一种提高两机一塔中冷却塔换热效率的配水方法

摘要

本发明涉及一种提高两机一塔中冷却塔换热效率的配水方法，其步骤为：S1)开放冷却塔内围配水区域和外围配水区域；S2)所述内围配水区域管道上设置有多圈支路，所述支路上加装阀门并对阀门分组；S3)关闭所有阀门并开启一台机组，检测得到阀门关闭条件下的冷却塔参数；S4)从内围配水区域外圈向内圈方向依次开启各组阀门，检测得到不同阀门开启组数条件下的冷却塔参数；S5)处理步骤S3和S4中所得冷却塔参数，得到冷却塔效率最优时对应的阀门开启组数。本发明可以在不同环境温度和不同水泵数量条件下快速检测并调整仅单机启动时，调整至最优配水范围。

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却塔调整方法，特别是一种提高两机一塔中冷却塔换热效率的配水方法。

背景技术

自然通风湿式冷却塔广泛应用于电站汽轮机冷端循环水的冷却。来自凝汽器的循环水由喷嘴喷淋出来，依次在配水区、填料区和雨区与进塔空气发生传热传质的换热，被冷却后返回凝汽器，参与系统的循环。

冷却塔冷却性能的好坏直接影响机组的效率。若冷却塔的性能不好或运行不稳定，将导致循环冷却水温度升高，进而导致凝汽器的真空下降，使汽轮机组的工作效率下降，导致发电煤耗量的增加。研究表明，对于300MW的机组，出塔水温升高1℃，汽轮机组效率降低0.23％，煤耗增加0.798g/kW·h。因此，研究冷却塔特性并提高其换热效率具有十分重要的意义。

目前，火力发电厂的冷端主要采用“一机一塔”的配置方式。但对部分电厂来说，受地形或用地面积的影响，采用“两机一塔”的配置方式，即两台机组共用一座冷却塔。现有的“两机一塔”中冷却塔在设计时已通过隔板分隔为内、外围配水区域，当两机运行时，内、外围配水区域同时参与换热，而单机运行时，仅利用冷却塔的外围区域，内围区域不参与工作。因此当单机运行时，无论冷却塔的循环水量如何变化，其换热面积不变，当两台泵运行或三台泵运行时，由于冷却塔的循环水量不同，对应填料的淋水密度则会出现有较大的变化，这必将影响气水的传热传质效果。

中国专利公告CN204718433U公开了一种可调节环形配水双曲线型冷却塔，通过设置调节阀门调节水量和给水面积，确保单位面积给水流量，使得配水更加的均匀，但该技术方案适用于“一机一塔”中，其中调节阀门的作用用于均匀配水而非调节配水范围，因此在“两机一塔”中还需要考虑如何有效测出最优配水范围，并在不同环境温度不同水泵数量等变化条件下均可快速准确得到最优配水范围以调节配水范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种“两机一塔”可以在不同环境温度和不同水泵数量条件下快速检测并调整仅单机启动时，调整至最优配水范围的技术方案。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种提高两机一塔中冷却塔换热效率的配水方法，其步骤为：

S1)开放冷却塔内围配水区域和外围配水区域；

S2)所述内围配水区域管道上设置有多圈支路，所述支路上加装阀门，以阀门的启闭控制支路换热，并按支路形成的圈对阀门分组，同组阀门同时启闭；

S3)关闭所有阀门并开启一台机组，检测得到阀门关闭条件下的冷却塔参数；

S4)从内围配水区域外圈向内圈方向依次开启各组阀门，检测得到不同阀门开启组数条件下的冷却塔参数；

S5)处理步骤S3和S4中所得冷却塔参数，得到冷却塔效率最优时对应的阀门开启组数。

进一步地，所述步骤S3至S5如下：

S3)检测并记录运行参数，关闭所有阀门并开启一台机组，检测得到阀门关闭条件下的冷却塔参数；

S4)检测并记录运行参数，从内围配水区域外圈向内圈方向依次开启各组阀门，检测得到不同阀门开启组数条件下的冷却塔参数；

S5)根据运行参数对S3和S4所得冷却塔参数归类，得到相同运行参数下冷却塔效率最优时对应的阀门开启组数；

所述运行参数包括冷却塔循环泵数量和环境温度区间。

更进一步，还包括步骤S6，所述步骤S6如下：

S6)检测运行参数，若运行参数与已记录运行参数相对应，选取对应运行参数中冷却塔效率最优时对应的阀门开启组数作为运行时的阀门开启组数；若运行参数未记录，进行步骤S3至S5。

作为优选，设定冷却塔循环泵数量常用总范围和环境温度区间常用总范围；所述步骤S5如下：

S5)重复步骤S3和S4，得到冷却塔循环泵数量常用总范围和环境温度区间常用总范围下所有冷却塔循环泵数量和环境温度区间对应的S3和S4所得冷却塔参数，根据运行参数对S3和S4所得冷却塔参数归类，得到相同运行参数下冷却塔效率最优时对应的阀门开启组数。

