热电厂冷却塔施工（精选十篇）
热电厂冷却塔施工 篇1
来宾电厂扩建冷却水发电站工程位于广西来宾市南面良江乡罗村附近,红水河右岸边,发电站厂房设在已完建的来宾电厂冷却水发电站一期工程发电厂房下游约32.0 m处,距来宾火电主厂房约1.0 km,距来宾市中心约7.0 km。对外交通以公路为主,交通方便。来宾电厂扩建工程冷却水发电站为一座无压引水式、无调节的水电站,设计水头为24.0 m,设计流量为17.41 m3/s,其尾水排入红水河,火电厂冷却水流量为13～18.8 m3/s,对尾水位影响不大,发电水头主要是受红水河水位的影响。
本工程89.0 m平台为厂房地面及安装间地面,设计荷载较大,施工荷载大且模板支撑高度在70.0～89.0 m之间,模板支撑较高,且下部为未经压实的填土。为保证施工安全,同时保证模板的强度、刚度及稳定性,必须制订好模板施工支撑方案。主要工程量:本项目89.0 m平台平面面积为396.5 m2;尾水平台为42.0 m2。施工组织:89.0 m平台模板全部采用钢支撑木模板,局部组合钢模板。施工人员包括模板工20人及其他辅助工种共26人,施工机械有塔吊1台、电锯2台、手电锯4台、手电钻4台及其他辅助工具。
2 施工方案
2.1 准备工作
(1)施工技术人员同建设、监理单位现场人员搞好各测量控制点交接、复核工作,并把复核成果报监理工程师审核,以确保施工放样的准确性,并且对控制点进行经常性的监控。
(2)施工技术组负责组织有关的施工人员对图纸进行会审,发现问题及时向监理工程师澄清。对各单项工程,在施工前要做出详细的施工方案(包括施工质量控制方案),报监理工程师审批,用以指导施工。在制订每个环节的施工方案的同时要制订相关的质量保证措施。
(3)做好测量放样工作。测量仪器主要有DS3水准仪、全站仪、钢卷尺。根据设计提供的控制点,由生产技术组测放建筑物的中线、边线和高程控制点,用油漆等做好标记,建立施工控制网。
2.2 浇筑方案的假设
来宾电厂扩建工程冷却水发电站89.0 m高程平台,施工荷载大,临时荷载大,支撑高度高,为了充分利用现已施工的联系梁作为支撑受力,下部采用悬空拱形结构,以避免基础不均匀沉降,减少施工支撑用材料。对89.0 m平台浇筑采用钢管支撑,搭设按1.0 m×1.0 m间距,层高采用1.5 m纵横拉结。对梁底部支撑加密到0.5 m间距。
3 支撑架方案设计
3.1 设计依据
本设计主要依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ 130—2001)、《建筑结构荷载规范》(GB 50068—2001),并参考《简明施工计算手册》,同时参照同类工程的施工情况。
3.2 设计
3.2.1 脚手架
设计方案拟采用扣件式上部满堂、下部悬空拱形高承重脚手架,支固点方式为中间连系梁支承。脚手架的结构见图1。脚手架基本结构:以钢管为杆件,采用Φ48 mm壁厚3～3.5 mm焊接钢管;扣件用玛钢扣件;单元组合毗邻的杆件共用。整体稳定和抗侧力杆件:采用剪力撑、斜撑为构架整体稳定及抗侧力构件;利用满堂承重架的整体格构式刚架结构,并利用已施工的框架柱与支撑架连接成整体抗倾覆。脚手架基本参数:柱距L=1.0 m;排距b=1.0 m;步距h=1.5 m;内柱与墙的距离d=0.2 m;架总高度H=12.58 m;梁下面的支承架局部加密至0.5 m间距。
3.2.1. 1 荷载计算
由于89.0 m平台中安装间部分是最大荷载区,因此在复核中以安装间区域进行复核。按照设计图纸计算(模板施工规范):钢(木)模板及木枋楞自重为0.75 kN/m2,钢管支架自重为1.5 kN/m2;混凝土自重为按安装间(1-3,B-C)考虑;混凝土总量为56×24/112=12 kN/m2;钢筋自重为240/112=2 kN/m2;施工人员、机具重量为1.5 kN/m2;倾倒、振捣混凝土产生的荷载为2 kN/m2,其他荷载不予考虑,合计19.75 kN/m2。
3.2.1. 2 立杆应力计算
钢管间距1 000 mm×1 000 mm,层间距为1.5 m,共计支撑112根,每根立杆承受的荷载为:1.0×19.75=19.75 kN,设用Φ48 mm壁厚3 mm钢管,A=424 mm2,钢管回转半径。按强度计算,立杆的受压应力为:;按稳定性计算,立杆的受压应力为:(长细比,查《钢结构设计规范》附录1得ψ=0.681),查表得抗压强度设计值f=215 N/mm2。σ=68 N/mm2
3.2.1. 3 扣件应力计算
查施工计算表可知,扣件允许荷载回转扣件σ=5 000 N,直角扣件σ=6 000 N,根据荷载计算单根支撑管荷载为19.75kN,采用扣件搭接每根支撑受力扣件不少于4个。4×5 000=20kN>19.75 kN,扣件安全。
3.2.2 梁大楞、小楞强度和刚度
大楞采用Φ48 mm壁厚3 mm钢管,按连续梁计算承受梁小楞传来的荷载,按均布荷载考虑,验算钢管的强度和刚度:梁的支撑间距为0.5 m,底板由2根大楞承担重量;荷载q=19.75/2=9.875 kN/m;钢管截面抵抗矩W=1 840mm3;容许应力[f]=215 N/mm2。
按强度核算:
按刚度核算:
以上计算说明89.0 m高程平台整体支撑按1 m × 1 m间距,梁底用0.5 m×0.5 m双排支撑满足施工对支撑架的强度及刚度要求。
为了充分利用已施工的连系梁作为支撑基础面,现对连系梁作承载力复核。荷载按照设计图纸计算(模板施工规范):钢(木)模板及木枋楞自重为0.75 kN/m2;钢管支架自重为1.5 kN/m2;混凝土自重为按安装间(1-3,B-C)考虑;混凝土总量为56×24/112=12 kN/m2;钢筋自重为240/112=2 kN/m2;施工人员、机具重量为1.5 kN/m2;倾倒、振捣混凝土产生的荷载为2 kN/m2,合计19.75 kN/m2。
假设上下两层梁同时受力,受力面积为梁两侧,每侧3.0m,合计6.0 m,按梁净夸5.0 m计算,总荷载为19.75×6.0×5.0=592.5 kN。按均布荷载考虑,q=592.5/5/2=59.25 kN/m。抵抗弯矩复核:作用在梁上的最大弯矩M=1/8 ql2=1/8×59.25×52=185.15 kN/m。根据设计图纸:b×h=400×800,As=1017mm2,A’s=911mm2,fcm=13.5 N/m,fy=fy'=310 N/mm2,受压区高度
由于x=6.08<2as=70 mm,抵抗弯矩Mu=fyAs (ho-ax)=310×1 017×(765-35)=230.147 1 N/m。由于MU=230.147 1>M=185.15,采用两层梁联合承载89.0 m平台施工荷载,结构满足安全要求。
受剪力复核:b×h=400×800,fC=12.5 N/mm2,fyy=210 N/mm2,hw=ho=800-35=765,hw/b=765/400=1.912<4,V≤0.25 fC b ho=0.25×12.5×400×765=956.250 kN。配箍构造要求:。受剪承载力计算:。梁总荷载V=592.5/2=296.25 kN。复核梁受剪承载力为Vcs=752.591 kN,V=296.25 kN
4 施工安全质量保证措施
为保证模板及支撑架的施工安全,施工中要做好如下工作:①施工人员事先必须进行身体检查,确保身体健康。②施工人员必须佩带安全带,以保证作业安全。③将施工人员分为4个班组,每个施工班组按统一要求单独作业。④支撑架搭设时必须保证横管水平,直管垂直。支撑架搭设好后均要求专人检查,主要检查钢管扣件是否紧固,杜绝松扣。⑤在搭设好的架子中按要求增加剪力撑以保证整体的稳定。
5 检查验收
为了检查模板及支撑的强度、刚度,模板安装好后采用压重法进行检验。试验中对最大跨度的断面按设计荷载1.5倍进行压重试验。试验前先做好观测点,用水准仪进行整个架子及模板的变形观测。
在试验中对最大跨度为6.0 m×6.6 m的面积进行试验。试验面积设计施工总荷载为782.1 kN。按1.5倍荷载进行试压试验,取试验压重物120t。用塔吊将压重物吊到试验面,并同时监测模板的变形量。总变形量应不超过20 mm。
6 施工成果
广西来宾电厂扩建工程89.0平台按上述施工方案施工,整个平台连续浇筑完混凝土,在浇筑过程中经过实际观测,其最大变形量为12 mm,未出现大的变形,达到设计要求。且由于采用悬空拱形结构支撑,减小了支撑高度,该工程节约了1/4的材料用量,证明方案经济合理。
摘要：结合工程实例,介绍模板施工过程的模板支撑设计,对材料的选用、设计方案的假设进行了探讨,并对荷载取值及各部位杆件受力进行了计算,同时提出了保证模板及支撑架施工安全的质量措施。
关键词：施工安全,模板支撑设计,计算
参考文献
[1]JGJ 130—2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].
