机力塔消雾装置影响能效分析

赵巍伟

摘 要：由于我厂城市电厂的属性，为了避免机力塔飘出的白雾对城市景观的影响，也为了消除周围居民对白雾的误解，需要在机力通风冷却塔上加装消雾装置。但消雾装置的投入在一定程度上影响了机组的经济性。为了分析消雾装置对机组效能的影响，该文先利用理论定性的分析消雾装置的投入对机组能效影响原因，再采用试验的方式，对比消雾装置投退前后对机组能效的影响程度。为我厂今后在环保和经济之间做好权衡，根据实际需要投退消雾装置做出了理论基础。

关键词：消雾装置；循泵出口压力；功率；真空；循环水流量

中图分类号： P484 文献标志码：A

1 背景

在冬季以及梅雨季節，机力塔出风口因风机所抽取的冷空气经过冷却塔内部和水热交换后变成了湿热的饱和空气，当遇到外部冷空气时水蒸汽迅速凝结而产生白雾，雾团飘散影响了周边居民及交通道路的可见度，造成视觉污染，破坏了城市的景观，特别作为一家城市电厂，我们在做好脱硫脱硝防尘降噪等环保工作的同时，更好地减少机力塔雾汽对城市的影响。因此，机械通风冷却塔消除雾汽也显得越来越重要。为此我厂每台机力塔风机均配备了消雾装置（我厂循环水系统如图1所示），但经过正常运行发现消雾装置的投入在一定程度上影响了机组的经济性。为了在环保和经济之间做好权衡，需要对消雾装置投退前后的能效性进行分析。

2 消雾原理

我厂冷却塔消雾采用的是加热型原理，通过在传统机力通风冷却塔的基础上增设消雾节水模块，该模块平铺在机力通风冷却塔的收水器上方。将循环水部分通入模块管内，实现循环水给填料出来的饱和湿空气加热变为不饱和状态，循环水降温，此种方式产生的温降不存在蒸发损失，相比传统冷却塔，具备一定的节水功能，从而实现消雾节水。消雾原理如图2所示。

如图2所示，图中曲线为饱和空气焓湿图。常规冷却塔，点“1”为环境空气的状态点，点“2”为机力塔消雾节水模块不通循环水，填料出口湿空气的状态点，点“3”为一部分水经过机力塔消雾节水模块时，填料出口湿空气的状态点。“2-1”线为出填料的饱和湿热空气“2”与环境冷空气“1”混合的变化线，在焓湿图下方，因此产生水雾。将循环水部分通入消雾节水模块管内，实现循环水给填料出来的饱和湿空气加热变为不饱和状态，即图中的曲线“2-3”，此时再排出机力塔的湿空气的变化曲线“3-1”在饱和空气焓湿图的上方，即不容易有羽雾产生，此为消雾的原理。

3 消雾能效分析

经过多次投退消雾装置试验，可以确定在一定温度以上且一定湿度以下（具体数值受循环水温度和压力有关），消雾装置的投入确实具有一定的除雾效果，但同时也对于整个机组的经济运行产生了影响。为了进一步说明消雾装置对机组能效的影响，现从理论和试验2个方面进行具体分析。

3.1 理论分析

在投入消雾装置后，为了对填料出口的饱和湿热空气进行升温，使其变成不饱和湿空气，一部分循环水要经过消雾节水模块，这增加了整个循环水管路的水阻，由于循泵是由工频电机带动的，因此在不改变泵本身结构的基础上，循泵的特性曲线是一定的，在增加循环水管道水阻时，泵的运行工况点如图3所示。

如图3所示，曲线“1”是循泵本身的特性曲线，在消雾装置投入之前，循环水管道的“H-qv”特性如曲线“2”，在投入消雾装置之后，对于循环水系统整体而言，循环水管道的“H-qv”特性曲线发生了变化，由曲线“2”变为曲线“3”。因此循泵也由工况点A转移至了工况点B。从循泵的“H-qv”曲线图可知，由于循泵的工况点发生了变化，因此循环水的流量减少，同时循泵需要的扬程增加了。这也是消雾装置投退前后，循泵出口压力升高的原因。由循泵的“P- qv”曲线图“4”可以看出当循泵的工况点由A转移至B时，泵的功率增加了，这是泵本体的特性造成的，与是否连接电机变频器无关。

此外，在机组负荷不变的前提下，由于循环水量减少，影响了汽轮机的排气冷凝，因此影响了凝汽器真空，使相同参数、相同流量的蒸汽焓降减少，使蒸汽做功降低。同时，由于循环水量减少，使循环水的温度上升。但是机力塔循环水的冷却能力不会因为循环水流量降低而提高。因此造成进凝汽器的循环水温度升高，从而进一步地影响了凝汽器的真空，影响了机组的经济性。

3.2 试验分析

由于机组运行期间投入了AGC，运行人员无法正常干预机组的总负荷，无法为试验提供合适的机组工况。因此选择在#1机组近期工况中的环境、温度、电厂负荷，对设备运行状况比较稳定的数据进行分析。

3.3 试验工况

试验工况条件为：环境温度8 ℃、湿度40 %、大气压力1 024 mbar。

消雾电动门A打开，消雾电动门B关闭，消雾电动调门C全开，机力塔进水电动调门开度为30 %。试验期间各调门开度保持不变。

#1机组AGC投入运行，试验期间AGC指令不变为224 MW，燃机157.3 MW，汽机66.7 MW。#1机组由一台循泵提供循环水，期间未增开备用循泵以及机组其他辅机。试验期间无设备异常状况以及循环水系统的跑冒滴漏现象。现将投退消雾装置所影响设备的参数变化进行列表，见表1。

4 结果分析

（1）在投入消雾装置前后，真空下降了0.350 kPa，根据当前的汽轮机在#1机组满负荷工况下运行，造成汽轮机减少功率0.4 MW（在增加的燃机功率的同时汽机功率也在增加，因此此数值是个估值），由于机组AGC的投入，机组总负荷一定，因此汽轮机少发的功率需要由燃机来补充。因此在机组总负荷不变的情况下，造成天然气多消耗85 Nm3/h（估算），由于天然气热值的不同，因此天然气的耗气量也会有所差别。

（2）在投入消雾装置后，循泵的出力确实增加了。电流由58.040 A增加到59.387 A（试验期间6 kV母线电压未发生波动影响），循泵功率由283.766 kW增加到292.376 kW。功率提高了8.61 kW，造成了厂用电的增加。

（3）近期投退消雾装置，通过一段时间观察发现，在低温或者高湿环境下，消雾装置的投入对于减少机力塔的雾气的效果并不明显。不但起不到很好的消雾作用，而且增加了天然气的消耗和厂用电量。

5 结论

加热型机力塔消雾装置的投入在一定的环境条件下，可以满足城市电厂的除雾要求，但消雾装置的投入会造成循泵出力的增加，同时也减少了循环水的流量，降低了凝汽器的凝气效果，使凝汽器真空受到一定的影响，使汽轮机做功能力下降。同时，由于机力塔消雾的原理使机力塔内循环水的温度升高，进一步影响了凝汽器的真空，从而造成了汽轮机效率的降低，进而影响了整个机组的经济性。此外，在低温或者高湿度环境下，消雾装置的投入不但对消雾起不到明显的效果，而且增加了天然气和厂用电量的消耗。

参考文献

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