CN110411272B - 有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，包括塔体、蓄水池、循环水泵和凝汽器。塔体中装填有填料层，填料层上方设有喷淋装置；蓄水池设于塔体下方，其中投加有水与清洗媒介；循环水泵将蓄水池中的循环水与清洗媒介泵送至凝汽器中进行换热，凝汽器循环水出水入冷却塔喷淋装置，并通过喷淋装置喷射向填料层；固体颗粒物微粒装置使得蓄水池中的清洗媒介湍动并悬浮。与现有技术相比，本发明冷却塔具有持续性的填料清洗功能，其中应用固体颗粒物微粒作为清洗媒介，清洗效果优异；利用了固体颗粒物微粒的悬浮与沉降性能予以解决填料和凝汽器换热管磨损问题，确保了冷却塔的安全经济运行。

Description

有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔及清洗方法

技术领域

本发明涉及热力发电厂自然通风冷却塔领域，尤其是涉及一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔及清洗方法。

背景技术

热力发电厂锅炉产生的高温高压蒸汽在汽轮机作功后排入凝汽器，凝汽器中的循环水把不能继续作功蒸汽(乏汽)的热量带入冷却塔，再由冷却塔排入大气。冷却后的蒸汽凝结成水，完成一个蒸汽动力循环。

汽轮机的排汽压力决定了单位蒸汽的作功能力。汽轮机的排汽温度等于汽轮机排汽压力对应的饱和蒸汽温度，排汽温度越低对应的排汽压力越低，单位蒸汽的作功能力越大，汽轮发电机组发电效率越高。而排汽温度与冷却塔出水温度、凝汽器循环水温升和凝汽器端差有关。当凝汽器循环水温升和凝汽器端差一定时，汽轮机排汽温度与冷却塔出水温度成正比关系。冷却塔出水温度降低1℃，汽轮机排汽温度同时下降1℃。据统计，600MW机组，排汽温度下降1℃，全年节省发电用煤约250万元。

冷却塔出水温度与机组负荷、循环水量、大气湿球温度和冷却塔性能有关。当机组负荷、循环水量和大气湿球温度一定时，仅与冷却塔性能有关。对冷却塔性能影响最大的是冷却塔填料的进行性劣化，冷却塔运行时间越长，冷却塔填料污垢越严重。污垢使填料间的空气通道变小，流经填料的空气量减少，使冷却塔的热交换性能变差，出塔水温变大。

由于冷却塔在工作中需要蒸发大量水来带走热量，所以循环水不断的浓缩，浓缩的循环水在流经填料时，会在填料表面持续地结垢，虽然在循环水中投入有阻垢和灭菌灭藻剂，也不能避免填料表面结垢。

有实践证明，对冷却塔性能下降较多冷却塔填料进行人工清洗，会使冷却塔出水温度下降2℃左右。提升冷却塔性能，电厂通常是用更换填料的方法，周期大约5年左右更换一次，600MW机组冷却塔更换填料一次费用大约400多万元。填料设计寿命20年，使用寿命不应小于10年。

此外现有技术中还有化学物理清洗的方法：

方法一，在循环水中加入化学药品，让循环水在冷却塔和凝汽器中持续循环，循环水中的药品与填料上的污垢反应而除垢。现有的方法没有考虑循环水中药品对冷却塔水泥构件的腐蚀。对大型水泥冷却塔构成危害。且化学药品价格昂贵。使用成本高。

方法二，是将填料取出，在酸池中清洗。

以上两种方法都有污染物排放的问题。

方法三，是将填料取出，用人工清洗。将填料取出，用人工或化学方法清洗，都可能会因为拆装填料，而对填料有损伤。

方法四，用高压水枪对填料进行清洗，由于填料的结构特点，高压水枪也不易清洗干净。

不论是更换新填料还是对填料进行物理和化学清洗，其恢复的性能都不能长时间保持。主要是由于填料表面的结垢过程是进行性的。因此亟需发明一种对冷却塔填料能持续清洁的方法即冷却塔持续清洗技术。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔及清洗方法。

本发明同时还适用于化工、钢铁等各类闭式循环冷却水系统中自然通风冷却塔的持续清洗。也适用于化工、钢铁等各类闭式循环冷却水系统中机力通风冷却塔的持续清洗。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，包括塔体、蓄水池、循环水泵和凝汽器。

塔体中装填有填料层，填料层上方设有喷淋装置；蓄水池设于塔体下方，其中投加有水与清洗媒介，蓄水池与塔体间设有与外界相通的热交换进风口；循环水泵将蓄水池中的水与清洗媒介泵送至凝汽器中进行换热，凝汽器循环水出水入冷却塔喷淋装置，并通过喷淋装置喷射向填料层，最后水与清洗媒介由填料层落入蓄水池，构成循环；固体颗粒物微粒装置使得蓄水池中的清洗媒介湍动并悬浮。

