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
寒冷地区的冷却塔，冬季运行中的最大危害是冷却塔的结冰。冷却塔结冰后，冰冻不仅影响冷却塔的通风、降低冷却效率，严重时还会造成淋水填料塌落、塔体结构和设备的损坏，导致冷却塔无法正常运行。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
机械通风冷却塔在冬季会因进风口百叶窗内缘挂冰及顶部进水槽漏水，造成进风口支柱和百叶窗外侧大面积结冰。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，当收水器除水效果较差时，水滴随出塔空气飘出塔外，落在塔顶平台及风筒上造成结冰。由于水蒸气源源不断，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，冬天常有一些塔格不运行，运行的冷却塔排出的水汽飘落到停止运行的塔格风机叶片上，在叶片表面结冰。
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
进风口在冬季可能结成冰帘，从而影响冷却塔的进风，因此塔内的进风面积会极大减小，对流风量也会有所减少，对流热效果会因此降低，从而降低机组真空，导致冷却塔的冷却效果不佳[3]。另外，若填料处大范围结冰，会降低填料的效率，同样对冷却塔的冷却效果造成不利影响。进风口处结冰，使塔的冷却效果降低。
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
冷却塔结冰对冷却塔的混凝土有破坏作用。冷却塔的建筑材料包括混凝土，经多次冻融，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。
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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。将化冰管做开孔处理，令喷水方向为内斜下方，利用热水幕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，改进了冷却塔运转工况，降低了风机部件的损耗，延长了风机使用寿命，从而使冷却塔的运转更加安全平稳。
2.加大外围淋水密度
进风口处结冰的主要原因是冷却塔淋水填料外围水量过小，沿塔壁下流的少量水在进风口上缘或挡水檐边缘滞留时间过长，遇冷空气而结冰。冷却塔外围容易结冰，要对其大量淋水。供热前，冷却塔会进行停机检修，这一时期，工作人员要深入内容系统，有顺序地将分配水槽封堵住，将淋水填料修复好，保证均衡地配水。同时，工作人员要对外围的分水槽、配水槽展开清理，将末端的杂物、淤泥清除，避免其沉积堵塞喷嘴，同时提升局部循环水量、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，保留淋水配水方式，停止内圈供水，将水循环的温度提高，达到防冻效果。
3.增设旁路水管
从回水管上引水，设置能通过部分或全部循环水量的旁路水管，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，使之保持在总循环水量的一成或两成。当冬季运行或热负荷较低时，循环水可通过旁路直接进入集水池，不经过填料，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，因而具有较高实用性，使用寿命也较长。
6.调节风机
冷却塔靠风机把热量带走，排入大气，如果风机风量太大也会导致结冰问题。首先，风扇叶片的形状会直接影响附近的涡流强度，从而影响风扇效率；其次，风机风量与风机数量有直接关系。因此可采用减小风机叶片安装角、停止部分风机运行或选用允许倒转的风机等措施来进行防冻。
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.
论文作者:周素蕾
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
标签：冷却塔论文; 填料论文; 风机论文; 冬季论文; 电厂论文; 水量论文; 叶片论文; 《电力设备》2018年第34期论文;