电厂冷却塔冬季结冰原因及对策

摘要：北方地区发电机组自然通风冷却塔在冬季运行中出现结冰的现象，下面对产生这一现象的原因及相应的对策进行分析。

关键词：冷却塔；结冰；处理。

中图分类号：TU271.1文献标识码：A

1自然通风冷却塔传热原理

自然通风逆流式冷却塔在我国闭式循环火电厂使用最多，这种塔型的通风筒常采用双曲线，用钢筋混凝土浇制，其循环水回水（热水）由管道通过竖井送入热水分配系统。这种配水系统在平面上呈网状布置，系槽式布水，然后通过喷溅装置，将水洒到填料上；经填料后成雨状落入蓄水池，冷却后的水由循环水泵抽走重新使用。塔筒底部为进风口，用人字柱或交叉柱支承。空气从进风口进入塔体，穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填料（故称逆流式），通过收水器回收空气中的水滴后，再从塔筒出口排出。塔外冷空气进入冷却塔后，吸收由热水蒸发和接触散失的热量，温度增加，湿度变大，密度变小。因此，收水器以上的空气经常是饱和或接近饱和状态。塔外空气温度低、湿度小、密度大。由于塔内、外空气密度有差异，在进风口内外产生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械提供动力，故称为自然通风。

2冷却塔的配水和喷溅装置

2．1冷却塔的配水

循环水回水（热水）由管道送入冷却塔，经一个竖井至四根槽式配水系统（由主水槽和配水槽组成的栅栏状配水结构），将水分布到整个塔的断面上，再由喷溅装置将热水转变成小水滴，尽量均匀地洒在填料上，以提高冷却效果。整个过程包括：将热水升到配水高程，分配到整个填料断面，通过喷头洒到填料上。水槽的布置原则是配水均匀，水头损失小，对气流的阻力小，便于维修。为了配水均匀，槽内水面应保持基本水平。

2．2喷溅装置

喷溅装置基本上可以分成两类，一类是靠冲击力将成股的水扯成水滴；另一类是旋转型的，靠离心力将水流扯开，洒向四周。前者要求水压较低，多用于槽式配水；后者要求水压较高，多用于管式配水。

我厂两台机组的冷却塔分别配备的是反射Ⅲ型喷溅装置。反射Ⅲ型是在充分认识和改进反射Ⅱ型缺陷的基础上发展而成的。反射Ⅱ型的缺陷主要是：配水槽内水位低时，水股喷溅不开；上下盘之间的间距小，易为胶球及其他异物堵塞。

3冷却塔的结冰情况

冷却塔冬季运行时，当气温较低时，塔的某些部位会出现结冰现象，影响正常运行。

3．1结冰部位及其原因

3.1.1塔的进风口处。自然通风逆流式冷却塔，一般容易在塔的筒内壁下缘或者在挡水檐结冰，严重者连人字柱一起将进风口的大部分封堵，我厂冷却塔在上述部位也存在结冰，但不太严重。水结成冰必须具备一些条件，即水温降到冰点以下，要求水的含热量小，有充分的冷空气来冷却这些水。冰点又与水的流动有关，静止的水冰点高，流动的水冰点低。塔的上述部位容易结冰是因为满足了这些结冰的条件：塔的内壁下缘处经常淋不到热水，只是从填料中溅出的水沿塔筒内壁流到这些部位，热水量不大；外部的冷空气以较高的流速从进风口上缘进入塔内，提供充分的低温空气；水的流速低、冰点高。

3.1.2填料及支承梁柱上。一般情况下当机组负荷减小，循环水温或水量降低及气温突然下降时，如不及时采取相应措施，就可能在填料下端部位及支承梁上结冰。结冰会将支承梁柱压坏或使填料塌落。我厂两台机组在冬季气温零度以下运行时，即使机组满负荷运行，上述部位结冰也还比较严重，有时还会将淋水填料拉掉下来。

