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冷却塔消雾节水改造方案

精品文档

1#135MW汽轮发电机组冷却塔

消雾改造方案

一、冷却塔消雾改造的重要性

在机械通风冷却塔内冷空气冷却循环水的过程中，冷空气经过冷却塔内部和水热交换后变成了饱和的湿热空气。在北方寒冷地区，机械通风冷却塔在冬季运行时，饱和的湿热空气排出塔外与冷空气混合，由于冷却和凝缩形成含有许多微小液粒群的雾团。由于目前环保要求的提高，对冷却塔的相关要求也相应的提高。因机械通风冷却塔高度较低，雾团飘散影响了周边居民区及交通道路的可见度，破坏了城市的环境，造成下风地区的湿度上升，羽雾落在地面造成冷却塔周围路面湿滑或结冰，影响了工厂的安全生产，对冷却塔周边生产设备安全运行造成影响，并且给周围交通带来了很大的安全隐患。由于国家对环境要求日益严格，对开式冷却塔的羽雾减排提出了明确要求，随着人们对环境保护的日益重视，冷却塔消除羽雾也显得越来越重要。

二、冷却塔设计参数

1#135MW发电系统有4台钢混结构逆流式冷却塔，单塔设计水量为5000m3/h，蒸发散热导致产生大量水资源浪费，冬季又产生大量的可视雾团，对企业经济和社会环境造成很大影响，主要技术参数如下表：

序号
项 目
描 述
1
一般数据

类别
机械通风逆流式冷却塔

类型
钢混结构

塔型号
5000 m3/h
2
设计及运行条件

干球温度
32℃

湿球温度
28.5℃

大气压
100040Pa

进塔水温
40℃

出塔水温
31℃

单塔设计水量
5000m3/h
3
结构细节

塔位
地面，周围无障碍

单塔轴线尺寸
18.8m x18.8m

4
设备部件

风机直径
Φ9750m

设计风量
318×104 m3/h

风机全压
172.2Pa

电机功率
220kw

三、冷却塔消雾改造技术方案

（一）方案一：

1、冷却塔消雾原理简介--空冷湿冷联合式节水消雾
湿空气的饱和含湿量与湿空气的温度及压力有关，随着温度的降低，空气的饱和含湿量减小，湿空气中的水蒸气发生凝结。在冷却塔内冷空气冷却循环水的过程中，冷空气经过冷却塔内部填料等区域，和水进行热交换后变成了饱和的湿热空气。湿热空气从冷却塔中排出与大气混合，此过程的空气状态可用湿空气含湿图来表示，如下图 所示（图中 B 为出填料的饱和湿热空气，A 点为大气状态）。出冷却塔风筒出口的饱和湿热空气经过与环境空气混合，其状态渐渐接近于环境空气状态，即：出填料的饱和湿热空气状态 B 点和环境空气状态 A点为一直线，即得状态线。在塔排气和大气的混合状态中，BA 线在等焓线上方，属于过饱和状态，故风筒出口外产生大量的羽雾。由羽雾形成的机理不难看出，在排气与大气相混合的过程中，只要不通过湿空气过饱和区域和不在湿饱和空气曲线上的状态点时，均不会发生羽雾；反之，则会发生可见羽雾。 湿空气的状态与其温度、含湿量和大气压紧密相关，大气压作为环境的外界条件不能改变，所以消除羽雾只能通过改变湿空气的温度及其含湿量来改变湿空气的状态。因此节水消雾塔在常规冷却塔的基础上增加翅片管式换热器，利用风机的抽力，将环境干冷空气 A 通过翅片管式换热器引入气室，温度升高变成干热空气 A’，在与出填料的饱和湿热空气 B 混合，混合后空气为 C 点，C 点为不饱和空气，其露点大幅度降低，此时空气 C 在与环境干冷空气 A 混合的变化曲线 CA 线在饱和空气焓湿图的下方，不产生水蒸气凝结，羽雾基本消失，达到了减弱和消除羽雾的目的。与此同时，在换热器部分和冷却塔进风口均增设百叶窗，使得在不同的环境温度下，调节两部分的进风量，从而使干、湿两部分空气达到最佳配比。

