1000MW 超超临界机组高位塔冬季运行防冻研究与应用

1000MW 超超临界机组高位塔冬季运行防冻研究与应用

郭欣瑞 1，张彦飞 2

国家能源集团神华国华寿光发电有限责任公司，山东寿光 262714

摘 要：高位冷却塔是一种节能环保型冷却塔，该冷却塔设计有高位收水装置，由于减少了常规自然塔淋水区自由跌落的高度的势能等于循环水系统节约的功耗，即循环水泵减少了静扬程；且避免了常规塔由于淋水自由跌落至塔池撞击水面产生的较大的噪声污染。由于其节能降噪效果显著，在国内超大型发电机组中正逐渐推广应用。国华寿光电厂一期工程循环冷却水系统是国内首例海水高位收水冷却塔，海水高位收水冷却塔收水装置在运行中存在溅水，其导致冬季严重结冰问题是目前寿光电厂机组安全运行的较大隐患之一，本文就1000MW超超临界机组高位塔冬季运行防冻研究与应用，详细介绍根源治理高位塔冬季结冰的探索经验，并以此文向后续建设的同类型电厂高位水塔设计施工提供可行的借鉴方案。

关键词：高位冷却塔；环保；溅水 ；冬季防冻

0 引言

近年来，随着我国经济由高速发展向高质量发展转变，对电力发展的要求也越来越高。面对国际国内日益严格的节能环保要求和日益紧张的煤电发展前景，火力发电行业投入大量资金，进行环保改造和节能优化，以适应社会经济高质量发展要求。国华寿光发电厂一期2×1000MW国产超超临界湿冷发电机组，同步建设烟气除尘、脱硫、脱硝环保设施。本工程机组循环水系统采用二次循环冷却方案，每台机组配一座高位收水自然风冷却塔（高位塔），以期达到节能、降噪、保护地下基础的目的。

1. 高位塔简介

高位冷却水塔最早是有哈蒙公司提出的，并在法国几个1300MW内陆核电站投入使用，国内蒲城电厂2X330MW机组首次采用哈蒙公司的高位冷却水塔技术。高位冷却水塔与传统在高位收水冷却塔设计中，其配水系统和淋水填料与常规冷却塔基本一样，不同之处在于它的收水系统及取消了常规冷却塔底部的集水池，其冷却后的循环水直接在填料层底部被收水设备截留收集，再输送到循环水泵房，经循环水泵再送至主厂房，因高位收水冷却塔只架设收水槽，没有底部水池，能有效防止渗水浸泡地基，提高冷却塔塔体的安全性，并可降低循环水泵的扬程，在填料底部下落的水滴经收水斜板时被截留收集，落差减小，大大降

图1

图2

2. 高位塔运行冬季结冰危害

1. 降低高位塔冷却效率。填料结冰或损坏，淋水面积变小；形成冰帘后，通风受阻；填料损坏或收水装置损坏造成漏水都会降低高位塔效率。

2. 增加梁柱载荷，影响高位塔结构安全性。

3. 降低高位塔使用寿命。混凝土交替冻融寿命明显下降。

4. 破坏填料层。填料大量挂冰超出承重量，造成填料损坏坠落。

5. 破坏高位塔收水斜板。板寒冷冬季局部填料挂冰下坠后砸坏收水斜板造成漏水。部分填料或者收水斜板承受不住结冰的重量，部分被拉坏坠坏，引起漏水更加严重，结冰更加严重形成恶性循环。

3. 高位塔运行冬季防冻运行经验介绍

根据国华寿光电厂当地气候条件，结合运行经济性、安全性等因素，高位塔的塔周布置竖直轴可旋转防冻挡风装置，该结构简单，操作方便，能够快速调整进风量，能有效解决瞬时大风及高位塔冬季防冻问题。防寒防冻运行措施及防冻挡风装置的调整优化。寿光电厂通过对竖直轴可调节防冻挡风装置的摸索创新，可根据环境气温、机组负荷和循环水泵运行的台数等因素采取最快捷有效的防冰挂措施。经过近两年冬季高位塔防冻技术探索与实践，在保证机组运行经济性及安全性前提下，该厂积累了丰富的高位塔防冻运行经验，成功避免了冬季高位塔大面积漏水结冰、挂冰现象。图3为高位塔防冻措施优化前后冬季运行对比图。

图3

1、挡风板划分和操作规定

（1）纵向：横平面划分为4个区域，一共108个挡风板，四个区域挡风板就地均有编号(01-27) (27-54) (54-80) (80-108)如下图；冬季正常运行期间4个扇区保持一个扇区关闭化冰（结冰严重的区域），直至结冰全部融化方可开启，然后再关闭另一个扇区化冰，各扇区依次逐一化冰或投入。

（2）横向：采用 (7、6)(5、4) (3、2) 1层的关闭顺序，优先关迎风侧挡板和结冰严重区域，开启顺序相反。

（3）挡风板操作标准和要求

2、循环水泵运行优化技术措施

3. 当环境温度预报出现-2℃时，提前24小时在环境温度较高时关闭2号配水闸板，关闭前联系维护部就地确认关闭严密；当环境温度预报低于-6℃时，提前至少12小时在环境温度较高时关闭5号配水闸板。

4、高位收水冷却塔增加防溅水装置；地面增加环形水槽集水回收系统。

4. 结语

目前，随着国家经济形势迅速发展，电力发展迅速，大型发电机组不断投运，高位冷却塔节能降噪效果显著，高位塔技术得到推广应用。但高位冷却水塔冬季结冰问题一直没有得到很好的治理。本文所介绍的漏水回收系统很好的解决了高位塔冬季结冰问题，效果显著，提高了高位塔运行安全性与经济性，此文向同类型电厂高位水塔冬季运行提供宝贵的经验。

参考文献

1. 神华国华寿光电厂《1000MW机组运行规程》

2. 神华国华寿光电厂一期工程（2*1000MW）培训教材 汽机分册2015

作者简介

郭欣瑞（1986年12月），男，汉族，山东德州人，助理工程师，西安交通大学，集控运行工作。

张彦飞（1980年04月），男，汉族，山东济宁人，工程师，东北农业大学，汽机运行主管，集控运行工作。