冷却塔系统（共12篇）
冷却塔系统 篇1
利用冷却塔排放烟气, 即“烟塔合一”技术早在20世纪80年代德国开始采用, 近十几年来得到了广泛应用和发展, 在国外已是比较成熟的先进技术。 目前, 国外建成的20多座冷却塔均采用“烟塔合一”技术, 如1982年投产的德国Volklingen电厂、德国尼德劳森 (Niederanssem) 电厂全部采用脱硫和“烟塔合一”排放烟气。
在国内, 华能北京热电厂机组湿法脱硫改造工程为排放4×830 t/h锅炉脱硫后的净烟气, 采用“烟塔合一”技术, 目前已投产运行。
黑龙江省电力勘察设计研究院于2005年开展了对冷却塔排烟技术专题研究工作, 与国外公司进行技术咨询和交流, 在大唐哈尔滨第一热电厂2×300 MW新建工程、国电哈尔滨平南热电厂新建工程应用“烟塔合一”, 这两项工程已完成环境评价并通过审批。目前大唐哈尔滨第一热电厂2×300 MW新建工程已进入施工图设计阶段, 预计2009年底投入运行。
现将大唐哈尔滨第一热电厂2×300 MW新建工程 (以下简称哈一热) 采用“烟塔合一”技术前期工作及系统设计介绍如下。
1 工程概况
大唐哈尔滨第一热电厂2×300 MW新建工程厂址位于哈尔滨市群力新区。电厂一期装机容量为2×300 MW的供热机组, 规划容量为4×300 MW。该工程设计煤种为低硫烟煤, 设有湿法脱硫装置。由于该项目的厂址在机场的限高区域内, 烟囱高度限制为119 m。根据国外的实践经验, 采用冷却塔排放烟气 (即烟塔合一) 有利于烟气的抬升和污染物扩散。
2 系统设计
2.1 工艺流程及特点
该工程烟气脱硫采用石灰石湿法脱硫技术, 脱硫后的净烟气达到烟气饱和温度 (一般为45～65 ℃) 。为增加脱硫后烟气抬升高度, 利用冷却塔巨大热量对脱硫后湿烟气进行抬升, 烟气从冷却塔排放, 即烟塔合一。其工艺流程如图1所示。
烟塔合一技术优缺点:
a.烟气通过冷却塔, 与塔中的水汽混合后排放, 节省了烟气再热装置及其相应烟道的投资和维护费用, 避免了因烟气再热装置漏风导致排入大气的污染物增加。
b. 冷却塔气流的提升力把净化处理烟气中残留的空气有害物排入大气。尽管气流温度低, 但是体积流量较大, 在多数天气情况下都能够达到同等烟气从烟囱排出的提升高度。
c.原则上没有必要再设烟囱, 节省了烟囱的费用。
d.在气流刚离开冷却塔时, 会出现强烈的空气有害物, 如二氧化硫和氧化氮, 与气流中水蒸气的反应提前形成酸, 在筒壁上形成的酸性物质会腐蚀塔筒, 在一定程度上影响循环水水质, 须采取防护措施。
e. 由于热烟气的作用, 增加了冷却塔湿空气的浮力, 增大了冷却塔的抽力。同时, 烟道布置于冷却塔内, 占据了部分冷却塔面积, 增大冷却塔的阻力, 降低了冷却塔的冷却效果, 两者作用相抵。综合考虑其影响, 大型冷却塔基本不会对冷却效果产生影响。
2.2 运行方式
根据供水系统优化结论:冷却倍率夏季m1=55, 冬季m2=33, 机组循环冷却水量见表1。
运行方式如下:
a.非采暖期:2台机组烟气及循环水分别进入2座排烟冷却塔, 即1号机组的烟气及循环水进入1号冷却塔, 机、炉、塔一一对应, 运行3～4台循环水泵。
b.采暖期:冬季根据气温及热负荷情况, 2台机组烟气及循环水共同进入1座排烟冷却塔, 运行 2～3台循环水泵 (低速) 。
2.3 排烟冷却塔布置
为了提高冷却塔内烟气抬升高度和扩散效果, 排烟冷却塔布置尽可能靠近脱硫塔。该工程排烟冷却塔布置在锅炉房后面, 靠近脱硫塔, 处于厂区的下风向。
此种布置有如下优点:
a.烟道较短, 烟气温降小, 进入冷却塔烟气的温度高;增加冷却塔的外排热量, 提高冷却塔的通风量和出塔速度。
b.烟道流畅, 可降低引风机风压和电耗。