[2]GB 50068—2001,建筑结构荷载规范[S].
江西丰城电厂冷却塔事故分析 篇2
2016-11-25 2016年11月24日7时许，江西丰城一电厂的在建冷却塔发生一起特大事故，到目前为止已经造成74人死亡，2人受伤，目前现场搜救已经基本结束，事故原因还在调查之中。究竟是什么导致了如此严重的事故，在调查报告出来之前谁也不知道，不过我们仍然可以根据现有的资料进行一些分析。
由于本文只是根据现有的网络资料进行的汇总、分析，故可能有不准确的地方，一切以将来的事故报告为准。
事发地位于江西丰城，在建的是装机容量为2×1000兆瓦火力发电机组配套的一座冷却塔。根据新闻的信息，该冷却塔设计高度165米，已经建成70余米。设计高度165米是什么概念？根据《工业循环水冷却设计规范（GB/T 50102-2014）》的资料，165米高的冷却塔已是我国冷却塔的最大型号！
165米高的冷却塔底部直径124米，底面面积达1.2万平方米，周长近400米；冷却塔底部的斜支柱进风口高11.6米。这样的大工程中发生了如此事故，实在是遗憾。
事故原因究竟是什么？根据我个人的分析，可能有以下3个原因： 1.水泥强度不够导致操作平台垮塌； 2.操作平台自身锚固设施失灵； 3.塔吊倒塌引起连锁反应。1.水泥强度不够导致操作平台垮塌：
我认为这一原因的可能性最大，因此将主要篇幅集中在此。「水泥强度不够」有两种可能性：一是使用了未达标的水泥；二是水泥的养护时间不够，导致未达到设计强度就拆除了模板。
混凝土中浇筑之后，需要「养护」一定的时间，待其凝固达到一定强度才能拆除模板。假如在现场浇筑混凝土时，使用的这批次混凝土品质不达标，而现场技术人员又未对混凝土强度进行检测，只是根据经验使用了以前的养护时间，则拆除模板后的混凝土强度不够，自然会导致垮塌。《工业循环水冷却设计规范》对混凝土强度的要求：
在混凝土品质无问题时，过短的养护时间也会导致事故。由于混凝土的养护时间受温度影响比较大，低温时混凝土需要更多的时间才能达到设计强度。根据许多报道，事发的工程当时正在赶工期，还喊出了口号「协力奋战100天」，因此由赶工期而引发此次事故也是极有可能的。《双曲线冷却塔施工与质量验收规范（GB 50573-2010）》对此也有相关规定：
《新京报》的一则新闻里提到知情人士的说法：「意外发生在施工的最后一个步骤，当时来自河北的工人们正拆除冷凝塔外围的木制脚手架，但是尚未干透的混凝土开始脱落，最后坍塌。」这一说法有很高的可信度。下面来看一个示意图：
现在采用的冷却塔施工方式一般是利用浇筑好的钢筋混凝土塔壁作为支撑，在其上搭建操作平台和模板。当浇筑的混凝土达到强度后，先拆除下方的模板A，将其安装到模板B上方，进行下一轮浇筑。但是在拆除模板A时，模板B处的混凝土尚未达到设计强度，并不足以支撑整个操作平台，于是发生了坍塌。由于整个冷却塔上部一圈都在同时施工，连在一起的操作平台就都垮了，工人从70余米的高度坠落。
事实上，此类的冷却塔事故早已有先例，而且和这次的事故有很大的相似性！
1978年，美国西弗吉尼亚州柳树岛（Willow Island）的一在建电厂发生了操作平台坍塌事故，总共造成51人死亡，成为美国建筑史上最严重的事故之一。其事故原因正是因为浇筑的混凝土还未干便拆除模板，造成了巨大的伤亡。人们没有在事故中取得教训，相似的事故竟然在几十年后在中国上演，令人心痛。
由于并没有冷却塔顶部的细节照片，事故的真正原因还不得而知。这里我想对广大的新闻媒体吐个槽，现在网络上有如此多的从冷却塔事故现场正上方拍的照片，一个大大的圆，各家的媒体拍摄的照片惊人地一致。但是人们几乎不能从这种照片中得到任何信息！
既然已经用无人机去航拍了，为什么不再靠近一点？为什么不拍一些操作平台塌落部位的细节？假如能拍到螺栓、钢筋拉扯的痕迹，混凝土的开裂形态，对于事故的分析可以详尽得多。
2.操作平台自身锚固设施失灵：
由于操作平台的锚固设备失灵老化或者未按要求拧紧全部螺栓导致平台坍塌，从而引发连锁反应也是有可能的，《双曲线冷却塔施工与质量验收规范（GB 50573-2010）》对此也有规定：
加粗的6.3.7是强制性条文，必须严格遵守，但是由于目前资料不足，无法对此原因进行判断。3.塔吊倒塌引起连锁反应：
由于塔吊倒塌碰掉操作平台是央视和澎湃新闻的说法，澎湃新闻还特意做了一个3D的模拟动画演示事故场景。但我认为目前的资料尚不足以得出此结论。
位于冷却塔内部的塔吊是泵送混凝土的通道，也是工人们上下的通道。在此类事故中，由于工人只有一条逃生通道，发生事故后往往无处可逃。目前没有确切的关于地面和冷却塔上工人的死伤比例，不过根据新华社的报道：「除了地面层的工友，在上面的人全部坠落，被钢筋等材料压在下面」，「从地面层成功逃生的工人王耀龙说，地面层的工人除了两人轻伤外都安全逃生」，这条新闻暗示在塔上的工人全部遇难，地面只有2人受伤。
由于冷却塔建筑形制的特殊性，工人的安全保障设备还很不健全，希望厂家能够重视工人的安全，开发新的安全机制，使事故发生时工人能够逃生。另外，个人认为工人在施工时盲目相信经验，不相信科学也可能是事故发生的原因，假如工人在拆除模板之前按照规定，使用仪器检测混凝土的强度，此次事故很可能可以避免。
热电厂冷却塔施工 篇3
关键词：电厂 冷却塔 噪声 原理 减噪设计
中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（c）-0077-02
我国绝大部分电厂建设在人口稀少的郊区地区，但是因地理环境、生产条件等多种因素的限制，一些电厂不得不建设在距离城镇不远的近郊区甚至建设在人口较集中地区，这部分电厂冷却塔产生的噪声对周边环境及人们生活与健康造成的影响更大[1]。因此了解冷却塔产生噪声的原理并采取针对性的减噪设计，对减少噪声污染和提高周边居民生活质量有非常重要的意义。
1 产生噪声的原理
电厂冷却塔是一种利用冷水吸收热量达到冷却效果的热交换设备，主要由进风口、除水器、风机、马达等部件组成[2]。其运行过程中会产生稳态、高频噪声，噪声声源主要有3种：一是冷凝器收水与布水系统生成的落水产生的噪声；二是阀门、配管和水泵等部件引发塔体振动而产生的噪声；三是风机进排气、散热而引起的噪声。电厂冷却塔主要噪声声源产生噪声的原理如下。
1.1 落水噪声产生原理
冷却塔在运行作业时会因零部件振动、淋水而产生噪声，其中淋水噪声的影响比较大[3]。其产生原理有两个：（1）凝水器水滴下落时会生成气泡和产生辐射作用，从而产生噪声，这类噪声频谱达500～1 000 Hz。（2）凝水器所流出的循环水自上方喷淋管往下做自由落体运动，落水连续、大面积地落到水池面时会产生极大的冲击，进而产生稳态机械噪声，经测试，落水撞击水面的瞬时速度达到了8 m/s，是同空气动力噪声、机械噪声和电磁噪声一样影响较大的特殊噪声之一。
