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摘要：随着社会的不断发展，节能、减排、环保等问题日益突出，湿式冷却塔淋水装置的节能技术日益受到重视。冷却塔是发电厂中用到的一项重要设备，将节能技术应用到冷却塔装置中对于发电厂的节能减排和环保工作大有助益。因此，文章介绍了电厂冷却塔中淋水装置节能技术的应用情况。
关键词：冷却塔；淋水装置；节能技术
某电厂2×660MW国产超超临界燃煤发电机组，该机组锅炉为上海锅炉厂生产的SG-2037/26.15-M1060型超超临界变压运行螺旋管圈燃煤直流炉、单炉膛、四角切圆燃烧方式、一次再热、固态排渣、平衡通风、露天布置、全钢构架、全悬吊结构、Π型锅炉，汽轮机采用上海汽轮机厂引进西门子技术生产的N660-25/600/600型超超临界、四缸四排汽、一次中间再热、双背压、凝汽式汽轮机。该电厂机组循环冷却水采用带逆流式自然通风冷却塔的单元制循环供水系统，每台机组配置一座淋水面积为8260m2的自然通风冷却塔，共有2座。
一、应用意义
目前，湿式冷却塔节能技术的应用研究，是采用基于FLUENTUDF方法进行超大型冷却塔热力性能的三维数值模拟计算。此技术在提高大型冷却塔总体热力性能、减少热量损失和提高热量利用率等方面具有重要的现实意义和理论意义。此项冷却塔节能技术拥有实用新型专利，是一种基于FLUENTUDF方法设计湿式冷却塔淋水装置的节能技术。该节能技术在国内新建电厂中已得到多项实际应用，是一种被国内外普遍认可的方法，并在实践应用中极大地体现出其节能技术优势。
此项节能技术的应用研究主要包括：环境侧风对超大型自然通风冷却塔热力性能的影响；塔群效应和塔群效应与环境侧风叠加等条件下，超大型逆流式自然通风冷却塔的热力计算方法；基于FLUENTUDF方法准确分析塔内每个区域的热力参数（喷头实际出流能力、填料实际淋水密度以及对应区域的集水池平均水温）等工艺性能关键技术研究；冷却塔新材料（不同波形、不同片距）、新设备的研发制造；冷却塔环境保护关键技术研究等。
二、关键技术创新
a）基于FLUENTUDF方法，通过环境侧风对超大型自然通风冷却塔热力性能影响研究，掌握不同环境风速对冷却塔实际通风量、塔内流场分布、冷却塔最终出塔水温等设计参数，根据三维数值模拟结论形成的涡流区、流场分布不均等问题提出建设性意见，最终为工程实施提供理论依据。b）国内首次提出了塔群效应下超大型逆流式自然通风冷却塔的热力计算方法。采用该方法对厂址周边山体等建构筑物进行实际建模，为工程项目最优布置方案，比如总平面布置、机组如何扩建等重要问题，提供强有力的技术支撑。c）通过对超大型逆流式自然通风冷却塔进风流场和导流装置的数值模拟研究，冷却塔进风口加装导风板等导流装置，可以提高电厂机组效率、降低煤耗，具有显著的经济效益。d）对常规百万机组而言，循环水温度每降低1℃，凝汽器背压降低约0.5kPa。根据背压和微增出力曲线，微增出力增加2.5MW。通过进风流场整流和增设导流装置，可使循环水温度降低0.7℃，凝汽器背压降低0.35kPa，微增出力增加1.75MW。按照标煤价格800元/t计算，则年经济效益约为2.20×106元。导风板初投资预计4～5a可收回投资。e）国内首次提出并开发基于FLUENTUDF方法的超大型逆流式自然通风冷却塔配水计算方法，它可以准确分析塔内每个区域的热力参数（喷头实际出流能力、填料实际淋水密度以及对应区域的集水池平均水温），为工程设计提供更为直观的理论依据，大大提高了设计效率。f）开发了基于大型CFD软件Fluent平台的超大型冷却塔三维配水计算方法。g）基于FLUENTUDF方法，通过对塔内各项热力参数等关键技术的研究与应用，结合实测数据验证淋水装置节能的准确性、先进性。