2、冷却塔消雾原理改造业绩
依据上述羽雾形成的机理，采用“空冷湿冷联合式节水消雾冷却塔”技术，对已建冷却塔进行改造，在冷却塔气室外侧加装翅片管空冷器，即能实现消雾节水需求的同时，也能满足温降的要求。该技术将空冷换热系统及密闭冷却方式，引入到石化、化工、煤化工、电力的大型工业循环水场的湿式机械通风冷却塔中，减小工业冷却塔水的蒸发损失、风吹损失，减小工业循环水系统的水耗，是大型工业冷却塔及循环水系统全新的运行管理方式，是大型工业冷却塔及循环水系统节水和消雾的新型技术。主要业绩如下：
用 户
型 号
台数
备注
内蒙古伊泰化工有限责任公司120万吨精细化学项目
SCC-5000HX
6
建成
内蒙古伊泰宁能精细化工有限公司50万吨费托烷烃
SCC-1000HX
1
建成
华能苏州燃机热电有限公司
SCC-4500
6
建成
新疆广汇新能源有限公司
SCC-5000
6
建成
深圳市能源环保有限公司
SCC-3000HX
5
建成
新特能源股份有限公司
SCC-5000HX
7
建成
深圳市深能环保东部有限公司
SCC-5750
8
建成
北京上庄燃气热电有限公司
SCC-5500HST
4
建成
中国石油物资成都公司
SCC-1300
2
建成
中国石油物资成都公司
SCC-1300×3
1
建成
山东恒邦冶炼股份有限公司
SCC-1000T
1
建成
北京燕京饭店
SBC-200ESS
4
建成
天津纺织工厂
SDC-1200
1
建成
北京中日友好医院
SBC-125ES
1
建成
北京中日友好医院
SBC-100ES
2
建成
北京中日友好医院
SBC-80ES
2
建成
上海宝山钢铁厂
SDC-225A
2
建成
上海石油化学厂
SDC-1000AT
2
建成
广东省纺织工厂
SDC-450A
1
建成
广东省纺织工厂
SDC-300A
1
建成
湖北省宣昌市织布厂
SDC-250AS
2
建成
长沙市纺织厂
SDW-700A
6
建成
上海国际空港
SDC-400ASS
2
建成
梧州市织布厂
SDC-200A
2
建成
汕头市织布厂
SDC-400A
2
建成
福州西湖宾馆
SDC-450A
4
建成
中山市供电局
SDC-800A
3
建成
天津北方宾馆
SDW-145AS
2
建成
天津北方宾馆
SBC-50ES
2
建成
四川省新都织布厂
SDC-200A
2
建成
北京长富宫中心
SDW-700ASST
3
建成
上海大平洋大饭店
SDC-500AS
3
建成
万华化学集团股份有限公司第十循环水厂
SCC-5000HX
9
在建
万华化学集团股份有限公司第十循环水厂
SCC-6000HX
3
在建
万华化学集团股份有限公司第十一循环水厂
SCC-5000HX
18
在建
恒力石化（大连）化工有限公司
SCC-5500HX
24
在建
云南驰宏资源综合利用有限公司160kt/a废旧铅酸电池无害化综合回收项目（二期工程）
CDW-450ASY-C
1
在建
云南驰宏资源综合利用有限公司160kt/a废旧铅酸电池无害化综合回收项目（二期工程）
CDW-500ASY-C
2
在建