1.2 塔体噪声产生原理
电厂冷却塔塔体的噪声主要是由各类部件振动而引起的，在冷却塔预定过程中，相关的零部件会产生弹性形变，继而出现振动[3]。这些具有弹性的零部件在工作过程中会产生振动能力并将其传播到其他地方，当其传播至有辐射作用的物体表面时，后者会将其反射至空气中并向远处传播，最终形成影响范围较大的机械噪声。
1.3 风机噪声产生原理
电厂冷却塔风机设备是安装于机械上方的，并且抽出方式为逆向抽出，从而起到降温的作用。但是风机在机械工作过程中会高速旋转，旋转过程中风机叶片会作用于空气而产生漩涡空气流，形成一股向上的气流而产生梯度压力，进而导致运动速度和空气流会出现脉动变化，同时部分旋转零部件会存在一定的平衡差异，继而引起风机结构的振动，最终产生空动力性的振动噪声。
2 减噪设计策略
2.1 声屏障减噪设计
声屏障设计减噪指的是在受声点和噪声源之间设计专门的声学障板，利用声的传播特性达到减噪的效果[4]。冷却塔在工作过程中需要保持良好的散热，如果采取封闭式隔声设计会影响机械的运行，因此采取组合式声屏障设计以达到减弱或阻止噪声传播的效果。第一，根据受声点、声源的地理位置特点、两者距离特点以及声音传播特点科学计算出噪声影响范围内的全部敏感点，从而合理设计有效屏蔽范围，确保全部噪声敏感点均得到有效的噪声屏蔽保护，实现减噪的目的。第二，综合考虑地理条件、声波绕射等因素，合理进行隔声设计，声屏障的顶部结构设计为吸——隔组合式隔声结构，隔声屏板选用可增强隔声能力的双层隔声板，内层为中阻隔声材料，外层为阻尼隔声材料，两层隔声板之间留出一2～3 mm宽度的空气层；吸声屏板选用具有良好吸声性能的宽频带组合式吸声板。第三，在声屏障风机进风口位置添加一个折板式的吸声屏板，在保障冷却塔充分散热的基础前提下将减噪效果最大化。
2.2 消声器减噪设计
消声器装置的主要作用是在保障气流通过的基础上减弱或阻止声音传播强度，风机是电厂冷却塔噪声主要来源之一，对此可在风机出口位置装置消音器装置以达到减噪效果。按照环境整治提出的有关要求，通风性的消音装置的减噪指标设计在12～18 dB（A）左右，压力损耗控制在4.90 Pa以内。第一，通风性消音器减噪设计需要综合考虑通风性能、电厂建筑结构、防水、防潮和降噪量等多种因素，从而合理选择合适的声学结构与减噪材料。例如ABS、PVC和聚碳酸酯等工程塑料具有良好的防水性能，且使用寿命长，可选用以上材料为主的新型材料设置组合式减噪单元结构。所选材料需满足以下要求：一是机械在正常的运行条件下，材料耐受期限不短于15年；二是在最低气温标准条件下，材料不脆裂、不破碎；三是具有良好的抗热、阻燃性能；四是在高温条件下（65 ℃时）不会发生形变。第二，根据冷却塔的类型设计消音器结构，保障冷却塔良好的通风、散热和冷却效率。对冷却塔外部和内部进行风洞实验，以明确其内外部流畅分布情况，进一步分析在不同类型冷却塔中，消音器装置对塔内外部阻力大小、流畅分布和冷却效果的影响作用，以对通风性消音器装置进行优化设计，并对设计方案进行多次反复的实验，在保障冷却塔良好运行的基础上使消音器装置发挥最大的减噪作用。
2.3 塔内消能减噪设计
塔内声源减噪设计主要针对冷却塔落水噪声源采取减噪措施，利用斜面消能减噪原理设计减噪结构以达到降噪的作用。在凝水器和水面之间设计一个斜面过渡装置，凝水器产生的落水在落到水面之前可以在斜面上经过粘滞减速、疏散洒落、无声擦贴和挑流分离等形式消能，经过一个缓冲的阶段而不是直接掉落撞击到水面，从而有效地减小落水噪声。塔内消能减噪设计结构由消声器与支承架结构共同组成。消声器设计为六角形蜂窝式斜管结构，所选材料为乙丙共聚烯材料，经热碾压成型后粘结呈六角形的蜂窝式斜管结结构，分为曲面、斜面和垂面3个部分，共同组合成疏散洒落挑流功能段、粘滞减速功能段、无声擦贴功能段和竖式导入功能段，采用了分段、多种、密集的消能方式，且具有耐碱、耐疲劳、耐腐蚀、耐酸、抗冰冻、抗高压、抗冲击、不易老化、质量轻、不易结垢、安装简便、自洁能力强、运行稳定和易维修等多种优点。支撑架结构设计为漂浮式的支承架结构，由支承栅、漂浮框架和浮体3种逐渐以节点卡座形式组合合成的，在组装完成后还需进行防腐处理。塔内消能减噪对进风量没有影响，因此适用于塔外空间条件取消便利治理条件，如气候温和不易结冰等南方地区的电厂冷却塔中。
除此之外，还应对塔内其他噪声源进行仔细查看，比如风机外壳、齿轮变速箱等部件在运行过程中的噪声情况，及时排查零部件因存在老化、故障、摩擦力大、接触媒质或者质量不佳等原因而增强塔内噪声，对老化、质量不佳等零部件给予更换处理，对接触声响过高的接触表面同样采取更换处理，对于齿轮变速箱等结构需定时添加润滑剂以减少台内的内部阻力，通过一系列的措施降低塔内因素引起的噪声。对于风机振动而引起的噪声，还可以装置弹簧减震器用于防震、减震以有效地降低噪声。
3 结语
总之，电厂冷却塔噪声是一种多声源、影响范围较广、影响力较大的噪声，其主要噪声源有落水噪声、风机噪声和塔体噪声这3种。在进行降噪设计时，应先对噪声产生的原理进行分析，然后针对各噪声源及其传播途径的特点，同时结合冷却塔的运行方式和工作效率等因素进行合理有效地改进，在保证冷却塔正常稳定运行的基础前提下将减噪效果最优化，减少冷却塔噪声对周边环境和居民的消极影响。
参考文献
[1]金康华，居国腾.冷却塔声源降噪技术在电厂的应用[J].电力勘测设计，2016（1）：30-33.
[2]刘欢，王健，李金凤，等.冷却塔的噪声特性分析与噪声治理[J].工业安全与环保，2014（6）：75-78.
[3]李凌，赵丽娜.冷却塔的噪声特点和噪声措施研究[J].总共新技术新产品，2015（2）：153.
垃圾焚烧发电厂冷却塔节能改造 篇4
关键词：冷却塔,节能改造,节能效益
太仓协鑫垃圾焚烧发电有限公司是一家生活垃圾焚烧发电厂, 年处理生活垃圾规模27.4万t。公司装备杭州锅炉厂3×250 t炉排焚烧炉 (3×22 t/h余热锅炉) , 配备南京汽轮机厂2×6 MW中温中压纯凝汽轮发电机组, 循环水系统配套安装了3台1 500m3/h逆流式机力通风冷却塔。
冷却塔参数见表1。
1 存在的问题与分析
一期工程2×250 t炉排焚烧炉及1×6 MW汽轮发电机组于2006年9月投入运行, 二期工程1×250 t炉排焚烧炉及1×6 MW汽轮发电机组于2009年4月投入运行。随着二期项目的投运, 循环水冷却塔达到了设计满负荷运行, 到2012年, 循环水系统开始出现循环热效率下降影响机组经济运行的情况。
1.1 冷却塔填料和喷嘴损坏严重
冷却塔填料、喷嘴损坏对冷却塔的效率影响相当显著。喷嘴损坏不仅会造成循环水温度上升, 冷却效果差, 而且会造成冷却塔填料的损坏。而冷却塔填料损坏的直接原因是冷却塔喷嘴损坏后, 进入冷却塔内的循环水不能良好雾化, 以小水滴的形式溅落在填料上, 而是以高流速的水柱直接喷射在填料上造成填料的损坏。
