电厂机械通风冷却塔防冻措施探讨

周素蕾

（中电投电力工程有限公司上海200233）

摘要：冬季防冻是电厂冷却塔运行中必须关注的重点问题，需要分析防冻原因，采取行之有效的措施改善冰冻状况。本文论述了电厂机械通风冷却塔冬季结冰的主要部位和原因，分析了冷却塔冰冻的危害，提出了电厂冷却塔冬季防冻的对策。

关键词：电厂；机械通风冷却塔；防冻措施

电厂机械通风冷却塔受低温较大，寒冷地区，结冰问题是阻碍冷却塔正常运行的主要因素，更是最大危害。结冰后，冷却塔的通风效果会降低，冷却效率会被极大削弱。严重的结冰现象会使淋水填料塌落，损坏塔体结构，破坏设备机能，导致冷却塔无法正常工作。零下10℃的时期被称为冷却塔的冬季运行期，防止冷却系统产生冻害，要采取前瞻性措施，在设计、基建安装、运行、维修等环节做好防御措施，确保电厂系统的正常运转，保证服务质量。

一、电厂冷却塔冬季结冰部位及原因

1.塔的进风口处

寒冬季节，进风口百叶窗内缘会挂冰，顶部的进水槽也容易发生渗漏，结冰范围会蔓延至进风口支柱、百叶窗外侧。同时，经由进风口，外界大量的冷空气会进行冷却塔内部，且风的流速较大，导致气温降低[1]。另外，水的冰点较高、流速较低也是导致这些部分结冰的原因。

2.填料及支承梁柱

淋水填料的大面积结冰是由于冷却塔的热负荷及水量过小。机组负荷减小的时候，若气温、水量、水温骤降，就会导致淋水填料的下端、支承梁柱上部出现结冰现象，干扰冷却塔的正常运行。

3.塔顶

热空气的水蒸气在出塔时遇冷，会在塔顶收水器的内外凝结成水，一旦收水器除水效果不佳，塔空气就会将水滴运送到塔外，落在塔顶平台及风筒上，遇冷凝结成冰。由于水蒸气是不间断的，冰块凝结的面积会越来越大，大冰块会增加冷却塔顶部的负担，更会带来危险，可能坠落而砸伤行人。

4.风机叶片

机械通风冷却格数较多时，会在冬天停止一部分塔格的运行，在这些塔格上，冷却塔排出的水汽会在其风机叶片上驻留，在表面结冰。

5.水池

在冬季，冷却塔需要检修，会暂停运行，水池中的水会变成死水，缺乏热水的引入，水池中的水会逐渐结成冰[2]。

二、电厂冷却塔冬季结冰危害

1.影响冷却效果

进风口处结冰的影响极为不利。进风口在冬季可能结成冰帘，减小进风面积和流风量，影响对流热效果，从而降低机组真空，影响冷却效果[3]。另外，大范围结冰会致使填料处降低填料效率，同样对冷却塔的冷却功能造成一定损伤。

2.增加冷却塔的负荷

冷却塔结冰后，需要承担较大的重量，冰的质量较大，对于冷却塔来说是一种负担。在冷却塔的设计和建造过程中，若未能将荷重问题纳入考量范围，就会增加冷却塔的损坏风险。负重过大，冷却塔的结构极易受损。

3.冻裂塔体或水池

寒冬季节的多次冻融容易造成冷却塔混凝土材料的破坏。混凝土的结构会发生一定变化，降低其强度[4]。冷却塔停止运行可能导致集水池池壁发生冻裂事故，对于出现裂缝的部位，结冰会对混凝土造成破坏，降低混凝土的坚固性，从而使得冷却塔的整体结构受到不利影响，使用寿命缩短，使用的安全性降低。

4.破坏淋水填料

冷却塔的淋水填料选择通常为PVC材料，结冰后，这些材料质地会发生变化，容易碎裂，导致填料的塌落几率增大。同时结在填料底部的冰柱由于重力作用也会将导致淋水填料大面积塌落，这些塌落的填料会随着融化的水一同被冲走，损坏填料层。

5.损坏风机

风机叶片表面结冰后，如果不对这些结冰的叶片进行融冰处理，在启动运行时，因叶片的静、动平衡失调，将引起风机振动，严重时会造成风机及塔体结构的损坏。

6.增加工作人员负担

冷却塔结冰后，其正常运转会在一定程度上受影响，这就需要工作人员采取措施进行处理，一方面，工作人员的工作量会大大增加，需要花费更多时间对冷却塔进行化冰除冰或者冻坏塔体设备后进行维修；另一方面，工作人员在进行作业时存在一定的危险，冷却塔结冰严重的话，会危及工作人员的人身安全。