c.烟道长度较短, 可降低工程投资。
d.冬季运行灵活, 保证烟气有足够的抬升蒸汽。
2.4 确定排烟冷却塔容量
“烟塔合一”技术的核心, 要求冷却塔在保证正常汽轮机循环冷却水冷却的情况下, 使排入的脱硫净烟气达到环保要求, 再进行排放。
该工程供水系统采用带自然通风排烟冷却塔的二次循环供水系统。综合考虑以下因素:较高的冷却塔具有较好的烟气抬升效果, 冷却塔限高105 m;该地区类似工程优化后, 冷却塔P=10%日平均气象条件下出塔水温, 冷却倍率夏季m1=55, 冬季m2=33。结合排烟冷却塔的设计特点, 初步拟定3个塔型, 其几何尺寸见表2。
根据这3个塔型进行相应的热力计算, 计算其出塔水温、出塔气流速度、出塔汽温, 由环境评价来计算其烟气的抬升高度, 确定满足环保要求的塔型, 结合供水系统优化的结果, 最终确定排烟冷却塔的容量。
根据环境评价要求, 如果排烟冷却塔出口气流速度达到3.3～3.5 m/s, 出塔汽温在35 ℃左右, 一般其烟气的抬升高度可达到环保要求。
上述热力计算结果表明:在全年大多数时间内, 冷却塔排烟均可满足环保要求。
3 烟道的设计
玻璃钢 (FRP) 烟道具有自重轻、抗腐蚀、保温性能好等特点, 耐温极限为80 ℃, 烟道的支撑仅需在脱硫塔、冷却塔塔壁和塔中心竖井处设置。
脱硫塔净烟气出口标高为24.67 m, 脱硫塔出口设第一支撑点, 并接口ϕ5 100玻璃钢烟道, 以相同标高进入排烟冷却塔。在排烟冷却塔壁外设第二支撑点, 然后进入排烟冷却塔中心并设第三支撑点。
烟气通过烟道直接排放至冷却塔内, 与冷却塔中的水蒸气混合后, 通过冷却塔出口排入大气。
4 排烟冷却塔的大气评价及预测
根据中国环境科学研究院编制的《大唐哈尔滨第一热电厂2×300 MW新建工程环境影响报告书》, 污染物源强相同, 对烟塔排放和烟囱排放的污染物浓度预测进行比较, 比较结果见表3。
由表3可见, 烟塔排放方式下污染物年平均预测值小于烟囱排放方式。烟塔排放最大年均浓度:210 m和105 m烟囱排放最大浓度分别占73%和17%。说明一般情况下, 烟塔排放更有利于污染物的扩散。根据中国环境科学研究院“环评”分析结论, 通过污染物环境影响预测与分析, 全厂对周围地区SO2、NOX、PM10地面浓度的影响满足《环境空气质量标准》 (GB3095—96) 中二级标准要求。确定排烟冷却塔的淋水面积为3 850 m2。
5 需要进一步研究的问题
哈一热工程采用“烟塔合一”排放烟气, 在项目进行中, 遇到了技术、经济及评价标准等难题, 需要作进一步的研究和探索, 具体如下:
a. 国内排烟冷却塔设计标准及计算方法研究。
b. 供热机组应用“烟塔合一”在低热负荷时的排烟效果。
对于寒冷地区, 尤其哈尔滨, 供热机组采用冷却塔排烟, 冷却塔在低热负荷时烟气的抬升高度能否满足环保要求?这是设计人员一直关注的问题, 国外公司目前尚无运行业绩可参考, 但德国GEA公司专家通过计算分析认为, 为保证脱硫后净烟气正常排放和抬升扩散, 冷却塔循环水量不能小于设计值的50%或者热负荷不能低于设计值的30%。此外, GEA专家同意我国设计人员的观点, 即冬季混合气体温度与环境气温温差越大, 对烟气抬升越有利。
c. 供热机组应用“烟塔合一”的防冻措施。该工程排烟冷却塔尚未运行, 冷却塔防冻措施的可行性有待于进一步研究。
d. 排烟冷却塔环境评价方法的探讨。国内排烟冷却塔环境评价方法均采用了德国标准, 即德国在评价抬升效果时, 选取全年平均气温 (大约12℃) 进行计算, 此时只要满足环保要求即可。但这个标准同我国的具体情况差异较大, 尤其是严寒地区, 供热期为5个月, 在此期间如何评价其抬升效果, 建议有关部门尽快制订国家标准, 满足工程应用需求。