冷却塔填料损坏造成的后果一是冷却面积降低, 淋水密度增大, 冷却塔对循环水冷却效果差, 循环水温度升高, 机组的经济性能下降;二是损坏的填料进入循环水系统堵塞凝汽器铜管, 胶球清洗系统不能发挥正常作用。致使凝汽器端差上升, 真空下降, 严重时直接威胁机组的安全运行。
1.2 冷却塔排汽带水量大
冷却塔除水器效率低下, 排汽带水严重, 飘滴率大于0.01‰。冷却塔蒸发量大造成机组的发电水耗率增大, 补水泵的电耗率上升, 发电用水费上升, 发电厂用电率上升, 增加了发电成本。
1.3 冷却塔填料间被污垢堵塞
填料间污垢堵塞严重, 使填料冷却面积和冷却效果大大降低。为了提高冷却效果, 不得不提高风量, 使风机始终处于高速运行状态, 大大增加了风机电耗。
1.4 冷却塔风机对冷却塔运行经济性的影响
冷却塔风机运行分高速和低速二种模式, 即夏季高温时风机高速运行, 冬季低温时风机低速运行, 该模式风机可调性差, 不利于春秋二季的运行调控。而从低速切换高速时, 经常会出现因故障停运情况, 对循环水冷却塔以及凝汽器真空影响很大。另外, 通过现场测试发现, 即使在高速运行状态下冷却塔风量也远未达到设计值。
2 节能改造方案
2.1 淋水填料改造
淋水填料采用斜梯波型薄膜填料, 将淋水填料安装总高度从原有的1.5 m降为1.25 m, 淋水填料的标准组装块尺寸共分为2层, 层与层交叉布置;底层淋水填料高度为750 mm, 顶层淋水填料高度为500 mm。在现场将填料片黏结成各组装块, 按截面几何尺寸交叉放入塔内托架上, 使其布满整个淋水断面。
填料主波采用斜梯波型设计, 次波采用特殊的“凸”形设计, 水在填料表面能形成不断翻滚混合的三维立体水膜。这种水膜与常规薄膜填料表面形成的两维平面水膜相比, 不仅停留时间较长, 而且使水气实现了全方位充分接触, 减小了流体边界层对传热的不利影响, 使水气的传热、传质显著增强。同时, 在填料每条主波上, 通过4个破水节的设计, 使水在填料中实现4次重新分配, 进一步提高了配水的均匀性。通过提高波形的复杂程度, 使其比表面积比S波薄膜填料增加约25%。
2.2 除水器改造
改造后除水器的安装方式为搁置式安装, 组装块按设计要求编号依次排放, 不得任意更换组装件位置;排放时注意两端搁置均衡, 块间适当留空, 同区弧片朝向一致, 排放整齐。
除水器采用机制挤拉成型, 片厚0.6~0.8 mm, 在原弧形除水器的设计基础上增设了两道阻水筋, 能有效阻止水滴在收水弧面上的延流, 避免了常规弧形除水器形成的二次飘滴现象。在片与片之间采用专用承插连接件连接, 使其具有良好使用强度和整体刚性。
2.3 配水管、喷溅装置改造
根据风量和水温要求, 重新设计配水管和喷淋方式。
采用低压全管式管网配水系统, 配水管线采用碳钢材质管式对称布置, 不仅阻力比较小, 而且布水比较均匀。其中喷头采用的是NS型三溅式防松锁紧喷头, 并在原三溅式喷头基础上, 通过结构改型和增设齿形分水器, 彻底消除了原三溅式喷头易形成三层连续水膜的问题, 不仅工作压头低、不易堵塞、布水均匀, 且具有免维护、易保养等优点。
2.4 冷却塔风机变频改造
3 台冷却塔风机采用ABB变频器, 型号为ACS800-01-0075-3+P901, 防护等级为IP00。3台变频器安装于一个变频柜内, 柜面板为中文液晶显示, 监视变频器状态, 监视内容包括电机电流、电机电压、电机转速、输出频率、速度给定、电机力矩和运行过程量等, 同时将相关数据上传至电厂DCS系统, 实现对冷却塔风机转速的精确远程调控。
3 改造后的节能经济效益分析
3.1 冷却塔热力性能方面
冷却塔的关键组件为淋水装置、填料及风机。循环冷却水的换热过程是在淋水填料中进行的。冷却塔热力性能具体体现为循环水进塔和出塔温度差。冷却塔经改造后, 在同样工况下循环水进塔和出塔温度差由原来的6℃降低至8℃以上。据西安热工所测试结果表明:25MW机组循环水进出塔水温度每降低1℃, 可节约标准煤340 t。据此推算, 太仓协鑫垃圾焚烧发电有限公司冷却塔改造后年节约标准煤为453 t, 以市场煤价500元/t, 年产生经济效益226 500元。
3.2 冷却塔节电方面
冷却塔风机对冷却塔运行的经济性起到关键作用。在实施变频改造后, 不仅解决了低速高速切换时频繁跳机的缺陷, 而且在风机转速控制方面更为精准, 实现了循环水温度与风机运转速度的联动控制, 节电效果显著。
按江苏太仓地区气象条件, 每年1、2、3、11、12月, 5个月共151天, 冷却塔风可控运行3 624小时计算, 全年可节电50 780 k W·h, 以上网电价0.65元/k W·h计, 年节约电费33 007元。
3.3 冷却塔节水方面
冷却塔在蒸发、对流换热的过程中, 要向大气中蒸发大量的水分。气温较低时, 冷却塔周围存在大量的飘滴结冰现象, 严重时如下小雨一样, 浪费用水的同时, 又影响周边的环境。2014年1月对冷却塔更换新型除水器后, 投入运行时已无飘滴现象。据西安热工所测试结果表明, 冷却塔从有飘滴现象到无飘滴现象的过程中, 冷却水的损失率可由5‰降至0.3‰以下, 按冷却塔水量4 500 t/h计算, 可节约冷却水21.15 t/h, 按年运行300 d计算, 可节约冷却水21.15×24×300=152 280 t。以水价1元/t计算, 年节约水费为152 280元。
3.4 冷却塔结构安全方面
改造时对冷却塔内壁及钢架重新防腐施工, 提高了冷却塔运行使用年限和可靠性, 消除了结构腐蚀带来的不安全隐患, 提高了冷却塔的运行寿命。
4 结论
冷却塔是垃圾焚烧发电厂热力循环中的重要辅助设备, 它蕴藏着可观的节能潜力, 可以产生可观的经济效益。太仓协鑫垃圾焚烧发电有限公司冷却塔改造费用为43.35万元, 从产生的经济效益看, 不到二年即可收回全部投资费用。当然, 还要加强循环水水质处理、加强冷却塔定期的维护保养和运行的精细化调整, 才能使冷却塔始终处于最佳的工作状态。
参考文献
[1] 史佐杰.冷却塔运行与试验[M].北京:水利电力出版社, 1990.
热电厂冷却塔施工 篇5
中水回用对于解决水资源短缺具有其他方法无法比拟的优势,其成功应用将产生巨大的经济效益和社会效益.而城市中水经深度处理后回用于电厂循环冷却水补充水系统,不仅可以解决电厂用水紧缺的状况,而且可减轻污水排放对环境的不利影响.文章阐述了城市中水回用的.发展现状,从火电厂循环冷却水系统的对补水的水质要求出发,结合电厂循环冷却水以及城市中水的水质特点,选择相应的中水处理工艺方案.此外就中水回用中存在的问题进行分析,并对其发展前景进行预测.