进一步地，所述的固体颗粒物微粒装置包括：固体微粒泵和循环管路。循环管路，与固体微粒泵连接，循环泵送蓄水池中的水和清洗媒介，使得清洗媒介湍动并悬浮。

进一步地，所述的固体颗粒物微粒装置还包括环状笛型管，所述的环状笛型管设于蓄水池底部，并与循环管路连接，泵送水与清洗媒介由环状笛型管喷出。

进一步地，所述的循环管路包括进水管和出水管；所述的出水管一端与固体微粒泵的出口连接，另一端与环状笛型管连接；所述的进水管一端与固体微粒泵的进口连接，另一端连接于蓄水池的底部。

进一步地，所述的环状笛型管上开设有朝向蓄水池底部的喷射孔。通过环状笛型管冲起沉积于蓄水池底部的固体颗粒物微粒。

进一步地，所述的喷淋装置的喷淋面积可覆盖填料层上表面，如此便可实现填料层均可被含有固体颗粒物微粒的循环冷却水清洗。

进一步地，所述的清洗媒介为固体颗粒物微粒。

进一步地，所述的固体颗粒物微粒的密度为1.5～4g/cm³，粒径小于等于0.5mm。

进一步地，所述的固体颗粒物微粒为金属、非金属、无机化合物、有机化合物、固态混合物的颗粒物微粒。

本发明中上述热力发电厂自然通风冷却塔的清洗方法，包括以下步骤：

将固体颗粒物微粒作为清洗媒介加入蓄水池中，通过固体颗粒物微粒装置将蓄水池中的固体颗粒物微粒鼓起，使得固体颗粒物微粒湍动悬浮并随循环水流动；

在循环水与固体颗粒物微粒的作用下对冷却塔填料、凝汽器进行持续清洗；

通过启停固体微粒泵、控制固体微粒泵运行时间来动态控制蓄水池中的固体颗粒物微粒悬浮程度，以此控制循环水中的固体颗粒物微粒浓度。

进一步地，所述的固体颗粒物微粒的密度为1.5～4g/cm³，粒径小于等于0.5mm，固体颗粒物微粒在水中的浓度小于等于1500mg/L。

进一步地，所述的清洗技术不仅仅适用与热力发电厂自然通风冷却塔，还同时适用于化工、钢铁等各类闭式循环冷却水系统中自然通风冷却塔的持续清洗。也适用于化工、钢铁等各类闭式循环冷却水系统中机力通风冷却塔的持续清洗。

进一步地，固体微粒在水体中具有凝絮作用。杨絮季节，循环水中的固体颗粒物微粒，可使悬浮在循环水中和冷却塔填料上附着的杨絮得以裹在固体微粒上，与固体颗粒物微粒一起沉淀，方便清除杨絮。

本发明的原理如下：

固体颗粒物微粒，添加入循环水中，在冷却塔与凝汽器组成的闭式循环水系统中不停的循环，含固体微粒的循环水在流经填料时就会对填料表面以及凝汽器换热管内表面进行清洗，且持续阻碍污垢在填料表面和凝汽器换热管内壁的形成。由于固体微粒在循环水中做布朗运动(即不规则运动)，破坏了凝汽器换热管内壁的附面层，强化了凝汽器的换热。

含固体颗粒物微粒的循环水在闭式循环水系统中持续运行，既是对冷却塔填料和凝汽器换热管内壁的清洗，也可能对冷却塔填料和凝汽器管造成磨损。为了解决这个问题，本发明利用了固体微粒密度与粒径不同，悬浮与沉降性能不同的特点，选用的固体颗粒物微粒具有良好的悬浮性能和沉降性能，能同时满足对冷却塔填料和凝汽器换热管内壁除垢和阻垢且冷却塔填料和凝汽器换热管内壁不磨损的要求。

在除垢达到效果后，利用固体微粒的沉降特性，在机组调停时，沉积在冷却塔水池中的固体微粒用潜水泵抽出。或在机组小修时，对冷却塔水池进行清理。清理完成后，在循环水中再加入更小一级的固体微粒。对冷却塔填料和凝汽器进行持续的阻垢运行。

对填料和凝汽器的清洁效果与对填料和凝汽器的磨损观察，可以定期进行。由于所用固体颗粒物微粒悬浮性与沉降性兼备。所以，固体颗粒物微粒粒径和固体颗粒物微粒在循环水中的浓度能随时方便的调整。