e. 防腐涂料国产化的应用研究。
f. “烟塔合一”在横流式冷却塔的应用。
6 结论
湿法脱硫后的烟气利用冷却塔排放是一种技术上先进、可行的方法, 对提高烟气的抬升高度及降低扩散浓度是有利的, 同时, 能提高电厂能源效率、简化电厂烟气系统的工艺设计。该技术在国外已有20多年的运行经验, 是一项比较成熟的技术。我国“烟塔合一”技术刚刚起步, 还需进一步完善设计, 积累经验, 使之在国内得到推广应用。
冷却塔系统 篇2
一、教材分析
1、本章节在教材中的地位与作用
该节内容是在认识了发动机曲柄连杆机构，配气机构两大机构后，所要认识的第一个发动机基本构造中的系统，在此之前学生已经涉及到一些关于发动机在高温工作时，带来的一些问题，具有一定的理论基础。通过本节课的学习，使学生认识到冷却系在发动机工作中承担的重要作用，并对日后冷却系检测和维修的学习有初步的认识，从教学的角度来讲本节具有承前启后的作用。对于打算就业的学生，本节内容是今后进行汽车检测和维修的基础知识。、教学目标
根据本学期我们学校对汽车专业的教学改革，同时针对教学大纲的要求，结合教材，本着面向全体，使学生全面主动发展的原则，本节课我确定目标如下的教学目标：
知识目标 :(1)掌握冷却系在发动机工作中承担的任务
(2)能够按冷却方式不同给冷却系分类(3)准确说组成冷却系的各零件的名称(4)了解冷却系的工作过程
能力目标:(1)培养学生运用学过的知识初步检测冷却系及各零件的工作情况
(2)培养学生初步的观察与思考和举一反三的能力
思想目标:（1）结合实例向学生渗透节能环保的知识
（2）介绍冷却系的发展，突出科技进步对我们生活的影响，培养学生爱科学爱进步的积极思想
这样的目标设计，打破了传统的概念性教学的规律，从过于注重概念本身转化到更多的注重学生的学习过程和情感体验，立足教学目标多元化。不仅使学生掌握认知目标，还要在学生的学习过程中发展学生的各方面能力目标和思想目标。
3、教学重点与难点 作为本节理实一体课，从概念的建立到实体的观摩，到运用都很重要，而且在汽车维修专业中起到承前启后的作用，因此必须对知识的掌握熟练到位。我认为本节的重点:冷却系的组成。难点:冷却系的工作过程
4、教学用具
根据教学情况以及学生的自主能力情况，本节课我采用实物与多媒体辅助教学。
二、教学与学法
新课程标准指出，教师是学习的组织者，引导者，合作者。根据这一理念，我遵循激-------导-------探--------放的原则。在教学中，我精心选择学生感兴趣的视频短片，诱导学生思考，鼓励交流，并引导学生用学过的知识解决问题。学生作为教学主体，在教学活动中的教学状态和参与度是决定教学成果的重要因素。因此在学法的选择上，体现出玩中学，学中玩，合作交流中学，学中交流合作的思想。这节课，为了体现学生是学习的主体，我以学生的学为立足点，设立了如下的教学程序。三.教学程序
（1）组织教学（0.5min）（2）复习提问（2.5min）发动机按冷却方式分为哪两种？2.发动机的五大基础组成部分
通过复习提问既可以考察学生对以前讲过知识的掌握情况及回家后的复习情况，又能为本节课的新内容打下伏笔。（3）导入新课(3min)
为了激起学生的学习兴趣，我选择了目前比较热门的话题---赛车。在世界一级方程式锦标赛第11站——匈牙利大奖赛的亨格罗宁赛。经过70圈的激烈争夺，最终迈凯轮车队的科瓦莱宁凭借着马萨在最后时刻的爆缸幸运地获得了本站比赛的冠军。在为马萨惋惜的同时，和学生一起观看多媒体播放法拉利漂移暴缸视频动画时，我会描述视频中发动机的工作情况。发动机大负荷工作后，突然发出巨响，失去动力，冒出浓烟，可能是发动机什么故障？引起这种鼓掌的原因有哪些？提出问题后给学生一分钟时间小组讨论思考回答。这些会引起学生热烈的探讨，有的学生会联系以往的知识回答出，可能由于发动机过热。这时我会即使的给予学生表扬并总结，引发课题冷却系的作用。（4）讲授新课(30min)