作 者：李锐 何世德 张占梅 杨运平Li Rui He Shide Zhang Zhanmei Yang Yunping 作者单位：李锐,何世德,杨运平,Li Rui,He Shide,Yang Yunping(重庆远达水处理工程有限公司,重庆,400039)
张占梅,Zhang Zhanmei(重庆远达水处理工程有限公司,重庆,400039;重庆大学,城市建设与环境工程学院,重庆,400045)
关于某电厂冷却塔地基处理的分析 篇6
该工程两座冷却塔采用双曲线自然通风冷却塔, 淋水面积为4000m2, 塔高99m。整座塔由塔壳部分和淋水装置两部分组成, 塔壳部分为钢筋混凝土双曲线形薄壳结构, 由40对斜支柱支撑整个壳体结构, 基础为环板型, 整体性较好。塔芯的淋水装置部分为预制钢筋混凝土梁柱装配式结构, 柱下独立基础。中央设一座4.5m×4.5m的现浇钢筋混凝土中央进水井。整体建筑物对地基的均匀性要求较高, 并且要求水池底板上的缝隙尽量少, 以尽可能的减少漏水。
2 场地岩土工程勘察成果
2.1 岩土工程特性
前期岩土工程勘测报告给出各层土的承载力特征值fak如表1。
2.2 地下水情况
地下水位埋深4.0~7.0m, 因当时勘测期间场地局部出现认为渗漏造成的滞水, 随着水源的切断, 水位会进一步下降, 地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。
2.3 厂区建筑场地类别及地震烈度
地震基本烈度为6度。设计地震分组为第一组。根据国家标准《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2001) 的规定, 从建筑场地土的性质判定, 属于软弱~中硬场地土, 场地类别为Ⅲ类, 属于抗震有利地段。
2.4 设计采用的主要技术数据
a.基本风压值为0.55k N/m2 (n=50) ;b.基本雪压值为0.40k N/m2 (n=50) ;c.抗震设防烈度为6度, 地震动峰值加速度为0.05g。d.场地土类型为软弱土~坚硬土或岩石, 建筑场地类别为Ⅲ类。e.本区最大冻结深度为2.05m, 标准冻结深度为1.94m。
3 基底压力计算
环基基底压力:当环基底宽为5.0m, 环基高为1.5m, 环基底埋深为-3.5m时, 基底最不利压力为:Pmax=253 k Pa、Pmin=248 k Pa;塔芯架构部分基底压力:Pmax=150k Pa。为此, 要求地基承载力特征值, 环型基础不小于257k Pa, 冷却塔塔芯部分不小于150k Pa, 并且要求地基刚度均匀。
4 地基处理方案的选择
根据地质资料, 环基基础均位于挖方区, 挖土深度约为2.40m, 基础位于 (3) 层软塑粉质粘土层, 该层推荐地基承载力特征值fak=124k Pa, 两座冷却塔处的地基土均不能满足基础对地基土特征值的要求, 应做地基处理, 初步拟定桩基和复合地基进行方案比选, 其中桩基采用普通混凝土灌注桩, 复合地基采用振冲碎石桩。
4.1 混凝土灌注桩法
根据岩土资料钻孔情况, (6) 2、 (6) 、 (6) 1为砂层, 为良好的桩端持力层, 其中 (6) 1层在钻孔深度内未穿透, 设计采用普通混凝土灌注桩, 桩径Ф600, 环基部分不同地层保证桩端进入第6层砂层不小于1.0m, 平均桩长约28m, 共240根, 单桩承载力特征值为1920KN;塔芯部分桩尖进入第 (4) 层粉质粘土层, 平均桩长约20m, 共141根, 单桩竖向承载力特征值为1035KN。
两座塔地基处理费用约为696万元。
4.2 振冲碎石桩法
对于冷却塔来讲, 主要以水平承载力为主, 复合地基也是冷却塔比较适合的地基处理方式。
4.2.1 振冲碎石桩布桩设计。
按《火力发电厂振冲桩法地基处理技术规范》 (DL/T 5101-1999) 中表5.0.1规定, 冷却塔为一级构筑物, 其复合地基承载力标准值应按现场复合地基载荷试验确定, 因现阶段没有现场复合地基载荷试验结果, 为此, 本阶段暂按《建筑地基处理技术规范》 (JGJ 79-2002) 综合确定布桩采用等边三角形, 部分结合正方形布桩方式, 桩间距取s=2.0~3.0m。
4.2.2 振冲碎石桩处理深度的确定。
振冲碎石桩桩长计算是按建筑物基础下某一深度处经修正后的地基承载力特征值fak大于这一深度处由建筑物产生的附加应力值加上土自重总荷载f来确定。就本工程而言, 通过计算并分析地层构造, 环基桩长采用9.0m, 塔芯架构及中央进水井桩长采用6.0m。振冲碎石桩桩长以穿透回填土层及 (3) 软塑粉质粘土层为准。振冲范围为在环基外设2排护桩。
4.2.3 振冲碎石桩下软弱下卧层计算。
振冲碎石桩下软弱下卧层为 (5) 层软塑粉质粘土层, 因埋深较深, 经修正后的地基承载力特征值为990k Pa, 仅考虑软弱下卧层顶面处土的自重压力加上建筑物产生的附加压力值约为800k Pa, 因此该层满足地基承载力要求。
4.2.4 振冲碎石桩处理工程量及费用
4.2.4. 1 环基:
环基部分按径向1.8m, 环向扩散角2.3°控制布桩, 布桩以正三角形排列, 桩长9.5m, 每座塔桩根数504根。
4.2.4. 2 塔芯部分:
架构及中央进水井采用一柱对一桩, 水池底板部分采用2.5~3.0m布桩间距, 以正方形、部分结合三角形布桩, 桩长7.5m, 塔芯共计部分每座塔1010根。
4.2.4. 3 护桩:
在环基外侧布2排护桩, 环基内侧1排护桩, 桩长9.5m, 每座塔桩根数216根。
两座塔综合处理费用约为629.3元。
但本处理方案, 对于软塑粉质粘土层有可能会出现夯填碎石过多的情况。分析地质剖面图可见, (3) 软塑粉质粘土层的厚度较薄, 夯填碎石量是可以控制的。
5结论
热电厂冷却塔施工 篇7
某厂#1、#2为600MW亚临界燃煤发电机组, 循环水系统采用单元制闭式二次循环系统, 由自然通风冷却塔、循环水泵、循环水管道、用水设备和凝结器胶球自动清洗装置组成。两循环水母管间设联络管和阀门, 必要时可采用两机三泵运行方式。
每台机组配置一座9000m2自然通风逆流式冷却塔。冷却塔采用单沟、单竖井进水方式与内外配水系统。塔顶标高150米, 配水系统采用管-槽式配水, 配水管间距为1米, 喷嘴采用XPH型, 安装方式为单双支结合臂管联接, 喷嘴间距为1米, 喷嘴平面布置形态为正方形;全塔共安装喷嘴8408只, 具体规格和数量为:φ36—3584只、φ38—2208只、φ40—2616只;填料采用S波塑料淋水填料, 分两层正交布置, 除水器采用BO/160-45型, 搁置式安装在配水管上方的承载梁上。为提高水塔利用率及冷却效率, 提高机组真空, 在#1循环水进水母管与#2循环水进水母管间加一根联络管, 当开启联络管阀门时, #1机、#2机可同时使用两座冷却塔, 即使一台机组运行也可配用两座冷却塔, 当关闭联络管阀门时, #1机用#1冷却塔, #2机用#2冷却塔。
喷溅装置是影响冷却塔换热效率的重要装置。热水通过不同的喷溅装置洒到填料上将会获得不同的冷却塔换热效率。XPH型旋流式喷溅装置存在着布水不均现象, 有重水区、轻水区和无水区, 使填料不能充分利用, 具有进一步优化的潜力。使用中发现, XPH型喷溅装置出现掉头现象, 出现冲毁填料的问题。为了提高冷却塔换热效率, 降低凝汽器循环水进水温度, 提高凝汽器真空泵, 提高机组发电效率, 降低煤耗, 将原XPH型喷溅装置全部更换为XLS-01旋转型喷溅装置。
2 主要设计参数
2.1 冷却塔主要设计参数
2.2 冷却塔的配水情况设计
根据配水系统计算结果, 竖井水位与循环水系统运行方式为:
1) 一机两泵运行全塔配水, h=15.201m
2) 两机三泵运行全塔配水, h=14.593m
3) 一机一泵运行全塔配水, h=13.887m
水塔靠循环水泵通过竖井将热水送到配水高程, 靠四条封闭双层主水槽、配水管将水分布到整个塔的配水断面上, 再通过喷溅装置 (俗称喷嘴) 将水变成小水滴, 然后尽量均匀地洒到填料上, 实现空气与水的接触换热。
每座冷却塔配2台循环水泵, 循环水泵设计运行参数如下:
3 改造方案论证
3.1 XPH型喷溅装置存在的问题分析
3.1.1 XPH型喷溅装置用在高压头的管式配水中
在水压的作用下, 水流成旋转状离开喷头出口, 由离心力的作用向四周洒开。缺点:阻力损失较大, 水头小时溅散效果较差, 喷溅范围较固定, 均匀性差, 中部容易产生气塞, 水压太低时变成直流。