3.1.3塔顶上。在自然通风冷却塔的塔筒顶部刚性环内外，由于出塔湿热空气的水蒸汽凝结在其上面结成冰。有的结成大的冰块，加重塔顶负荷，甚至会落下砸伤下面行人。

3．2结冰的危害性

3.2.1影响塔的冷却效果。塔的进风口结成冰帘以后，进风面积减小，造成进风量减小，因而影响塔的冷却效果。填料处结冰以后，影响填料的效率，因而也影响了塔的冷却效果。

3.2.2增加结构的荷重。结冰以后，增加了冰的荷重，如果设计中未考虑此荷重或考虑不充分，就会造成结构物破坏。填料部分结冰后，会造成填料塌落，这种事例也不少。

3.2.3降低结构使用寿命。混凝土的多次冻融会减少使用寿命，尤其在有裂缝的部位，更易造成混凝土的破坏。

4冷却塔防结冰措施

4．1加大塔的淋水密度

对容易结冰的塔，相对加大淋水密度，以增加进风阻力，减少塔内的空气流量，提高塔内温度，达到冷却塔的防冻目的。

4.1.1在冬季气温低于0℃度以下时，特别是后半夜，一般增开一台循泵，即两机三泵母管制运行，以增大进入单台冷却塔的循环水流量，加大塔的淋水密度，可以起到防止结冰的作用。

4.1.2在塔中部范围的分水槽上加装闸板，对塔内进行重新配水，将大部分的水尽可能分配到塔的配水槽经喷溅装置流下，可以减少或防止塔内部结冰。我厂自2005年以后采用这种方法，一般情况下进入冬季气温较低前由检修人员提前加好闸板。配水方法如图1所示。

4.1.3 在机组停役时和入冬前都要安排清理塔的分水槽和配水槽末端的淤泥和杂物，以防塔的分水槽和配水槽末端因淤泥和杂物的沉积或喷嘴的堵塞，使塔配水槽里的喷溅装置分配不到水而引起结冰。

4.1.4 重新测量和调整塔的配水槽底部水泥面的倾斜度，使这些配水槽底面略向配水末端倾斜，以便水能均匀地分配到塔所有配水槽末端的各喷溅装置，并且更换损坏的喷溅装置和淋水填料，即加大塔的淋水密度，以防止塔内部结冰。

4．2 设挡水檐及挡水板

双曲线形自然通风冷却塔，在淋水装置部分上小下大，因此在塔的进风口上檐的塔筒内侧，有一个水淋不到的三角区。但是溅散的水可以顺塔筒内壁流下，造成进风口上部及人字柱结冰。为防止这种情况发生，可以在塔筒下檐内侧设置用钢筋混凝土或金属制作的挡水

檐，如图2所示。

檐长0．3～0．4 m，与筒壁夹角60°～90°，使沿塔壁流下的水挑入蓄水池内，防止进风口处结冰。挡水檐的设置对冷却塔的进气有一定影响，会增加气流的阻力，在挡水檐后形成一个分离区，对水冷却不利。此方法宜在其他方法采用后根据情况再考虑是否采用。上述水淋不到的三角区，少量的水仍可通过填料溅到这个区域而引起结冰。为了防止水溅到这部分来，在填料上部与塔筒接触处可加设一圈挡水板。

4.3 加设防冻管

在进风口上檐的塔筒内壁，加设一圈防冻管直接从进水管上引水，并加装一只引水阀起调节水量作用，最大设计防冻水量约为进塔总循环水量的20～40％。防冻管上开孔，向下喷水，形成一道热水幕，可防止塔在进风口处结冰。同时由于大量热水不经过填料冷却直接进入蓄水池，提高了蓄水池的水温，也可防止水池结冰。这种方法行之有效。

5 结语

上述防止冷却塔结冰的措施，简单易行、操作方便、费用较低，在生产实践中效果明显。将上述措施结合不同冷却塔的实际运行情况进行科学利用，必将起到有效防止冷却塔冬季结冰的作用。

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文