在冷却塔停用时，可以对循环水中的固体微粒浓度进行静态调整，利用固体微粒的沉降性对固体微粒进行添加或减少。

本发明设置固体颗粒物微粒装置，充分利用固体颗粒物微粒的悬浮与沉降性能，用启停固体微粒泵和固体颗粒物微粒装置运行时间来控制循环水中的动态固体微粒浓度，在保证清洗和阻垢效果的同时保证填料和凝汽器不被磨损。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明中冷却塔具有持续性的填料清洗功能，其中应用固体颗粒物微粒作为清洗媒介，清洗效果确定；巧妙地利用了固体颗粒物微粒的悬浮与沉降性能予以解决磨损问题，使冷却塔填料持续清洗为可控的清洗，确保了冷却塔和凝汽器的安全经济运行。

2)本发明中的冷却塔通过固体微粒泵的启停能实现填料的持续清洗和间歇清洗，清洗媒介的颗粒度能方便的调整，循环水中的固体微粒浓度既能静态调整，又能动态调整。

3)固体颗粒物微粒作为晶核，在高浓缩倍率的循环水中，钙镁离子和盐类及菌类和藻类会在这些固体颗粒物微粒上生长，利用固体颗粒物微粒的沉降性，对冷却水塔循环水的固体颗粒物微粒进行定期更新，可以有效地去除循环水中这类物质，延长了冷却塔的使用寿命，同时减少冷却塔排污水。

4)本发明中的冷却塔充分利用了固体颗粒物微粒的悬浮与沉降性能，通过启停固体微粒泵、固体微粒泵运行时间来动态控制循环水中的固体微粒浓度，在保证清洗效果的同时保证填料和凝汽器不被磨损。

5)不仅对填料具有洁净效果，同时对凝汽器和冷却塔塔体内部和利用循环水作为冷却水的开式冷却水系统中的换热器进行持续的洁净。

附图说明

图1为本发明中冷却塔的结构示意图；

图2为本发明中环状笛型管的结构示意图。

图中：1、塔体，2、凝汽器，3、喷淋装置，4、填料层，5、固体微粒泵出水管，6、固体微粒泵，7、循环水泵，8、蓄水池，9、固体微粒泵进水管，10、环状笛型管，11、热交换进风口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明中带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，包括塔体1、蓄水池8、循环水泵7和凝汽器2。

塔体1中装填有填料层4，填料层4上方设有喷淋装置3；蓄水池8设于塔体1下方，其中投加有水与清洗媒介，蓄水池8与塔体1间设有与外界相通的热交换进风口11；循环水泵7将蓄水池8中的水与清洗媒介泵送至凝汽器2中进行换热，凝汽器循环水出水入喷淋装置3，并通过喷淋装置3喷射向填料层4，最后水与清洗媒介由填料层4落入蓄水池8，构成循环；固体颗粒物微粒装置使得蓄水池8中的清洗媒介湍动并悬浮。喷淋装置的喷淋面积可覆盖填料层上表面，如此便可实现填料层均可被含有固体颗粒物微粒的混合液体清洗。

固体颗粒物微粒装置部分：包括固体微粒泵6和循环管路。循环管路与固体微粒泵6连接，循环泵送蓄水池8中的水和清洗媒介，使得清洗媒介湍动并悬浮。固体颗粒物微粒装置还包括环状笛型管10，所述的环状笛型管10设于蓄水池8底部，并与循环管路连接，泵送水与清洗媒介由环状笛型管10喷出。循环管路包括出水管5和进水管9；所述的出水管5一端与固体微粒泵6的出口连接，另一端与环状笛型管10连接；所述的进水管9一端与固体微粒泵6进口连接，另一端连接于蓄水池8的底部。环状笛型管10上开设有朝向蓄水池8底部的喷射孔。通过环状笛型管冲起沉积于蓄水池底部的固体颗粒物微粒。

清洗媒介方面：为固体颗粒物微粒。固体颗粒物微粒的密度为1.5～4g/cm³，粒径小于等于0.5mm。固体颗粒物微粒在水中的浓度小于等于1500mg/L。

在相同密度下，颗粒越大，清洗效果越好，沉降性能越好，颗粒越小，悬浮性能越好。

由m＝ρ×V可知，单位体积，密度越大，质量m越大。根据牛顿第二定律F＝ma，质量m越大、加速度a越大，则惯性力F越大。含有固体颗粒物微粒水流对物体表面的清洗效果确定。

固体颗粒物微粒对冷却塔填料既有除垢的作用，又有阻垢的作用。冷却塔填料除垢，用大一级固体颗粒物微粒，该颗粒度下固体微粒具有很好除垢能力。冷却塔填料更换后或新冷却塔或填料除垢后，用小一级的固体颗粒物微粒，目的是阻垢。