3.1.2 XPH型喷溅装置存在掉头问题
XPH型喷溅装置的溅水盘与支架为分体加工, 靠人力用塑料焊接或粘接组装固定。由于水塔运行温差变化幅度较大、水冲击振动, 使连接强度降低, 在大水量的作用下发生组装薄弱部位损坏, 使溅水盘脱落 (俗称掉头) 形成直流。
3.1.3 XPH型喷溅装置存在重水区、轻水区和无水区
水流经喷溅装置的蜗壳时产生旋转并改变方向, 水的动能减小, 靠压力冲击到溅水盘上形成多股重水流线射向填料, 形成固定的淋水流线, 水流线之间及其内部形成轻水区或无水区, 由于喷溅范围小, 不能较好的实现交叉配水, 水流线冲击的外部形成重水区, 水线四周分散的细小水滴所影响的部位形成轻水区, 中间形成无水区。
3.2 水塔配水系统均匀布水的重要性
冷却水塔的作用是将挟带废热的循环水在塔内与空气进行热交换, 使废热传输给空气并散入大气。空气带走的热量越多, 冷却水塔的换热效率越高, 汽轮机的背压越低, 机组的发电效率越高。配水的合理性与喷溅装置淋水的均匀性 (统称布水均匀性) 对冷却塔的换热效果影响极大。如果一部分填料淋不到水, 那么这一部分填料就不能起到冷却作用, 通过填料区的空气也没有参与塔内的热交换过程, 塔的换热效率也必然下降;同时还会降低冷却塔的通风量。填料都能淋到热水, 而布水均匀性不好, 存在重水区和轻水区, 也会使冷却塔的换热效率下降。
喷溅装置是影响冷却塔换热效率的重要部件, 热水通过不同的喷溅装置洒到填料上将会获得不同的换热效率。目前, 冷却塔内使用的XPH型喷溅装置在填料上存在着无水区、轻水区和重水区, 使冷却塔换热效率较低, 存在着提高冷却塔换热效率的潜在条件。
XLS-01旋转型喷溅装置解决了XPH型淋水均匀性差的问题, 水流在压头的作用下通过喷溅装置的导水锥体推动溅水碟旋转;旋转速度与射流水速度成正向关系, 水头在600mm时旋转速度在60~120转/分之间;试验证明:XLS-01旋转型比XPH型淋水均方差σ平均减少15%, 而喷溅半径增加约30%, 交叉布水效果更好。
3.3 XLS-01旋转型喷溅装置独有的性能特点
1) 改变了传统喷溅装置的淋水特性。XLS-01旋转型喷溅装置使水流在压头的作用下旋转, 水滴靠离心力甩向四周;每个装置具有自己的转速, 互相并不等同, 产生大小而又不等的无规则水滴, 均匀地无固定轨迹地淋撒在填料上, 实现使水与空气的均匀接触, 能够彻底达到均匀布水目的, 不存在轻水区、重水区或无水区, 提高了水塔的冷却效率;由于旋转上扬而充分利用配水空间换热;淋水均匀性好, 喷溅范围大, 实现交叉配水, 更有利于交叉淋水的均匀性;实践证明, 在塑料填料上使用要明显优于其它喷溅装置。为了提高使用寿命及旋转可靠性, XLS-01旋转型采取了轴承水润滑技术。2) 对夏季高温大负荷时的适应性。夏季高温大负荷时循环水量大, 溅水碟旋转速度快, 水的喷溅范围将会增大, 淋水均匀性将会大大提高, 多个喷头交叉作用后的效果会更好, 能够满足满负荷发电的高真空要求。3) 对冬季低温负荷时降低结冰的可能性。在冬季情况下, 循环水量减少, 水头降低, 填料结冰是从有水区与无水区的分界线上开始。由于溅水碟旋转, 水流将无规律的被分溅出去, 使热水均匀地撒到填料上, 从而避免或减轻结冰。4) 降低双泵运行时间, 减少厂用电耗。经过电厂的实际使用观察, 每年春季可晚启双泵运行时间约半个月, 秋季可早停双泵运行时间约半个月。5) 采取整体加工方式, 解决了其它组合式喷溅装置的掉头断裂等问题。6) 由于循环水温度降低, 相应降低水塔的蒸发损失, 减少冷却塔补水量。
4 改造方案
4.1 工作内容
1) 拆除XPH型喷溅装置及异径管箍, 安装带异径管箍的弯头, 弯头下安装XLS-01旋转型喷溅装置。2) 拆除XPH型喷溅装置8408套, 安装XLS-01旋转型喷溅装置8408套。经过配水校核计算及多个冷却塔的使用经验初步确定内外区喷嘴布置如下:内区喷嘴φ25mm1008套、φ27mm 2354套、φ29mm 224套, 合计:3584套;外区喷嘴φ29mm 2208套、φ30mm 2616套, 合计:4824套。3) 清理喷溅装置内堵塞。4) 更换损坏的三通、管座、臂管及连接件。
5 改造后的节能效益分析
经湖北电科院试验, 修正到设计气象条件, 设计进水温度41.48℃和进水流量69640t/h, 改造后出水温度为30.01℃, 大修前出水温度31.69℃。#2冷却塔大修及喷溅装置改造总效益为冷却塔出水温度降低1.68℃。扣除常规冷却塔大修效果 (水温下降0.4℃, 经验数值) , 实际喷溅装置改造总效益为冷却塔出水温度降低1.28℃。根据冷却塔出塔水温对汽轮机组背压变化的影响以及汽轮机厂家的背压对热耗率 (机组煤耗率) 修正曲线冷却塔出水温度降低1.28℃, 可以使得机组额定负荷供电煤耗率降低0.9g/kwh, 按照年发电量20亿度电计算, 年节约标煤1800t, 按煤价750元/吨, 机组在喷溅装置改造后每年节约发电成本135万元。
参考文献
[1]中国工程建设标准协会.冷却塔验收测试规程. (CECS_118;2000) .
[2]王国春.冷却水塔配水喷溅装置改造探讨.
热电厂循环冷却水余热回收技术应用 篇8
大唐迁安热电有限责任公司一期工程建设规模为1 × 220MW燃煤机组,于2007年10月28日投产发电。迁安热电厂一期为城市供热服务,投资11. 6亿元,可满足280多万m2的供热需求。
电厂在发电生产过程中,蒸汽经汽轮机做功后成为低温乏汽,排入凝汽器中冷凝放热,该部分冷凝热被循环水带到冷却塔直接排向大气白白浪费掉,迁安热电厂冬季循环冷却水量约为7000m3/ h, 排放的热量非常大,占到输入总能量的15% 以上, 造成了巨大的能源浪费。目前,迁安市存在集中供热热源不足的问题,因此,如果能够回收电厂的这部分余热用于城市供热,相当于在不增加电厂容量,不增加当地排放,耗煤量和发电量都不变的情况下,扩大了热源的供热能力,为集中供热系统增加了热量,提高了电厂的综合能源利用效率。同时可以减少电厂循环冷却水蒸发量,节约水资源,并减少向环境排放热量,不仅能够缓解电厂散热问题,同时又解决了城市需热问题,可以节省大量用于城市供热的能源( 煤、天然气等) ,并减少了能源在利用过程的污染排放,这无疑将会产生巨大的节能效益和环境效益。
1循环冷却水热泵技术原理及特点[1]
循环冷却水热泵技术是一种水源热泵技术,按照驱动力的不同分为压缩式热泵和吸收式热泵。
1) 压缩式热泵。
工作原理: 低温低压的制冷机( 常用氟利昂类等工质) 通过蒸发器从低位冷源吸热蒸发升温后进入压缩机,被绝热压缩成高温高压蒸汽,然后进入冷凝器向高位热源放热冷凝后,经过节流膨胀阀绝热节流降温降压成低干度的湿蒸汽,再通过蒸发器从低温热源吸热蒸发,如此循环。压缩式热泵循环流程原理图如图1所示。
技术指标: 它的制热系数值将近4,也就是消耗1份电能可从低温环境提取3份热量,供给用户4份热量。
压缩式热泵较吸收式热泵设备简单,控制便捷,但需要消耗优质的电能。在具备蒸汽源的区域采用吸收式热泵投资少,运行费用低,节能效果显著。
2) 吸收式热泵。
工作原理: 吸收式热泵依据产生工质蒸汽热源的不同分为两种形式。吸收式热泵原理图如图2所示。第一类是工质蒸汽的发生需要消耗部分高质热能; 第二类产生工质蒸汽的热量是由低品位的余热热源提供。在应用中我国以第一类为主,它由蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器以及溶液换热器等设备组成。在蒸发器中,利用余热使水蒸发,生成的水蒸气进入吸收器被浓工质吸收,吸收时放出的热量用来加热水; 吸收水蒸气后的稀工质溶液,流经溶液换热器并与浓工质溶液换热后进入发生器; 在发生器中利用蒸汽将稀溶液蒸浓,蒸发出的水蒸气进入冷凝器冷凝,冷凝时放出的热量进一步加热来自吸收器的热水; 冷凝器流出的凝液经膨胀阀后进入蒸发器蒸发,发生器流出的浓工质溶液经换热器后进入吸收器,如此循环。
技术指标: 第一类吸收式热泵的制热系数值一般在1. 6 ~ 1. 8左右,即消耗1份蒸汽,可从低温热源提取0. 6 ~ 0. 8份热量,供给热用户1. 6 ~ 1. 8份的热量,比汽 - 水换热器蒸汽消耗量减少37% ~ 44% 。吸收式热泵的优点是: 可充分利用低品位热源的热量; 除功率不大的溶液泵外没有转动部件, 耗电量低,无噪声。
可见两种热泵机组各有优缺点,应该结合地区和环境实际,统筹规划,本着技术上可行,经济上合理的原则选择合适的热泵机组加以应用。