（一）冷却系的任务 有了视频短片的基础，我会接着启发引导学生回答，发动机冷却不到位还会会引起哪些问题呢？那么冷却系的作用是什么？通过短片，和日常生活的积累回答问题，可以培养学生的观察，总结能力。学生可以回答出冷却系的一个作用，为保证发动机正常工作，必须对在高温条件下的机件进行冷却。这时候我会接着提问，冷却是不是强度越大越好？并请学生讲述几个生活实例。例如北方冬季出车的时候，我们要“暖车”。冬天的客车要用棉布盖住水箱位置。要关闭百叶窗等。等学生发言完毕，我会因势利导提出下一个个问题。并允许学生自由讨论交流。为什么要这样做呢？发动机太冷会有哪些影响呢？这样的启发引导与日常生活紧密联系，培养学生日常的观察能力，激发学生对本门课程的兴趣。学生讨论结束，我会和学生总结。如果冷却过度会引起热损失增加，动力性经济性变坏，磨损加剧。所以得到结论所以发动机的冷却必须适度。此时引导学生总结冷却系的任务；而我用标准的文字把它描述下来使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。
（二）冷却系的分类
冷却系的分类属于曾经讲过的知识，此处我通过带领学生回忆，按冷却方式给发动机分类，分为水冷式发动机和风冷式发动机，那么冷却系分类有几种？引导学生回答冷却系的分类为风冷式，水冷式。再次回忆，巩固知识，培养学生举一反三的能力，达到教学目标。接着我为学生介绍，随着科技的发展，风冷式的汽车发动机已经被淘汰，现在使用的都是强制水冷式，采用水冷式应该使汽缸盖内的冷却水温度在353-363K之间。以前只用水进行冷却，现在都使用冷却液。我会请学生根据常识，介绍一下冷却液的作用。但学生回答后，我会及时表扬，并总结冷却液由水和防冻液配置而成。具有防冻，防沸腾防锈蚀，抑制泡沫产生的作用。突出了科技的进步给我们的生活带来了更多的快捷方便。从而达到对学生思想教育的目标。
（三）冷却系的组成
接着我由冷却系的作用，引出冷却系的组成。这部分内容是本节课的重点，只有掌握了这部分内容，才能更好的进行以后的学习。所以我安排先引导学生回答，学生知道的在发动机上起冷却保温作用的零件都知道哪些？接着老师补充总结，并引出水冷系的组成由冷却装置，冷却强度调节装置和水温显示装置组成。请学生思考后将冷却系的各组成零件分到三大部分当中去。通过视频和实物让学生了解认识冷却系的各个零件。实物可以激发学生的学习欲望让他们在学习的同时实现自我的认可。多媒体视频可以在实物的基础上更直观更形象的便于学生观察零件的内部结构。
四）冷却系的工作过程
本部分是本节课的难点。我由冷却系的各零件配合起到冷却的作用，引出冷却系的工作过程。以水泵为起点介绍冷却液在冷却系当中的循环。在学生掌握后，带领学生在练习本上画出冷却系的工作过程图。我用多媒体动画演示，老师辅助介绍，学生自行总结的方法，更加生动形象直观，使学生印象深刻
（五）总结全课(3min)
我先让学生说说在40分钟内学会了什么？让学生对所学的知识进行整理、巩固。本环节是对本节课知识点的一个全面的总结，整节课，我体现了知识来源于生活，服务与生活的理念，我通过视频断片引入，积极讨论，交流感受，互动合作，和课外延伸等手段，最大限度的发挥了学生的主体作用，使学生在爱知识，学知识，用知识的过程中获得成功的感受
（六）课堂练习（5min）
为了加深本节课知识点的印象，突破重点和难点，体现学习来源于生活运用于生活的理念。我设计了如下的练习．冷却系的功用是对发动机（），保证发动机在（）温度下工作 2 ．根据所用冷却介质不同，发动机冷却系可分为（）和（）两种类型