进一步地，所述步骤S3和S4中每次检测时间至少1h，每次检测所得冷却塔参数至少两组；所述步骤S5处理的冷却塔参数为步骤S3和S4所得冷却塔参数的算术平均值。

作为优选，所述冷却塔参数包括大气干球及湿球温度、进塔水温t₁、出塔水温t₂和出塔风温，所述步骤S5冷却塔效率最优的选取步骤包括：

S51)通过假定至少三组出塔水温t₂得出对应的冷却数Ω，冷却数Ω根据下述公式计算：

Ω：冷却数；

C_w：水的比热，kJ/kg·℃；

Δt：进出塔水温差，℃；

h”₁、h”₂、h”_m：分别为进塔水温、出塔水温及平均水温对应的饱和空气焓，kJ/kg；

h₁、h₂、h_m：分别为进塔气温、出塔气温对应的焓和二者的平均值，kJ/kg；

S52)根据S51所得t₂和Ω拟合出曲线Ω＝f(t₂)_②；

S53)根据冷却塔设计时采用的热力性能曲线或公式，由实测气水比λ_t求得相应的Ω’，代入公式②中拟合出的曲线，计算得到计算水温t_a；

S54)选取计算水温t_a与进塔水温t₁差值最大者作为冷却塔效率最优。

本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：通过打通内围配水区域和外围配水区域并设置阀门使内围配水区域纳入单机运行时的配水范围；并通过开启各组阀门从而快速并在线得到所有配水范围下的冷却塔参数；先从关闭状态到内围配水区域外圈向内圈方向依次开启各组阀门使检测过程中配水范围逐步增大，配合合理设置的阀门组数量使检测过程中水温差变化过大时即可停止检测，从而提高检测效率，且内围配水区域可与外围配水区域紧贴设置提高换热效率。通过加入运行参数和参数范围使“两机一塔”中全工况情况的数据均得以检测，使该技术方案所得的优化配水范围能适应所有工况情况。由于检测对于冷却塔的正常使用会产生影响且检测持续时间较长，因此对于常用条件参数集中检测并记录以供日后调用。通过具体计算方式调整使检测参数和所得数据更符合本技术方案中所要求的最优数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为常规配水范围的结构示意图。

图2为本发明配水范围的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

现有两台机组共用一台自然双曲线冷却塔，换热面积为9250m²。如图1所示，两台机组同时运行时，冷却塔内围配水区域和外围配水区域全部参与换热；单台机组运行时，冷却塔外围配水区域参与换热，内围配水区域不参与换热。现拆除隔绝内围配水区域不参与换热的隔板，将冷却塔的内围配水区域配水16圈支管上全部加装阀门，每圈支路加装4个阀门，共64个阀门，并将每4圈临近支路上的阀门分为一组共4组，其中设定最靠近外围配水区域的阀门组为第1组，并向中心范围依次顺序设置为第2组至第4组。

根据环境温度和水泵数量建立相应运行条件，因环境温度低时，只需投入外围换热面积就已经足够了，故常用运行条件试验主要针对环境温度较高时，且有2台循泵或3台循泵运行时的情况。环境温度区间常用总范围设置为20至40℃，冷却塔循环泵数量常用总范围设置为2至3，环境温度区间每5℃为一区间，总共分为4种温度区间和2种冷却塔循环泵数量，组合形成8种常用运行条件情况，在8种不同的常用运行条件情况下首先关闭所有阀门组并开启单机运行进行首次检测，后续开启第1组阀门，第1组和第2组阀门，第1组、第2组和第3组阀门……直至开启所有阀门组各自进行检测，每次检测检时间为1h，通过参数相对应的仪器每10秒采集一组数据，取采集所得数据的算术平均值作为不同阀门开启组数下的大气干球及湿球温度、进塔水温t₁、出塔水温t₂和出塔风温，完成8种不同常用运行条件情况下的冷却塔参数，上述检测过程中当前一次进塔水温t₁和出塔水温t₂的差值绝对值与下一次进塔水温t₁和出塔水温t₂的差值绝对值少于等于-20％时，直接进行下一运行条件检测，如开启第1组阀门时差值绝对值为10℃，而开启第1组和第2组阀门是差值绝对值为8℃或低于8℃则完成该运行条件下的检测。

当得到上述冷却塔参数后，归类相同运行参数并在同一运行参数下通过大气干球及湿球温度、进塔水温t₁、出塔水温t₂和出塔风温得到进塔水温的饱和空气焓h”₁、出塔水温的饱和空气焓h”₂、平均水温对应的饱和空气焓h”_m、进塔气温的焓h₁、出塔气温的焓h₂和气温的焓平均值h_m该计算方式为本领域公知方式，在此不再赘述。通过假定三组出塔水温t₂得出对应的冷却数Ω，冷却数Ω根据下述公式计算：

Ω：冷却数；

C_w：水的比热，kJ/kg·℃；

Δt：进出塔水温差，℃；

h”₁、h”₂、h”_m：分别为进塔水温、出塔水温及平均水温对应的饱和空气焓，kJ/kg；

h₁、h₂、h_m：分别为进塔气温、出塔气温对应的焓和二者的平均值，kJ/kg；

根据所得t₂和Ω拟合出曲线Ω＝f(t₂)_②；

根据冷却塔设计时采用的热力性能曲线或公式，由实测气水比λ_t求得相应的Ω’，代入公式②中拟合出的曲线，计算得到计算水温t_a；

选取计算水温t_a与进塔水温t₁差值最大者作为该运行参数下冷却塔效率最优。

当正常运行时检测运行参数，若运行参数与已记录运行参数相对应，选取对应运行参数中冷却塔效率最优时对应的阀门开启组数作为运行时的阀门开启组数；若运行参数未记录，关闭所有阀门并依次开启进行重新检测。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。