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LYWS冷卻塔優化改造節能技術
一、技術背景
21世紀是人類社會空前發展的時代,也是全球水資源供求矛盾空前尖銳的時代。因此,缺水將是本世紀經濟可持續發展的重要制約條件。火力發電廠作為工業耗水大戶,對水的消費是可觀的。發電廠需要大量的冷卻水,其供水系統主要有直流供水和循環供水兩大類。但隨著用水的緊缺和節約用水政策的實施,循環供水已經成為大部分火力發電廠的供水方式,循環水的冷卻方式可分為冷卻塔冷卻和冷池冷卻，對于采用循環冷卻的火電廠來說，循環冷卻水的消耗量占電廠總消耗水量的比例很大，約為電廠總耗水量的70％，對電廠的節水起著決定的作用。通常狀況下，火力發電廠冷卻塔的循環水因蒸發原因損耗總水量的1.2％-1.6％，風吹損耗小于0.5％，排污損耗為1％左右。也就是說，因蒸發原因所消耗的水量占電廠總消耗水量的30％－55％，對火電廠的大型自然循環冷卻塔而言冬天潛熱占50%左右，而夏天潛熱則占70%以上。這種換熱方式導致了大量的蒸發水量損失。然而淡水資源短缺是當前世界面臨的重要問題。火電企業是耗水大戶，目前普遍采用的常規濕冷系統的冷卻塔在冷卻循環水的同時通過蒸發向環境排出大量的水分，以300MW機組為例，每年通過冷卻塔消耗的淡水量在500萬噸左右。
二、火力發電廠冷卻塔蒸發水損耗
由于冷卻塔的工作原理致使大量的水被蒸發，損失相當大。按照冷卻塔理論設計的蒸發損失率占總循環水量的百分數計算，三天時間即可將循環量蒸發掉。如每小時冷卻水的總循環量為10萬立方米，蒸發損失率為總循環水量的1.5%。則在三天的循環冷卻過程中即可把10萬立方米的水蒸發逸盡。可想而知，冷卻塔水蒸發的損失有多大。
三、目前火力發電廠冷卻塔節水現狀
火力發電廠循環水冷卻節水的主要措施是選用高效率的冷卻塔以降低水溫，應用先進的水質穩定處理技術保證水質和采用科學的管理方法以提高設備效率。但是，循環冷卻水由于蒸發、風吹、排污等原因損耗很大，是火力發電廠水耗居高不下的主要原因。降低上述損耗的難度較大。目前的火力發電廠的節水都是針對風吹損耗和排污損耗做的工作。對于風吹損耗，一般采用加裝高效收水器等措施來減少風吹損耗的；對于排污損耗，一般通過提高循環冷卻水的濃縮倍率來減少排污損耗。盡管在國家政策的鼓勵下，各種節水方案不斷出現，但對于火力發電廠循環冷卻水處理，仍然局限在風吹和排污的研究開發，尤其是在提高循環冷卻水濃縮倍率方面。而對于蒸發水耗，由于技術方面和認識方面的原因，從來沒有引起人們的重視,尚未找到解決的方法，從而導致火力發電廠的蒸發水白白地損耗掉。據國家電力部門的用水報告，全國火力發電廠由于蒸發原因損耗水量約為20億m3。可見蒸發水損耗的浪費是驚人的。
四、冷卻塔優化節能改造
1、改造方案
對冷卻塔填料和冷凝水密度進行優化配置；
（1）填料選用目前先進的傳熱效率高的聚氯乙烯塑料制成的S波形填料；
（2）噴頭采用TP-2型反射噴頭，噴頭數量和噴嘴直徑取決于淋水密度；
（3）填料高度布置：在不同的半徑上采用不同的填料高度，高度的確定采用數值分析和經驗數據相結合的方式。
（4）淋水密度選擇：不同半徑上采用不同的淋水密度。如在0-12米圓形內，選擇密度為1.6kg/m2·S；在12-24米圓環內，選擇密度2.2kg/m2·S；在24-34米圓環內選擇密度kg/m2·S。
2、改造效果
該項目目前已在300MW、600MW、1000MW機組冷卻塔應用，改造后循環冷卻水溫下降了約2~3℃，這和供電煤耗下降預計約2.0-3.0g/KW·h。
五、預期帶來的經濟效益
眾所周知，冷卻塔在火力發電廠循環水供應系統中是不可分割的工藝設備，基本設備的經濟指標在很大程度上取決于設計和運行的冷卻設備。在其他同等條件下，夏季冷卻塔冷卻水溫度每增加1℃，煤耗平均增加1-2g/kwh。采用LYWS冷卻塔優化節能改造新技術，對冷卻塔進行改造，投資只有通流部分改造的十分之一左右，將會給發電企業帶來較高的直接經濟效益。在通常情況下，循環水的溫度每降低1℃，可使機組真空提高400Pa-500Pa。使機組發電煤耗下降1.0-1.5克/千瓦時。經初步調查和計算在原有的標準的冷卻塔上采用LYWS冷卻塔優化節能改造新技術后，一般可使循環水溫度降低2-3℃以上。可使機組發電煤耗下降2.0-3.0克/千瓦時.于300MW機組和600MW機組低壓通流部分改造后所取得的經濟效益基本相當。但投資確遠小于上述機組通流部分改造的投資，一般僅為上述機組通流部分改造投資的十分之一左右。
六、經濟效益對比
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機組容量
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200MW
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300MW
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600MW
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1000MW
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循環水溫降低值
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最低1.3℃
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最高4℃
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最低1.3℃
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最高4℃
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最低1.3℃
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最高4℃
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最低1.3℃
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最高4℃
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年可節省標煤
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2800噸
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8640噸
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3980噸
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12250噸
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7488噸
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23000噸
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15000噸
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42000噸
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年節煤效益
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280萬元
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864萬元
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398萬元
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1225萬元
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748.8萬元
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2300萬元
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1500萬元
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4200萬元
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其它經濟效益
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由于冷卻塔的效率可提高9%-35%，使得噴濺裝置和淋水裝置的熱負荷降低，增加了他們的使用壽命，延長了更換周期，減少了維護成本和工人工作量，可獲得巨大的社會效益和環保效益。降低蒸發損耗、大量節約水資源節水率50%以上。
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七、技術展望
LYWS冷卻塔優化節能改造新技術開辟了提高冷卻塔換熱效率的新途徑，能夠使循環水溫度平均下降2-3℃以上，在南方較熱的地區，循環水溫度可下降更多，年平均氣溫越高的地區，效果越明顯，同時經濟效益也更加顯著。投資僅僅為汽輪機通流部分改造的十分之一左右。提高發電機組效率的技術手段已經廣泛采用，如通流改造等，要想進一步提高效率，需要在其他方面進行探索；特別是隨著全球變暖，凝氣器真空度影響機組效率問題將日益突出，具有普遍性。通過降低循環冷卻水溫度提高真空進行提高機組效率方面，本技術具有獨到優勢，同時具有節約水資源、無需維護、投資回收周期短、平均氣溫越高的地區，效果越為明顯等特點。是一項火力發電機組技能降耗、降低發電成本的高新技術項目，必將在電力系統得到廣泛的應用。
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