3、水冷系应该使气缸盖的冷却水温度在（Ｋ）之间 4.冷却系的三大部分()5，防冻液的作用是（）6，请画出发动机冷却系的工作过程图
本节的练习主要围绕本节课的内容来进行的，要求每位同学都必须掌握，通过练习可以考察学生对本节课知识的掌握情况，及教学中存在的问题。作到了知识性与技能性的完美结合
（七）板书设计
本节课，我屏弃了复杂的概念式板书，力求用简洁的文字把概念表诉清楚。用学生总结的文字既使学生体验到了成功的快乐，又体现了学生的主体地位 第四章第一节
发动机冷却系构造与工作原理
一冷却系的任务 三 冷却系的组成
适度冷却 冷却装置，冷却强度调节装置，水温显示装置 二冷却系的分类四
四 冷却系的工作过程 风冷式
（八）布置作业(1min)
制冰冷却系统减轻电网压力 篇3
在接下来的几个星期里，加利福尼亚的地方公共事业联盟将开始为政府办公室和商业大楼加装夜间制冰系统以代替白天时使用空调。这是该设备试点项目的一部分，此设备由总部设在哥伦比亚温莎的Ice Energy建造。如果能得到广泛应用，此举将减少30％的公共事业单位的燃料消耗，并减少对新发电厂的需求。
在南加州市政公共能源管理局(the Southern California Public Power Authority)协调的计划下，第一批设备将安装在加州格兰岱尔市大约24幢市属大楼上。
未来的两年里，11家参与的公共事业单位将安装1500套设备，总计提供53兆瓦的能量储备，缓解该地区电网的压力。该项目是第一次大规模地运用Ice Energy的技术。
Ice Energy的每一个设备都设计为在夜间制冰(此时的电力需求较低)，使用高效压缩机冷冻450加仑(约1703.4升)的水。到中午，制冷模式起效，该设备将大楼内的常规空调关闭六小时。它将来自缓慢融化的冰块的冷却水输送到安装在大楼供暖、通风和空调系统中的蒸发器。一旦冰块融化完，空调又开始正常运行。Ice Energy的首席技术官布莱恩·帕森奈特(Brian Parsonnet)表示，在最热天气的用电高峰时，Ice Bear能使大楼的电力消耗减少95％。
降低用电高峰的电力需求也就减少了建设新电厂的需要。它还使得公共事业单位能依靠他们最高效的电厂，电力研究院(Electric Power Research Institute)的电力使用高级项目经理罗纳德·多米查维克(Ronald Domitrovic)说，当公共事业单位启动他们“最低效、最老旧、最不受欢迎”的发电设备以满足高峰需求时，电网上每一部分的电力增量都会带来成本冲击，不论是燃料成本、温室气体排放或者服务的可靠性。但是，在夜间，公共事业单位可使用其最高效的电厂，所需燃料比只在高峰时开启的电厂要少。公共事业单位还可在其他地方节约能源——例如，夜间冷却设备线路能更有效地传输电力。
多米查维克表示大规模使用冰块或冷水为校园和大楼制冷的系统“已经存在一段时间了”。但是他说，这些往往是“昂贵的一次性设备，专门为某幢大楼设计，”而Ice Energy提供的小型热储存系统配置简单，能用于一层或两层的商业楼宇。Ice Energy表示安装在不同地点的冷却设备能连成网络，为公共事业单位提供能在需要时管理电网需求的资源。
帕森奈特表示，Ice Energy系统的每个产品成本已经由最初模型的15000美元降到了现在的5000美元。南加州市政公共能源管理局大卫·瓦尔登(David Walden)表示，与其他降低高峰电力需求的方法相比，包括可再生能源，如太阳能等，目前的模型“在成本上是有竞争力的”。
冷却塔风机优化节能控制系统分析 篇4
结合冷却塔风机的工作原理, 目前对于冷却塔风机的节能优化技术主要包括:一是对塔内的结构布局进行优化, 以此降低空气阻力, 从而提高其工作效率;二是提高风机的工作运行效益, 改进其气动性能;三是增加风机的接触面积, 以此提高热力的扩散速度。
