区。
③旋喷型：水流在喷头的蜗型壳体中旋转，在喷嘴出口形成旋转水膜冲击下方溅散齿环，水膜溅散成水滴。缺点：易堵塞、水滴大、均匀性差，在填料上存在着无水区、轻水区和重水区。
2 大唐林州热电有限责任公司自然冷却塔喷溅装置目前存在的问题
自然冷却塔喷溅装置采用RC型固定式喷头，内圈区域喷嘴口直径为26 mm，内圈和外圈中间区域喷嘴口直径为28 mm，外圈区域喷嘴口直径为30 mm，共5 500套，喷头间距为1 m。该固定喷溅装置阻力损失较大，水头小时溅散效果较差，喷溅范围固定不变，均匀性差，中部容易产生气塞，水压太低时变成直流，并且在填料上存在无水区、轻水区和重水区，冷却效果不佳，势必会影响冷却塔的冷却效果，特别是经过4～5年一段时间的运行后，经过冷却后的循环水温最高时达到38 ℃（夏季），已经严重影响了机组经济运行，并且造成过多的水资源浪费（如图2）。
3 新型旋转式溅水碟的的淋水特点
（1）新型旋转式溅水碟包括连接管、支撑架、旋转溅水碟与陶瓷旋转装置，支撑架固定在连接管的下部，在旋转溅水碟得下端中心位置设计分体式陶瓷旋转装置，溅水碟上端面分布有旋转槽，以增加水流冲击后溅水碟的旋转力度，旋转溅水碟圆周边缘均匀的分布具有径向夹角的引导翅片，在支撑架底部设有座体，在座体的中心位置设有安装孔，旋转溅水碟通过分体式陶瓷旋转装置通过安装在座体上的安装空可自由转动，旋转部件的转速能达到250～500 r，基本可保证在300 r/min，这样的结构稳定性好、溅水碟周边的翅片不易断裂、运行中不易堵塞、不歪斜、无中空现象，大大提高了自然冷却塔长期高效经济运行的能力。
（2）旋转式溅水碟克服了反射型掉头、易堵塞、断裂、散水不均匀等缺点，由于匀速旋转，产生大小而又不等的规则水滴，均匀地无固定轨迹地散落在填料上，实现了水与空气均匀接触，在夏季高温大负荷情况下，循环水量大，水位高、旋转速度快、喷溅范围将会增大，交叉淋水均匀性将会大大提高，多个喷头的交叉作用的效果将会更好，能够满足大负荷发电的高真空要求。在冬季情况下，循环水流量减小，水位降低，如果溅水碟上不喷嘴不出现断流现象，水靠自然下落仍会产生冲击力，推动旋转溅水碟旋转，水流将继续被分溅出去，洒水效果将不会恶化。在最差情况下，旋转溅水碟不旋转，水流经喷头出水口流出将会通过直径110 mm的溅水碟将水洒向四周，其喷溅范围与均匀性也要优于其他3种固定型溅水碟。
4 旋转式溅水碟在林州电厂的应用
（1）利用检修机会对#2凉水塔喷溅装置进行了更换为旋转式溅水碟，在内圈区域安装的溅水碟喷嘴直径为26mm，在内圈和外圈中间区域安装的溅水碟喷嘴直径为28 mm，在外圈区域的溅水碟喷嘴直径为30 mm，共5 500套，喷头间距1 m。
（2）旋转式溅水碟安装后使用效果。
①溅水碟制造材质均用ABS工程塑料，在65 ℃条件下不软化变形，在-30 ℃条件下不脆裂、不破碎，可在冷却水采用城市中水介质下使用12年以上（如图3）。
②旋转式溅水碟淋水范围大，淋水均匀性较好，不存在无水区、轻水区和重水区，能够彻底达到均匀散水的目的，以提高自然冷s塔的冷却效率。
（3）旋转式溅水碟经济效益分析。
①在同样水流能力下旋转式溅水碟比传统固定式喷头的淋水面积增加30%左右见喷洒效果（见图4）。
②自然冷却塔冷却水效果比对。对冷却塔填溅水碟经过优化后，循环水温得到了有效的降低，与2014年度同期相比，凝汽器进水温度降低了2.73 ℃左右。
③对凉水塔溅水碟的更换后提高了机组的经济性，经过计算，循环水温每降低1 ℃可以降低发电煤耗0.56 g/kWh，年效益达84.12万元。#2凉水塔溅水碟经过更换后综合测算循环水温降低了2.5 ℃，每年经济效益可以达到210.3万元。
5 结论
（1）旋转式溅水碟安装投运后检查淋水效果发现，旋转式溅水碟淋水范围大，喷洒半径达1 m左右，相邻的溅水碟喷洒范围可以相互交叉，能够达到无中空效果，且淋水均匀，基本上不存在无水区、轻水区和重水区，达到了技术优化的理想效果。
（2）根据运行数据对比可以看到，#2冷却塔溅水碟优化后冷却效果明显，经过初步计算，优化前比优化后冷却能力提高了20%左右，出塔冷却水温降低了2.5 ℃左右，提高机组真空0.6 kPa左右，相当于每发一度电煤耗降低约1.4 g，一年内即可收回成本。
（3）在优化旋转式溅水碟的同时对冷却塔填料进行优化或进行冷却塔填料翻塔作业，自然通风冷却塔的冷却效果将更加突出，年节能降耗目标更加明显。
参考文献
[1] DL/T 838―2003，发电企业设备检修导则[S].
[2] 中南电力设计院，5500m2自然通风冷却塔安装图[Z].
[3] 大唐林州热电有限公司.#1、#2凉水塔喷嘴（溅水碟）、除水器、填料、玻璃钢托架招标技术协议[Z].
[4] 泌阳市金强玻璃钢耐材料有限公司.旋转式溅水碟说明书[Z].
[5] 大唐林州热电有限责任公司.汽轮机检修规程（第4版）[Z].