冷卻塔是汽輪機組重要輔助設(shè)備，通過冷卻塔節(jié)能改造提高冷卻能力后，可相對降低冷卻塔出塔水溫，進而降低汽輪機排汽壓力、汽輪機熱耗和發(fā)電煤耗。在進行冷卻塔改造效果分析時，以往重點以性能試驗實測冷卻塔冷卻效率為主，實踐中還需分析改造后冷卻塔冷卻能力變化對汽輪機組熱力性能的影響，現(xiàn)以某600 MW機組冷卻塔改造為例，根據(jù)冷卻塔出塔水溫變化，結(jié)合水蒸氣特性、汽輪機和凝汽器變工況計算，分析不同運行工況下冷卻塔節(jié)能效果，所形成的分析方法和分析思路為其他機組冷卻塔節(jié)能改造效果分析及改造方案決策提供了指導(dǎo)。
冷卻塔；節(jié)能改造；冷卻效率；汽輪機組；熱力性能
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冷卻塔節(jié)能改造是電廠的一項重要節(jié)能項目，冷卻塔的冷卻效果直接影響著冷卻塔出水溫度即凝汽器循環(huán)冷卻水進口溫度的高低，進而影響機組真空和熱力性能[1-2]。國內(nèi)科研院所、電廠檢修維護及冷卻塔改造廠家比較注重冷卻塔節(jié)能改造技術(shù)方面的研究和改造實踐，并取得了較好的成績。但是，期研究相對缺少冷卻塔改造效果對機組熱力性能影響的分析，既不利于改造后效果的分析評價，也不利于改造后的效果對比[3]。
1 冷卻塔節(jié)能改造概況
受工作環(huán)境影響，隨著運行時間增長，冷卻塔內(nèi)的除水器、配水系統(tǒng)、淋水填料及內(nèi)壁涂料均會出現(xiàn)老化問題，導(dǎo)致冷卻塔內(nèi)壁滲水，除水器變形，配水槽裂縫或配水管端頭開裂，噴濺裝置脫落或損壞，加之淋水填料結(jié)垢堵塞或因冰載、水流沖擊造成破損等，導(dǎo)致冷卻塔冷卻效果變差，直接影響機組運行的經(jīng)濟性和安全性。通過對冷卻塔內(nèi)部部件的節(jié)能改造，提高冷卻塔冷卻效果，是實現(xiàn)火電廠節(jié)能降耗的有效途徑。
淋水填料是冷卻塔散熱的關(guān)鍵部件，冷卻塔中約70%的熱量由淋水填料散發(fā)，淋水填料臟污、破損、堵塞以及自身材質(zhì)型式和布置方式會直接影響換熱效果，通過改造淋水填料能夠有效提高冷卻塔換熱能力。近年來，冷卻塔PVC淋水填料的開發(fā)和應(yīng)用得到了長足發(fā)展，且以薄膜式淋水填料為主要產(chǎn)品。PVC淋水填料按其板型結(jié)構(gòu)可以分為折波型、斜波型和復(fù)合波型三類，布置方式由傳統(tǒng)的均勻布置向不等高布置和不等間距布置發(fā)展。
噴濺裝置容易出現(xiàn)濺水不均、噴頭堵塞、噴頭損壞等問題，出現(xiàn)濺水效果不好、配水不均現(xiàn)象，影響冷卻塔冷卻效果。在自然通風(fēng)冷卻塔改造中常選用的噴濺裝置有TPⅡ型、反射型、RC型及多層流型，材質(zhì)均為工程塑料（ABS）。
除水器在塔內(nèi)高溫（相對環(huán)境溫度而言）、高濕條件下運行后弧片容易變形，不但影響除水效果，還增加了冷卻塔的通風(fēng)阻力，進而影響冷卻塔熱力性能。近年來，國內(nèi)生產(chǎn)商改進了除水器的材質(zhì)及生產(chǎn)工藝，包括采用聚氯乙烯（PVC）材料、對除水器上/下邊卷邊、一次擠塑成型等措施，進而有利于提高除水器的組裝剛度，除水器弧片使用不變形，除水效果好，通風(fēng)阻力小，冷卻塔熱力性能的穩(wěn)定性得到提升。
近些年，針對冷卻塔塔內(nèi)部件的節(jié)能改造技術(shù)蓬勃發(fā)展，并取得了較好的效果。部分運行4～10年的冷卻塔通過節(jié)能改造冷卻能力明顯提高；但是，部分冷卻塔存在改造后效果對比不明顯的現(xiàn)象，這主要是因為除了改造技術(shù)本身，改造后效果的對比還受改造冷卻塔工作狀態(tài)、工作環(huán)境、循環(huán)水水質(zhì)及冷卻塔本身技術(shù)水平等因素的影響。同樣運行多年的冷卻塔冷卻能力偏差較大，有些冷卻塔運行多年冷卻能力仍接近原設(shè)計水平，但是也有冷卻塔運行時間較短就出現(xiàn)各種問題導(dǎo)致其冷卻能力明顯下降。因此，改造冷卻塔除了關(guān)注節(jié)能改造新技術(shù)之外，還需關(guān)注冷卻塔實際工作狀態(tài)，不能簡單地根據(jù)運行時間長短來決定是否需要改造。
2 冷卻塔改造效果對機組熱力性能影響
對冷卻塔節(jié)能改造效果的分析評價可以分為兩個方面，一方面是通過性能試驗實測冷卻塔改造后冷卻效率是否達到設(shè)計值，這也是常見的性能評價方法；另一方面是對改造后的冷卻效率進行對比，定量計算改造帶來的變化。分析改造后冷卻效率的變化，不僅能夠客觀評價改造項目的效果，也能夠通過預(yù)測改造效果評判改造方案的優(yōu)劣，避免盲目改造[4]。
冷卻塔改造效果可以通過冷卻效率這一主要熱力性能指標的高低進行定量評價。運行維護人員可以直觀地查看改造后冷卻塔出塔水溫的相對變化，然后進一步計算不同工況下冷卻塔出塔水溫的變化對汽輪機背壓、汽輪機熱耗以及機組發(fā)電煤耗的影響[5-6]。
汽輪機凝汽器壓力對應(yīng)飽和溫度的決定公式為：
式中：tw1為凝汽器冷卻水進口溫度（即冷卻塔出水溫度）；△tw為凝汽器冷卻水溫升；δt為凝汽器傳熱端差。通常分析冷卻塔改造效果時，以其他邊界條件如環(huán)境狀態(tài)、主輔機設(shè)備狀態(tài)、機組負荷等保持不變?yōu)樘幔鋮s塔改造后帶來的直接影響是冷卻塔出塔水溫的變化，凝汽器冷卻水溫升保持不變，凝汽器傳熱端差受冷卻塔出塔水溫變化（冷卻塔改造帶來的水溫變化相對較小）的影響可忽略不計。由此可推算出凝汽器壓力對應(yīng)飽和溫度的變化量同冷卻塔出塔水溫的變化量保持一致，進而可折算出凝汽器壓力變化量以及汽輪機熱耗和發(fā)電煤耗變化量。
冷卻塔的設(shè)計運行工況以夏季工況為基準，冷卻塔性能試驗也要在夏季進行。此外，在進行改造效果分析，
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