一般对冷却塔风机的节能控制就是要求冷却塔出水温度与进出水温度差都要达到预定的目标, 而且实现能源消耗的最低化。随着计算机技术的快速发展, 变频技术广泛的应用到各种电器中, 通过应用变频技术为解决冷却塔风机运行提供了技术支持, 冷却塔风机可以通过自动控制运行过程实现能源的优化控制。
2 冷却塔风机优化节能控制系统原理
经过实践冷却塔风机的工作能力与外界的气候变化有着很大的关系, 具体体现在:一是为了调整出水温度, 采取人工调整风机作业以及调整风机角度问题, 这样会增加人工劳动量, 而且还存在安全隐患;二是频繁的启动冷却塔风机会增加设备故障发生率, 尤其是瞬间风机启动会造成电流冲击, 造成电能浪费。基于该问题, 需要设计节能控制系统。
冷却塔风机闭环节能控制系统原理:冷却塔出水温度主要是通过风机的风量控制的, 而风量大小则是通过转速实现的, 因此通过在出水管上安装带有温度传感器的控制设备, 实现对水温的自动控制以此实现节能优化控制, 比如当出水管的温度高于设定值后, PLC控制变频就会增加风机的转速以此降温, 当出水温度低于设定值时, 控制器同样就会降低风机的转速以此将出水温度控制在一定的范围内。具体见图1:
3 冷却塔风机采用变频调速控制要点
(1) 由于冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大, 所以给定加减速时间要长一些, 如30 ~ 50s。
(2) 在实际运转中经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转, 此时如果启动变频器, 电动机会进入再生状态造成故障跳闸。对于变频器应该将启动方式设为转速跟踪再启动, 这样就可在变频器启动前, 通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。
(3) 由于是普通电机, 因此应该设置最低运转频率, 以保持电机合适的温升, 通常频率下限为20Hz 。
(4) 为防止在较宽运转频率范围内 (一般20 ~ 50Hz ) 冷却风机出现特定转速下的机械共振现象, 应该在试运转中分析这种情况, 并采取修改参数的方法将系统的固有频率列为跳跃频率。
(5) 闭环控制下的风机工作主要是根据水温变化而变化的, 但是由于水温的变化具有波动性和随机性, 因此会导致风机转速出现震荡变化, 而变频器的变化主要是由内部的元件的充放电完成的, 因此某种意义上其对冷却塔风机的元器件影响是巨大的, 因此采取变频信号离散化处理:转速的离散台阶式控制法, 即根据各转速下的风量和风压, 测定风机在各转速下的效率, 找到较高效率的速度点, 将高效率速度点设为离散台阶型控制点, 使风机的运转频率尽可能地工作在最佳工况点附近, 实现最大程度上的节能。
4 冷却剂风机优化控制系统的实际应用
为切实提高冷却塔风机的运行效果, 经过论证该系统在企业生产中投入使用, 经过安装于调试, 该系统可以准确的反映风机的运行状态, 具有很好的实际应用效果:一是降低了企业的费用支出, 通过应用该控制系统, 降低了企业的电费支出, 从而提高了企业的经济效益;二是大大提高了风机的运行安全, 并且延长了使用寿命, 避免了因为传统风机运行簸动较大, 而存在的安全隐患, 降低了安全事故的发生;三是降低了冷却塔风机的故障发生率, 通过应用变频技术可以对风机的运行情况进行及时的了解, 从而实现了能源节能化生产, 因此具有很好的推广价值。
参考文献
[1]慕星华, 刘明, 丁书文.循环水场冷却塔风机节能改造[J].中外能源, 2014 (01) .