效果图

3、1#135MW发电系统冷却塔消雾改造方案
针对本项目的消雾节水技术要求，采用“空冷湿冷联合式节水消雾冷却塔”技术，对已建冷却塔进行改造，在冷却塔气室外侧加装翅片管空冷器，即能实现消雾节水需求的同时，也能满足温降的要求。
在原有冷却塔的基础上，尽量减少冷却塔的改动，拆除部分墙板，在塔体气室两外侧增加翅片管式空冷器。由于气室高度较小，采用空冷器下沉的布置方式，用钢结构作为空冷器支撑。上塔立管阀门以上连接一根变径管到塔的另一侧，使一半的循环水通往塔的另一侧。循环水通过两侧的·管线先进入到翅片管空冷器，然后又汇入到塔内配水系统，配水系统进行改造，实现均匀配水。在空冷湿冷联合式节水消雾冷却塔运行过程中，根据外界气温及生产工艺状况，调节空冷和湿冷的运行水量和百页窗角度：温度较低季节，空冷器进风口百页窗角度调大，原进风口百页窗角度调小直至完全关闭；反之，当温度较高的季节，空冷器进风口百页窗角度调小直至完全关闭，原进风口百页窗角度调大，从而控制两部分的循环水出口温度和消雾情况，最终达到生产工艺要求。改造示意图如下：

冷却塔改造消除羽雾的同时，节省一部分循环水补水，对改造投资有一定的经济收益。
改造施工工期二个月，冷却塔消雾改造费用概算：300 万元/塔，共计1200万元。
（二）方案二：

1、冷却塔消雾原理简介—电磁除尘消雾
电磁除尘消雾技术主要是在冷却塔上方新建电磁除尘消雾间，内部设置预磁化处理器，外部安装脉冲电磁发生器，通过产生的磁场将湿热饱和空气中的小液滴磁化并带电荷，在电磁场的作用下形成大液滴降落到电磁消雾间下部的接水盘中，同时，气态的水汽在磁场的作用下聚集，变成小液滴，再被聚集成大液滴，从而达到消除白雾的目的。

2、冷却塔消雾原理改造业绩
依据上述羽雾形成的机理，采用“电磁除尘消雾”技术，对已建冷却塔进行改造，在冷却塔上方新建电磁除尘消雾间，内部设置预磁化处理器，外部安装脉冲电磁发生器，即能实现消雾节水需求的同时，也能满足温降的要求。该技术主要应用于烧结、竖炉主抽烟囱、连铸二冷喷淋、钢渣处理系统的烟气消雾。主要业绩如下：
序 号
应用项目
项目情况
1
唐山市德龙钢铁有限公司230平烧结机烟囱除尘消白项目
已投产
2
唐山东华钢铁企业集团有限公司 1#高炉冲渣烟囱除尘消白项目
已投产
3
河北永洋特钢集团有限公司 1#180平烧结机一混转运站除尘消白项目
已投产
4
唐山市德龙钢铁有限公司 3#连铸机二冷蒸汽消白
在建
5
唐山市德龙钢铁有限公司 轧钢浊环水冷却塔消白
在建
6
天津冶金轧三钢铁有限公司 板式蒸发冷却器消白节水
在建
7
唐山新宝泰钢铁有限公司 2#竖炉强化脱硫除尘消白项目
在建

3、1#135MW发电系统冷却塔消雾改造方案
针对本项目的消雾节水技术要求，采用“电磁除尘消雾”技术，对已建冷却塔进行改造，在冷却塔上方新建电磁除尘消雾间，内部设置预磁化处理器，外部安装脉冲电磁发生器，即能实现消雾节水需求的同时，也能满足温降的要求。
在原有冷却塔的基础上，尽量减少冷却塔的改动，在冷却塔风筒上方新建电磁消雾间，为了便于冷却塔的运行检修，此方案对三座冷却塔进行改造，并将电磁消雾间设置为可移动式，在电磁消雾间底部安装滚轮，在冷却塔顶部设置导轨，为了节省投资，三座冷却塔共用一套脉冲电磁发生器。改造示意图如下：