本发明中上述热力发电厂自然通风冷却塔的清洗方法为：

将固体颗粒物微粒作为清洗媒介加入蓄水池8中，通过固体颗粒物微粒装置将蓄水池中的固体微粒鼓起，使得固体微粒湍动悬浮并随循环水流动；在循环水与固体微粒的作用下对冷却塔填料、凝汽器换热管进行持续清洗；通过启停固体微粒泵、控制固体微粒泵运行时间来动态控制蓄水池中的固体微粒悬浮程度，以此控制循环水中的固体颗粒物微粒浓度。

本发明在具体使用过程中：

1、实际使用600MW机组时，更换冷却塔填料一次费用400多万，性能仅能维持1年左右，通过本发明显著的节省了费用。

2、现有技术中物理清洗，停机时在冷却塔底部用水枪对填料进行冲洗，位置不好，冲洗不充分，清洗效果差，高压水枪的水也可能对填料造成损害；将填料全部从冷却塔中取出清洗，拆装与清洗过程会对填料有损害。本技术方案采用通过启停固体微粒泵、固体微粒泵运行时间来动态控制循环水中的固体微粒浓度，在保证清洗效果的同时保证填料和凝汽器不被磨损。

3、现有技术中化学清洗时，在循环水中加入药品，启动循环水泵，进行循环水循环，再监控对凝汽器管的腐蚀，但是对冷却塔水泥构件的腐蚀不能避免，同时清洗后的废液，有排放问题。本技术方案中清洗媒介是固体颗粒物微粒与水的混合物，为无机物，无污染。

4、一座填料结垢严重的冷却塔，在填料充分清洗后，冷却塔出水温度可以降低2℃，使得冷却塔的寿命延长15年以上，对于600MW机组一年节煤500万元。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，其特征在于，包括：

塔体（1），其中装填有填料层（4），填料层（4）上方设有喷淋装置（3）；

凝汽器（2）；

蓄水池（8），设于塔体（1）下方，其中投加有水与清洗媒介，蓄水池（8）与塔体（1）间设有与外界相通的热交换进风口（11）；

循环水泵（7），其将蓄水池（8）中的水与清洗媒介泵送至凝汽器（2）中进行换热，凝汽器循环水出水入冷却塔喷淋装置（3），并通过喷淋装置（3）喷射向填料层（4），最后水与清洗媒介由填料层（4）落入蓄水池（8），构成循环；

固体颗粒物微粒装置，使得蓄水池（8）中的清洗媒介湍动并悬浮；

所述的固体颗粒物微粒装置包括：

固体微粒泵（6）；

循环管路，与固体微粒泵（6）连接，循环泵送蓄水池（8）中的水和清洗媒介，使得清洗媒介湍动并悬浮；

所述的固体颗粒物微粒装置还包括环状笛型管（10），所述的环状笛型管（10）设于蓄水池（8）底部，并与循环管路连接，泵送的水与清洗媒介由环状笛型管（10）喷出；

所述的清洗媒介为固体颗粒物微粒；

所述的固体颗粒物微粒的密度为1.5～4g/cm³，粒径小于等于0.5mm。

2.根据权利要求1所述的一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，其特征在于，所述的循环管路包括出水管（5）和进水管（9）；

所述的出水管（5）一端与固体微粒泵（6）的出口连接，另一端与环状笛型管（10）连接；

所述的进水管（9）一端与固体微粒泵（6）的进口连接，另一端连接于蓄水池（8）的底部。

3.根据权利要求1所述的一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，其特征在于，所述的环状笛型管（10）上开设有朝向蓄水池（8）底部的喷射孔。

4.根据权利要求1所述的一种带有持续清洗功能的热力发电厂自然通风冷却塔，其特征在于，固体颗粒物微粒可为：金属、非金属、无机化合物、有机化合物、固态混合物的颗粒物微粒。

5.一种如权利要求1中所述热力发电厂自然通风冷却塔的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：

将固体颗粒物微粒作为清洗媒介加入蓄水池（8）中，通过固体颗粒物微粒装置将蓄水池（8）中的固体颗粒物微粒鼓起，使得固体微粒湍动悬浮并随循环水流动；

在循环水与固体微粒的作用下对冷却塔填料、凝汽器（2）进行持续清洗；

通过启停固体微粒泵、控制固体微粒泵运行时间来动态控制蓄水池（8）中的固体微粒悬浮程度，以此控制循环水中的固体微粒浓度。

6.根据权利要求5所述的一种热力发电厂自然通风冷却塔的清洗方法，其特征在于，所述的固体颗粒物微粒的密度为1.5～4g/cm³，粒径小于等于0.5mm，固体颗粒物微粒在水中的浓度小于等于1500mg/L。