该工程利用的低位热源为迁安热电厂循环冷却水。结合项目的实际情况,采用电压缩与第一类吸收式热泵串联系统。
2工程方案
循环水余热回收分两期建设,本文只介绍一期。一期循环水余热回收考虑用原220MW机组工业抽汽,参数为: 2. 73MPa,324℃,流量在60t/h左右。
从凝汽器出来的循环冷却水在进入冷却塔之前的剩余压力,考虑到管道弯头及阀门的阻力损失,热泵站内设置增压水泵。
系统方案的工艺流程为:
凝汽器出口的循环冷却水进入热泵站的循环水主管,循环水在电压缩热泵机组内放热后回到冷却塔水池继续做电站循环冷却水。电压缩热泵提取原220MW机组循环冷却水8. 625MW的低温余热负荷,设计供回水温度为17 /11℃ ( 维持运行现状) ,利用循环水量约1232t/h,电压缩热泵总制热负荷为11. 5MW,电压缩热泵进出口水温40 /45℃, 出口45℃热水送至吸收式热泵机组蒸发器,放热后降至40℃又回到电压缩热泵。吸收式热泵机组将57℃ 一次网回 水加热至90℃,供热温差 为33℃ ,采用大温差单效溴化锂吸收式热泵。
热泵站所用蒸汽由220MW汽机的工业抽汽原有管道接出,参数为2. 73MPa、324℃。抽汽先进入小型膨胀发电机组机进行发电,发出的电一部分供热泵机房设备用电,剩余部分全部驱动电压缩热泵,做功后的乏汽( 约0. 5MPa) 一部分接入吸收式热泵作为驱动热源,另一部分蒸汽作为尖峰再热器加热用蒸汽,将吸收式热泵出口的一次网供水温度由90℃加热至115℃。串联热泵系统总供热负荷为28. 3MW,尖峰再热器供热负荷为21. 5MW。
吸收式热泵和尖峰再热器的凝结水进入预热器将一次网供热回水温度由55℃ 加热至57℃,送至热泵循环使用,热负荷为1. 7MW。热泵站总提供热负荷为51. 5MW。换热后的凝结水送回原发电机组循环使用。
计算供热一次网循环水量约737t/h,设计供回水温度115 /55℃,提供供热负荷51. 5MW,折算可供热面积为约103万m2。
循环水余热热泵供热系统示意图如图3所示。
整体系统蒸汽平衡表如表1所示。
电压缩式热泵机组驱动电源启动时来自于大唐厂用电系统,系统正常运行时,电源来自螺杆膨胀发电机。压缩式热泵低温热源为电厂冷却水 ( 17 /11℃) ,通过电驱动,向吸收式热泵机组提供45 /40℃ 的热水。
该方案采用电压缩式热泵与吸收式热泵串联系统回收循环冷却水余热,基于以下3点考虑:
1) 60t / h工业抽汽为过热蒸汽,目前吸收式热泵驱动热源基本为饱和蒸汽,因此需将过热蒸汽变成饱和蒸汽。如果采用喷水减温的方式,会造成能量的浪费,所以增设螺杆膨胀机进行发电,最大限度节约能源。螺杆膨胀机( 发电功率3800k W) 发电无法上电网,需要消耗掉所发的电,增上电压缩式热泵可以解决上述问题。
2) 根据电厂冬季运行数据,循环冷却水回水温度17℃,该温度下,吸收式热泵无法回收循环冷却水余热,因此考虑用电压缩式热泵回收余热,外供50℃工质热量供给吸收式热泵回收。
3) 该方案与提高凝汽器背压方式相比,优点一是电压缩式热泵所耗电负荷小于凝汽器提高背压后220MW机组少发电量; 二是系统最终外供热量大。
3技术特点
1) 绿色环保。电厂循环冷却水中蕴含着巨大的低品位热能。系统不消耗煤炭、石油、天然气等宝贵的一次性不可再生能源,不排放二氧化碳及二氧化硫等气体,除使用蒸汽( 远低于汽 - 水换热所耗蒸汽量) 及少量的电能以外,其运行没有任何污染,具有显著的环境效益。利用电厂循环冷却水作为热泵系统供热低位热源的突出优点体现在既可减少电厂循环水冷却时的蒸发量,又为热泵系统提供了低位热源,起到了双向节能的作用。因此,电厂循环冷却水源热泵是一种利用清洁的、低品位余热的技术,具有深远的节能效益、环境效益。
2) 高效节能。工程循环冷却水作为低温热源,电压缩热泵的驱动电源来自于抽汽自发电,把冷却塔循环水温度提升后供给吸收式热泵。吸收式热泵驱动方式为蒸汽热驱动,热泵的效率较高, 较汽 - 水换热系统节约40% 左右的蒸汽。
3) 供热规模大。电厂循环冷却水量大,蕴含的低位热量多,供热规模大。
4) 无需提高凝汽器背压。采用电压缩热泵与吸收式热泵的串联系统,发挥两种热泵的各自优势,无需以提高电厂凝汽器的背压、降低发电量为代价。
5) 热泵机组运行可靠。热泵机组的运行情况稳定,不受天气及环境、温度变化的影响,即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减,更无结霜、除霜之虑; 自动化程度高,系统由电脑控制,能够根据室外气温和室内气温自动调节,运行管理可靠性高; 无储煤、储油罐等卫生及火灾安全隐患; 机组使用寿命长,主要零部件少,维护费用低,主机运行寿命可达到15a以上; 机组自动控制程度高,可无人值守。
4项目效益分析
一期循环冷却水余热回收设备投资约1300万元。项目建成后,年外供热50. 1万GJ,年节水量5万t,原220MW汽机60t/h工业抽汽年少发电量3510万k Wh。热价按40元 / GJ、水价5元 / t、电价0. 42元 / k Wh计算,年净收益554万元。投资回收期( 按简单折旧法计算) 为28. 2个月。
项目投产运行后,相当于年节约标煤3200t,年二氧化碳减排量8384t,年二氧化硫减排量27. 2t, 年氮氧化物减排量23. 7t,具有很大的环保效益。
5结语
目前,国内热电厂循环冷却水余热回收通常采用提高凝汽器背压方式,以减少发电量为代价,提高循环冷却水温度,建设吸收式热泵机组。该项目采用电压缩式热泵与吸收式热泵串联系统回收循环冷却水余热,整个热泵系统外供热量大,无需提高凝汽器背压。适合有过热蒸汽且经螺杆膨胀机发电后无法上电网的热电厂。
参考文献
热电冷却LED散热系统性能实验 篇9
LED发光二极管 (简写为LED) , 是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件, 属于固态光源。一般LED芯片是用固体半导体作为发光材料, 当两端加上正向电压, 半导体中的电子和电洞结合, 放出过剩能量而引起光子发射, 产生可见光。随着LED芯片输入功率的不断提高, 大耗散功率带来的大发热量及要求高的出光效率给LED的散热系统性能提出了更高的要求。
2 热电制冷技术分析
2.1 理论基础
热电冷却也叫半导体制冷, 是利用半导体材料的温差电效应———帕尔帖效应来实现制冷的一门新兴技术。为了说明珀尔帖效应, 先来看看下面的热电偶闭合环路的图1, 其中两种金属分别标记为材料X和材料Y。
当在两个节点T1和T2输入一个电压Vin, 回路中会产生一个相应的电流I。接头A处的热量会被吸收, 从而产生一个微弱的制冷现象, 而在另一个接头B处, 随着热量流入, 温度会升高。鉴于这个效应是可逆的, 所以如果将电流反向, 热流的方向也随之反向。随着电流的流动, 导体中同时也会产生焦耳热, 大小可以用I2R (R是电路中的电阻) 表示。这个焦耳热效应与珀尔帖效应相反, 将导致制冷器制冷效果的降低。
热电制冷作为一种新型的制冷技术, 得到了快速发展。热电制冷器 (TEC) 的实际应用伴随着半导体材料制造技术的发展取得了突破性的进展。如图2所示为半导体热电冷却器制冷原理示意图。
当电流从P型半导体材料流向N型半导体材料时, P型半导体中的空穴和N型半导体中的自由电子向接头处相向运动。进入P型半导体导带的自由电子立即与导带中的空穴复合, 产生的热量从接头处放出。由于这部分能量超过它们为了克服接触电位差所吸收的能量, 抵消后还是呈现放热。同理, P型半导体空穴进入N型半导体导带后立即与导带中的自由电子复合而放出热量, 这部分热量也超过为了克服接触电位差所吸收的能量, 最终结果是接头处温度升高而成为热端, 并向外界放热。相反, 当电流方向是N-P时, 接头处温度降低而成为冷端, 并向外界吸热[1]。
假设半导体材料的塞贝克系数口、总导热系数K和电阻R不随温度变化, 一个具有N个串联的p-n热电对, 工作电流为I的单级制冷热电堆的制冷量Qc和制冷系数COP可表示为:
从 (1) 式可以看出, TEC的热电制冷效应由三大效应组成, 其中, 珀尔帖效应αTcL使TEC在冷端吸热, 热端放热, 中间伴随着电流流过导体时焦耳效应1/2I2R产生的热量和冷热端温差所导致的傅里叶热传导效应K (Th-Tc) 。热电制冷量Qc为这三部分能量之和。