[2]王鑫国.水轮机替代电机驱动冷却塔风机的节能分析[J].河北冶金, 2012 (02) .
定子冷却水系统操作及优化建议 篇5
通过对“神华集团花园电厂1号机组9月10日发电机定子接地保护动作非停事件分析报告”的学习并结合我厂定冷水加药系统及操作特提出以下几点整改建议：
1、提高对参数变化异常的敏感度及重视程度。
通报中该电厂定冷水导电度异常，其实前一天已经发生过，并且运行人员将电导率异常事件记录在了值长日志内，但未引起各专业重视。暴露出运行人员及专业管理人员对参数变化异常缺乏敏感度和重视程度。
具体整改措施：针对类似于定冷水导电度、PH值、定冷水水箱水位等这种重要参数的异常变化一定要加强重视程度，发现异常及时汇报专业，并加强分析，专业管理人员一定要切实起到技术指导及监督作业。
2、加强相关设备系统的学习和培训力度，完善运行规程及操作票。
通报中该电厂定冷水加药系统属于新系统，运行规程中无定冷水加碱装置规定，装置投入运行后相关设备技术资料没有及时发放到各运行值，同时运行技术培训不到位，导致在离子交换器退出后未及时将加药系统停运，致使碱液进入离子交换器至定子水箱回水管间，由于离子交换器停运后该管段为死水，导致该管段碱浓度大。
我厂在机组停运期间也出现过定冷水系统停运后未停加药系统的事件，此次事件如果不能引起足够重视并进行有效整改，类似的非停事故极有可能在我们这发生。具体整改措施：在新的规程修编中增加定冷水加药系统的投运前检查、投运（停运）详细操作步骤、运行中参数控制范围等内容。建立和完善定冷水换水操作票、离子交换器投停操作票（加药系统包括在内）。
3、就地巡检项目中增加离子交换器投运情况及加药泵运行情况的巡检项目，力争及时发现异常，并第一时间处理。
4、远方DCS画面中增加离子交换器流量显示、加药泵运行（停运）信号，便于运行人员监视。
5、更新现有的2011版《内冷水加药控制管理规定》及2013版《发电机内冷水PH值控制措施》，给运行人员操作提供可靠依据及技术指导。
6、规程中规定“定冷水导电度控制在“0.5～1.5μS/cm”,≥1.5μS/cm报警，应切除离子交换器并联系化学置换离子交换器内树脂。”我厂DCS内定冷水导电度超过2.0μS/cm才发报警，建议立即进行整改。
集控运行五值
反应堆冷却剂系统压力控制 篇6
【关键词】反应堆冷却剂系统压力；控制；喷淋；加热；稳压器
1.前言
反应堆冷却剂系统 （RCP）的主要功能是将反应堆堆芯中核裂变产生的热量传送到蒸汽发生器，蒸汽发生器供给汽机所需蒸汽。为保证RCP系统安全稳定运行，防止发生燃料元件包壳损坏的偏离泡核沸腾事故，防止发生放射性屏蔽的第二道安全屏障（一回路压力边界）的完整性损坏的一回路超压事故，这就要求一回路压力在设计限值内，一回路压力通过稳压器控制维持在其限制范围。
2.一回路压力控制机理
核电厂正常运行时，稳压器内液相与汽相处于平衡状态。稳压器中的压力等于该时刻温度对应的饱和蒸汽压力。
3.一回路压力控制原理
稳压器压力控制原理，是一个闭环控制系统。被调量稳压器压力由四台差压计005MP/006MP/013MP/014MP测出，次高选压力值与整定值Pref比较后生成偏差信号，偏差信号作为PID调节器的输入信号，经PID运算后，输出补偿压差信号，用来对喷淋阀和电加热器控制。
比例电加热器03 RS和04 RS的功率分别由函数发生器控制，其0～100%的功率对应的补偿压差+0.1～-0.1MPa，在此之间随补偿压差不同而线性变化。通断电加热器01，02，05，06 RS由阈值继电器430 XU1控制。补偿压差降到—0.17MPa时接通，回升到-0.1MPa时断开。喷淋阀001VP和002VP控制信号由函数发生器根据补偿压差输出，补偿压差在0.17—0.52MPa内变化时，阀门开度按线性改变。当补偿压差≥0.52MPa时，阀门全开。
