冷却塔冬季防冰技术应用

杨晓东

摘要：霍州煤电集团煤矸石热电厂冬季运行中，冷却塔结冰问题严重影响机组安全生产，为了解决这一难题，经分析探讨，霍州煤电集团煤矸石热电厂在冬季采取了一系列防冰措施，取得了良好的效果。

关键词：冷却塔 防冰技术 循环冷却水系统

霍州煤电集团煤矸石热电厂采用冷却塔循环水系统，使用一台自然通风逆流式双曲线冷却塔，为两台6MW的汽轮机组的循环水散热。在冬季，如果运行方式不作调整，会造成塔内填料挂冰，集水池结冰，甚至使塔体将遭受冻害。在气温较低的冬季，如何在不影响冷却塔循环水系统热经济性的前提下，降低冷却塔循环水系统的出水温度防止冻害发生，是系统运维部门亟待解决的问题。我单位通过多年的实践，总结出几种有效的冷却塔防冰措施。

1 设备概述及流程

1.1 设备概述：该厂所使用的冷却塔采用钢筋混凝土浇制，塔体为框架结构，作防腐处理。淋水填料采用填料混装技术，配装竹栅网格填料0.5m及PVC塑料S波型填料1m。热水分配系统在平面上呈网状布置，系槽式布水，有八条主水槽及十二条配水槽。

1.2 工艺流程：凝汽器出水由管道通过冷却塔竖井送入主水槽及配水槽，继而在填料上用喷溅装置洒水，水经填料后成雨状落入集水池，冷却后用循环水泵抽走循环使用。用人字柱在塔体底部支设进风口用于通风。进入塔体的空气从填料下的淋水区穿过，继而与淋水方向相反从填料上流过，空气中的水滴经集水器回收后通过塔筒出口排出。

2 冷却塔结冰的现状及危害

2.1 冷却塔结冰的现状：循环水系统在寒冷的冬季，

由于外界温度较低，在冷却塔人字柱上结冰严重，使整个人字柱形成冰帘，进风口基本封闭，进入塔体的风量大大减少，严重影响了塔体的冷却功能。最冷时填料还会结冰，其作用大打折扣，继而破坏塔体的冷却功能。为确保冷却塔的冷却效果，检修过程中必须凿开冷却塔人字柱上的冰，势必会破坏人字柱和填料的功能和作用，并造成资源浪费。

2.2 冷却塔结冰的危害性：首先影响塔的冷却效果：进风口结冰后，进风量大大减少，冷却效果大打折扣。填料处结冰后，填料作用无法正常发挥，塔体冷却效果同样会大打折扣。另一方面，结构的荷载会加重。系统结冰后，塔体结构需要承载冰的荷重，若前期设计在这一方面存在缺陷，则结构很可能因为过载而遭到破坏。填料部分结冰后，冰的荷重会导致填料塌落，减少塔体的服务年限。另外，经数次冻融的混凝土其服务年限也会大打折扣，如果结构本身开裂，结构所遭受的破坏程度会更深。

3 冷却塔结冰部位及原因分析

3.1 人字柱进风口：自然通风逆流式冷却塔的内壁下缘和人字柱极易结冰。因为塔体内壁下缘几乎淋不到热水，仅仅从填料中溅出的少量的水沿塔体内壁缓慢地流到下缘；而冷空气却是从下缘部位快速流过，热量散失极快。

3.2 填料下部及支承梁柱：如果气温很低，布水不均匀，水温低且水量少，不设防冰措施的话会导致填料下端和支承梁柱结冰。在低温环境中冷却速率快；如果水量小、布水不均匀，就会造成局部冷空气大量而快速地流过，热量散失严重；水文低、水量少需冷却的水的热负荷低，也会造成结构物结冰。

4 冷却塔防结冰措施研究

4.1 提高上塔水温：采用减少循环水量，提高水温的措施，将上塔水温提高到22℃左右，池水温度提高到12℃左右，有效地防止了冷却塔结冰。

4.2 加大淋水密度：加大凉水塔淋水密度可以增大冷空气进塔阻力，降低冷空气流量和流速，减少热量损失，提高塔内温度，同时还可以降低布水不均的情况，从而防止结冰。

4.3 使用防冰环：将环型玻璃管热水管装设在冷却塔筒体内壁下缘，管子下部均匀开设多个用以喷洒热水的圆孔（孔径3mm），淋水正好在凉水塔进风口处，喷洒的热水能够对流入凉水塔的空气起到预热作用，使得淋水填料运行的空气环境有所改善，同时也相当于在凉水塔进风口处布设了一道水帘，能够在一定程度上阻碍空气流动，使得进风量得以控制，从而有效解决凉水塔筒体内壁下缘结冰的问题。

4.4 控制入塔空气量：首先设置挡风围裙。将用彩条编织布制作的围裙围在塔体人字柱外侧，上部与塔的筒体下缘封闭，固定于人字柱上，下侧可根据气温、池水温度等对围裙高度进行调整来调节冷空气量；其次增加空气流出阻力。将彩条编织布制成环形，在塔内集水器上部，自凉水塔筒体壁内侧向塔中心延伸设置，从填料的上部封闭外环填料的空气流。控制进入凉水塔的冷空气量，使其通过环型水帘预热后进入中部填料，增加空气阻力，外环填料有水流落下，却无逆流冷空气，使淋水温度较高，防止结冰。

4.5 及时调整防冰系统的运行方式：应用上述防冰措施，结合冬季气温、机组的热负荷以及冷却塔挂冰现象，对冷却塔防冻系统的运行方式进行优化调整，水量分配是控制重点，通过控制水量来确保池水和填料的水温始终高于“结冰点”，并使循环水系统在最佳的经济工况下运行。

5 结束语

通过冷却塔防结冰问题的研究、探索与应用，掌握了在运行中防止冷却塔结冰的方法。上述防冰措施既经济又具有较高的可行性，便于应用于生产实践，并且能够取得预期的防冰效果。将上述措施结合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。

参考文献：

[1]李光日，郭鹏.自然通风逆流式冷却塔冬季结冰原因及处理[J].吉林电力，2003（04）.

[2]李飞鸥.自然通风冷却塔冬季结冰原因及其处理对策[J].浙江电力，2001（03）.

[3]徐宪龙，黄卫山.电厂冷却水塔冬季防结冰问题探讨[J].电力技术，2010（08）.