从热电制冷器的工作状态分析, 制冷系数最大运行方式和制冷量最大运行方式是热电制冷器的两种极端工作方式。制冷系数最大运行方式是变工作电压、变工作电流的运行方式;制冷量最大运行方式是一种恒工作电压、变工作电流的运行方式。在热电制冷器实际工作时, 冷热端温度不断变化, 热电制冷器一般工作在最大制冷系数和最大制冷量工况之间, 通常对供电电压不进行调节, 恒工作电压运行方式是最常用的一种运行方式。
2.2 性能特点
在一些只需涉及较低或者中等热量传输, 但是需要复杂控温的热控过程中, 热电制冷器可以提供很大的帮助, 而且, 在一些特定的情况下它是唯一的选择。尽管没有哪种制冷方式是万能的, 热电制冷器也并不能应用在所有的领域, 但是与其他制冷设备相比, 热电制冷器具有很多优势。其中包括:精确的温度控制、电子静音、点制冷等等。
3 热电冷却系统散热分析
3.1 系统散热性能分析
将实验所得数据进行对比分析, 可以看出当LED功率较小时, 用热电制冷器的降温效果十分明显;随着LED功率的增大, 降温效果越来越小;当LED功率达到40W时, 有和无热电制冷器的两种方案降温效果基本相同;而当LED功率达到50W时, 有热电制冷器的第三方案比无热电制冷器的第二方案降温效果还要差。LED功率达到40W或以上时, 使用热电制冷器的降温效果反而下降了, 只使用热沉+风扇的散热效果会更好。
3.2 热电制冷器散热性能分析
通过热沉+风扇+热电制冷器的散热模型, 可以得到热电制冷器在不同输入电流的情况下, 不同功率LED芯片的结点温度, 如图3所示,
可见, 热电制冷器的输入电流对LED芯片的结点温度也有很大的影响, 但随着热电制冷器输入电流的增加, LED芯片的结点温度不会一直降低, 在热电制冷器的输入电流小于3A时, 各功率的LED芯片的结点温度逐渐降低;而在热电制冷器的输入电流大于3.5A时, 各功率LED芯片的结点温度呈现升高趋势, 这就说明了热电制冷器的降温效果在逐渐减弱。此现象是由于热电制冷器工作时也会产生一定的热量, 当热电制冷器的热面与冷面之间的热交换不匹配时, 就不能达到很好的制冷效果。本实验所用的热电制冷器, 其最佳输入电流在3.0A~3.5A之间, 此时制冷效果最好。
4 结束语
在现有的研究成果基础上, 以热电冷却理论为指导, 结合热电冷却器的结构与性能特点, 设计出热电冷却的LED散热系统。通过实验, 利用单一热沉、热沉+风扇、热沉+风扇+热电制冷器这三种散热模型对LED芯片的散热情况进行测试, 研究了热电制冷器在不同输入电流下和LED在不同功率下的芯片结点温度分布情况。结果表明:当LED功率较小时, 用热电制冷器的降温效果十分明显, 随着LED功率的增大, 降温效果逐渐减弱;热电制冷器的输入电流存在一个最优值, 使得其制冷效果达到最佳。
参考文献
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[3]Charles A.Harper.编著.沈卓身, 贾松良.译.电子封装材料与工艺[M].北京:化学工业出版社, 2006.
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[5]余建祖.电子设备热设计及分析技术[M].北京:高等教育出版社, 2001.
浅谈电厂锅炉火检冷却风机的应用 篇10
火检冷却风机是锅炉单元机组的重要辅助设备之一,它为锅炉煤、油燃烧器的探头提供冷却风,火检探头是锅炉正常工作的"眼睛”,它能表达出锅炉内部燃烧程度的好坏。锅炉MFT一般都有一、二条关于火检冷却风丧失的主保护,或为丧失火检冷却风,或为火焰丧失,在一般规程中都规定,炉膛温度小于80℃时可停火检冷却风机,目的只有一个:为保证火检探头的安全工作。
一般锅炉机组都在机房内设置2台功率相同的火检冷却风机,1台运行,1台备用,功率都在7kW～20kW不等。由于火检冷却风机电源取向不同,造成可能失电或设备主保护失灵等情况,均能引发丧失火检冷却风而导致锅炉MFT事故发生。
2 火检冷却风系统设置(以某电厂现配置为例)
2.1 火检冷却风系统火检冷却风系统如图1所示。
2.2 火检冷却风系统联锁保护
电气联锁:如A风机运行,B风机备用,联锁置A联B,若A风机跳闸则联锁启动B风机,电气联锁不受远方、就地、主、辅位置的限制,但联锁位置必须正确。热工联锁:1台运行,1台备用,OIS上应选择远方且备用为主,运行风机为辅,风压低于5kPa延时5s报警,延时15s联锁启动备用风机,风压低于2.5kPa延时35s锅炉MFT。
2.3 系统存在的缺点
(1)系统可靠性不高。从机组投产至今,运行中曾多次发生火检风机跳闸,从而引起锅炉MFT或其他事故,威胁到机组的安全运行。(2)噪音大,污染环境。由于火检风机是高速离心风机,所以运行中产生很大的噪音,影响工作人员的身心健康。(3)运行维护费用较高。(4)提高了厂用电率。
3 改进方案
(1)当锅炉冷态启动或停止过程中,火检冷却风由火检冷却风机提供,其备用或运行与现方式相同,以确保机组正常启动与停止。
(2)当机组正常运行时,锅炉火检冷却风由冷一次风提供,火检冷却风机做备用,一旦出现一次风机跳闸或火检冷却风压低至联动风机的数值时,火检风机立即联启,确保火检冷却风的正常提供。
①火检冷却风机出力与一次风机出力参数对照(见表1)。
可以看出,一次风压可以满足火检风压的要求,而且火检风量只占总风量约1%,对一次风量不产生影响,是火检冷却风的良好风源。
②从实际系统考虑,冷一次风管道正好从火检冷却风系统下通过,取材十分便利,可以节省管材,改造方便,且能很快收回成本,改造后系统见图2。
(3)难点分析:
①当采用冷一次风时,保证介质的清洁度。为了解决空气介质的清洁度问题,系统设置了滤网,当滤网发生堵塞时,可以通过旁路门和排污门进行清洁。
②当火检冷却风切换至冷一次风时,应保证火检风机不发生倒转。
正常运行时,依靠一次风压力及自身重力,致使两挡板倒向两侧,从而堵住风路,防止火检风机倒转(见图3)。
③运行中一次风机跳闸火检风压低至联动值时,火检冷却风机应能联动成功。
改造前的逻辑图如图4所示(以A风机为例)。改造后的逻辑图如图5所示(以A风机为例)。
④保证正常运行中火检冷却风压的稳定性。
为解决火检风压波动的问题,我们在冷一次风至火检风系统中设置了调门,运行中它接收火检风母管上风压信号,并依据设定值进行调整,由于运行中一次风压本身就比较稳定,它的动作频率相对较低,而且当指令与阀位偏差大于±20时,实现自动切为手动(逻辑图见图6)。
⑤从冷态启动到机组正常,火检冷却风如何从火检冷却风机切换至冷一次风。
改造后,由于机组从冷态启动时一次风机尚未运行,此时火检冷却风由火检冷却风机提供,备用及联锁与现在一致,但需确认一次风至火检冷却风调门全关。当一次风机正常运行时,进行如下切换:
在OIS上手动将一次风至火检冷却风调门开至30%以上,确认该调门打开后,将就地电气联锁开关置“解除”位,并停止运行火检冷却风机,此时OIS上必须置“远方”且一台火检风机置“主”,另一台火检风机置“辅”,运行中如果任意一台一次风机跳闸或故障,以及火检冷却风压低于联锁值时,置“主”位的火检冷却风机将立即联启,成功后将就地电气联锁开关置相应位置,并在OIS上将一次风至火检冷却风调门全关,火检冷却风由火检冷却风机提供。
为了实现上述过程,我们对组态图进行了改进,改进后如图7所示。
可以看出需要改动的部分只有图中虚线框所示,很容易实现,它实现的功能是任意一次风机故障或跳闸将联动火检冷却风机。
⑥冷一次风至火检冷却风调门的调节过程:其动作逻辑图如图6所示。
就地母管压力与设定值进行比较,并将结果送到PID运算器进行计算,计算值再送到操作站,最后由操作站发出指令对调门进行调节,同时使OIS变色。另外,当调门指令与阀位偏差超过±20时,阀门都将自动切为手动调节,防止过调。该调门的调节过程组态图如图8所示。
4 结束语
锅炉机组正常运行时,以冷一次风做为火检冷却风源的想法,值得推广。粗略计算2×600M W装机容量的电厂,仅每年节约的厂用电量就达40万kW.h。
摘要：本文根据锅炉正常运行时,以冷一次风为燃烧器火检探头冷却风源替代火检冷却风机,冷却风机只在机组启停时运行。该方案具有可行性强、节能、降低噪音、减少运行成本的特点。
关键词：某电厂锅炉,火检,冷却风机,应用
参考文献
[1]刘志真.空冷机组凝结水溶解氧超标原因分析及解决对策.内蒙古电力技术, 2009/01.
[2]赵燕平.火电厂热工计量标准装置建立.山东电力技术,2007/06
[3]许怀志.某电厂3号汽轮发电机组异常振动的分析处理.汽轮机技术,2007/06.