电磁消雾间 电磁消雾间 电磁消雾间

冷却塔 冷却塔 冷却塔 冷却塔

冷却塔改造消除羽雾的同时，节省一部分循环水补水，对改造投资有一定的经济收益。
改造施工工期二个月，冷却塔消雾改造费用概算：1200 万元。

（三）方案三：

1、 冷却塔消雾原理简介—加热法消雾
加热消雾技术主要是在冷却塔内部布水器上方设置换热装置，利用外部热源对冷却塔内上升的湿热饱和空气进行加热，使饱和湿热空气变为不饱和热空气，从而达到消除白雾的目的。
2、冷却塔消雾原理改造业绩
依据上述羽雾形成的机理，采用“加热法消雾”技术，对冷却塔进行改造，即能实现消雾需求的同时，也能满足温降的要求。该技术主要应用于造纸、煤炭、钢铁行业的烟气消雾。主要业绩如下：
序 号
应用项目
项目情况
1
江苏常州金煌纸业有限公司 （75t锅炉烟囱）
已投产
2
徐州晋煤恒盛股份有限公司（2x75t锅炉烟囱）
已投产
3
临沂金鑫钢铁有限公司（ 烧结主抽烟囱）
在建

3、1#135MW发电系统冷却塔消雾改造方案
针对本项目的消雾节水技术要求，采用“加热法消雾”技术，对已建冷却塔进行改造，在冷却塔内部设置热交换装置，即能实现消雾节水需求的同时，也能满足温降的要求。
在原有冷却塔的基础上，在冷却塔内部布水器上方设置热交换装置，再从1# 135MW发电系统锅炉烟气中引出热源至热交换装置，通过加热冷却塔上升的湿热饱和空气，将湿热饱和空气变为不饱和热空气，改造示意图如下：

135锅炉
烟气

改造施工工期二个月，冷却塔消雾改造费用概算：850 万元。

四、冷却塔消雾改造方案优劣对比

方案
方案一
方案二
方案三
代表公司
山东荏原
中化沧州
北京厚德
南方力合
主要优点
1、消雾效果明显
2、温度在设计消雾点以上可以有效去除白雾，效果明显
3、占地面积小，施工工期短，施工相对简单
4、不对冷却塔内部构造改动，不增加冷却塔的载荷，改造期间不影响冷却塔的运行5、不降低冷却塔冷却效果
6、不增加能耗
7、具有一定的节水效果
1、消雾效果明显
2、不受环境温度湿度的影响，消雾效果不变，
3、占地面积小，施工工期短，施工相对简单
4、不对冷却塔内部构造改动，改造期间不影响冷却塔的运行5、不降低冷却塔冷却效果
6、节水效果明显
1、消雾效果明显
2、投资较小
3、不增加能耗
主要缺点
1、在温度低于设计温度脱白效果下降
1、无冷却塔消雾的相关业绩
2、冷却塔白雾与其它烟囱的烟气不同，冷却塔白雾干净，可能影响电磁场的磁化后水滴的聚集效果3、增加塔体高度，并且只能改造三座塔，如果四台均进行改造会影响冷却塔的检修
4、需要新建电磁消雾间
5、需要新增电消耗
1、无冷却塔消雾的相关业绩
2、烟气换热器面积大，换热器内烟气除尘困难，换热器在冷却塔内部，一旦堵塞检修困难3、需要对冷却塔内部进行改造，增加冷却塔的载荷，改造期间影响冷却塔的运行

五、冷却塔消雾改造建议和改造计划网络时间表
（一）冷却塔消雾改造建议（建议采用方案一）
通过对1#135MW发电机冷却塔的参数及运行模式进行详细分析，夏季全开，冬季三开一备用（备用上水）；再结合湘潭地区去年的气象进行分析，在冬季4个月白天平均气温为9℃（最冷月平均气温5℃）。最终确定消雾点为5℃，相对湿度为60%。
验收标准，采用美国CTI测试验收规程：
环境温湿度-5℃、48%，出风筒上方1.5D高度内雾羽明显改善，1.5D高度上方无雾羽；环境温湿度0℃、48%，出风筒上方1D高度内雾羽明显改善，1D高度上方无雾羽；环境温湿度5℃、48%，出风筒上方无雾羽。（D为风机直径）
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