三、应用实例分析
该冷却塔节能技术的应用对象主要为，大型火、核电厂循环冷却系统配套的逆流式自然通风冷却塔的优化设计及计算。冷却塔的淋水装置主要包括淋水填料（S波）、喷溅装置、配水管、收水器和玻璃钢托架等。
（一）冷却塔设计要求及参数
冷却塔的基本设计要求为：a）冷却塔出水温度在设计工况下不大于25.5℃，若测试时气象条件与设计条件不符合，则根据相关规范进行测试结果修正；b）冷却塔噪声满足环保标准要求；c）冷却塔风吹损失率小于0.05%。
（二）主设备的技术要求
（1）淋水填料技术性能要求
a）片型。S波，波距（57±1）mm，波高（31±1）mm，片距（30±1）mm。b）材质。改性阻燃型PVC塑料，在设计最低气温条件下不发生几何变形、不破碎、不脆裂。c）PVC淋水填料应满足组装刚度好、承载能力强的基本技术要求。在正常使用条件下不变形扭曲、不松散倒伏，能保持长年稳定的高效运行。d）填料标准组装块几何尺寸为1250mm（长）×500mm（宽）×625mm（高）（2层）和1000mm（长）×500mm（宽）×500mm（高）（1层），其中长度、宽度、高度方向允许误差为±10mm。e填料放置在托架上，分3层，上下层正交错布置，填料在塔内应铺设严密。f）应符合国家现行标准和规范的有关规定，并符合热力、阻力特性和物理力学性能参数，淋水填料的性能参数如表1所示。
表1 淋水填料的性能参数
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（2）喷溅装置技术性能要求
a）主要技术指标：当进水压力为4～10kPa，溅落高度为0.5m时，水珠溅落半径不小于1m，喷嘴工作时其溅落水应沿半径方向呈递减态势均匀分布，且应呈细小水珠状，不应出现水柱或瓢泼状。b）喷溅装置及其附件的材质。喷溅装置及其附件的材质应耐热、耐老化和抗冲击，喷溅装置用ABS塑料的物理力学性能应符合表2的规定。
表2 喷溅装置的性能参数
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（3）节能技术应用过程
在淋水装置性能达到要求的前提下，在设计过程中，应用FLUENT?UDF方法可以准确模拟工程实际运行状态。结合工程实际外部条件（环境侧风、塔群效应等），可以给出机组各种负荷下塔内真实的流场分布情况和每个区域的淋水密度参数，经综合比选后得出一套最优的淋水装置布置方案。
在具体工作中，主要通过超大型冷却塔热力性能的三维数值模拟计算，充分掌握塔内外空气流场的三维分布，分析冷却塔结构、配风配水方式、塔内典型装置等对冷却塔传热传质强度和整体热力性能的影响，并进行综合分析比较，从而得出大型冷却塔总体热力性能最优方案。
在超大型冷却塔的设计优化中应用该节能技术，明显地提高了冷却塔的整体性能，减少了冷却塔的初投资，冷却塔进风口高度比常规塔略低，降低了循泵扬程，节约厂用电耗。通过冷却塔配风配水等综合优化，降低了出塔水温和机组背压，取得了明显的经济效益。
将基于FLUENT?UDF方法的节能技术应用于湿式冷却塔的设计优化中，可以明显地提高冷却塔的整体性能，减少冷却塔的初始投资，同时，冷却塔进风口高度比常规塔略低，进而降低了循环水泵的扬程，节约了厂用电耗。另外，通过对冷却塔配风配水等的综合优化，降低了出塔水温和机组背压，取得了明显的经济效益。
参考文献：
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