三、电厂冷却塔冬季防冻对策

1.增加化冰管

电厂冷却塔在冬天运转中存在严峻的结冰现象，针对这一问题，化冰管的作用是相对明显的。在进风口上下缘及易结冰部位设热水化冰管，化冰管的热水流量应与防冻化冰要求相适应。为化冰管做开孔，调节喷水方向，使之向内斜下方喷射，利用热水幕融化冰帘，缓解进风口的结冰问题[5]，在根本上解决了北方冬天特有的冷却塔严峻结冰的情况。增加化冰管能够提高冷却塔自身运转的可靠性，降低了风机部件的损耗，延长其寿命，对运转工况起到积极的改进作用，确保冷却塔能够安全平稳的运行。

2.加大外围淋水密度

淋水填料外围水量过小是进风口处结冰的主要原因。这种情况下，少量水会沿塔壁向下流，滞留在进风口上缘、挡水檐边缘，遇冷结冰。冷却塔外围是主要结冰区域，需要大量淋水应对。供热前电厂要进行停机检修，这一时期，工作人员要深入内容系统，确定顺序，封堵分配水槽，修复淋水填料，保证均衡地配水。同时，工作人员要清理对外围的分水槽、配水槽，除掉杂物、淤泥，避免其沉积将喷嘴堵塞住。同时，电厂要改善局部循环水量、热量、进风阻力，降低空气流量，使塔内温度上升，有效防冻。启动单台循环水泵，进行淋水配水，停止内圈供水，将水循环的温度调整到需要的高度，达到防冻效果。

3.增设旁路水管

从回水管上引水，设置旁路水管，确保其能通过部分或全部循环水量。工作人员可以加装阀门，进行水量调节，合理设计防冻水的水量，防冻水的水量约占总循环水量的一到两成。冬季运行时，冷却塔热负荷较低，通过旁路，循环水不需经过填料，可直接进入集水池，将蓄水池的温度提高，避免结冰。

4.增加百叶窗调节风量

挡风板不能随机组运行方式而进行调节，也不能随负荷变化调节水温，且拆、装完全是靠人工来完成，工作量大，既不美观也不安全，人工费、折损费高昂。基于此，冷却塔可以利用百叶窗调节风量。冷水塔外围所设的横百叶和纵百叶分别通过纵百叶驱动器和拉绳驱动器驱动，通过控制器提供能量进行角度的调节，实现保温或散热，能够在冬季保温，夏季散热，保证冷水塔在适宜的工作温度之内，具有环保节能、控制方便的优点。

5.冷却塔冰膜法

为了弥补挡风板的缺陷，可以用钢丝网进行替代，并再为其安装压力水管，发挥其喷水雾功能，在低温环境中将结冰转化为冰膜，起到挡风效果[6]。当气温升高时，冰膜会自动融化，保证了冷却塔的冷却效果。通过能改变膜孔大小、融化速度，冰膜防寒法能够将循环水入口的温度控制在合理的范围内，在冬季冰膜基本不融化，实用性较高。

6.调节风机

冷却塔靠风机把热量带走，排入大气，结冰与风机风量太大有关。防止结冰的方法主要有两种，即改变风扇叶片的形状和风机数量。涡流强度受叶片的形状影响，改变形状能提高风扇效率。同时，防冻措施还包括选用允许倒转的风机、停止部分风机运行、减小风机叶片安装角等。

结束语

寒冬季节，电厂冷却塔容易出现冰冻问题，冷却塔冰冻不但会影响电厂的正常运转，更会降低工作效率。为了解决这一问题，电厂有必要对冷却塔冰冻问题提高重视，长远布局，制定处理计划和应急方案，降低冰冻危害，提高冷却塔冬季运行的安全性、可靠性、高效性，保证机组顺利运行。

参考文献：

[1]叶进强，柯文飞.高寒地区工艺循环冷却水系统冬季运行防冻措施[J].建筑技术开发，2016，43（12）：167-168.

[2]殷吉彦，薛学斌.集中冷站冷却系统设计简介及问题探讨[J].给水排水，2017，43（1）：128-132.

[3]顾红芳，王海军，陈琦，等.百叶窗开度对间接空气冷却塔冬季防冻的影响[J].热力发电，2016，45（4）：70-75.

[4]李昌明.火电厂冷却塔存在的问题及优化策略研究[J].冶金丛刊，2016（4）：34-34.

[5]王百坡，杨善乐.闭式冷却塔冬季防冻问题探讨[J].南方农机，2017，48（11）：95-96.

[6]刘志勇.GBLN3型冷却塔冬季运行结冰分析与解决办法[J].选煤技术，2016（6）：68-70.