4.稳压器压力控制故障及失电工况下的影响
4.1压力控制装置故障
A.RCP005/6/013/014MP故障漂表
稳压器压力控制的输入信号是RCP005/6/013/014MP四个表计的次高选信号，避免了一个表计故障高漂和低漂导致的压力调节回路瞬态动作，导致一回路压力变化。设计中不考虑两个或两个以上表计同时漂表。
虽然一个表计漂表不会导致控制和保护的误动作，但是考虑到可能出现第二个表计故障的风险导致一回路压力控制瞬态，和故障表计导致不能正确参与保护符合逻辑，主控操纵员需要作出相关干预。首先确保机组状态稳定，相关参数无异常或者波动，然后按照I RRC/RPR规程要求利用主控CC选择开关切除故障表计支路，稳压器压力控制选择从次高选变为剩余三个压力表计的中选，最后在维修处理前，要求仪控人员把故障表计参与保护的逻辑置安全位置，使之触发保护信号，是偏安全考虑，防止事故工况下拒动风险。
表计故障处理完成后，确认机组状态稳定，恢复表计参与压力控制和压力保护正常投运状态。
B.RCP401/402/403RG故障
RCP401RG为PID比例积分微分调节器，积分的作用为消除静差，微分的作用是提高响应速度。RCP401RG的故障类型很多，如调节器输入通道故障导致PID运算后发出错误信号，或者输出通道故障，导致稳压器压力执行机构误动；PID调节器中比例、积分、微分元件故障导致调节器稳定性、准确性、快速性偏离等。RCP402/403RG控制原理是函数发生器，常见故障有输入错误补偿压差导致喷淋阀误动；函数发生器本身故障导致输出错误信号等。
RCP401/402/403RG故障的干预方式为把相应RC手操器置手动控制，稳定稳压器压力，然后联系相关专业组人员进行检修。故障处理完毕后，在恢复自动时一定确保输入整定值与输入实测值相等，输出信号正确，防止置自动瞬态波动较大。
C.比例电加热器函数发生器或者通断电加热器控制继电器故障
比例电加热器的控制函数发生器故障常见故障与RCP402/403GRG类似，但是没有相关手操器RC，通断电加热器控制继电器故障会导致电加热器自动状态下长期投运或者无法自动停运，导致失去压力控制功能。上述两种故障的干预方法为主控室TPL停运比例电加热器或者现场断开相关电源。故障处理完毕后恢复电加热器的自动控制。
4.2失电工况下的影响
A.失去110VDC—LBA/LBB
失去A列110V电源后，RCP001/2/3/4/5RS的供电开关的控制电源失去导致跳闸，只能用RCP006RS控制稳压器压力提升。失去B列110V电源后，RCP006RS的供电开关的控制电源失去导致跳闸，只能用RCP001/2/3/4/5RS控制稳压器压力提升。喷淋阀控制不受影响。
B.失去48VDC—LCA/LCB
LCA失电后会导致RCP001/2/3/4/5RS停运，这是由于RCP001/2/3/4/5RS在110V直流回路中没有自保持，其接触器合闸是靠LCA48V进行自保持的，故LCA失电供电接触器跳闸。而LCA001CR失电导致控制柜失电，导致唯一可用的RCP006RS无法自动控制，需操纵员手动控制其启停。LCA失电还会导致PZR低压（小于148bar）而自动关闭RCP001VP-RCP002VP的保护功能丧失，操纵员需加强关注。
RCP006RS110VDC回路中没有自保持回路，其接触器合闸是靠LCB48V进行自保持，故LCB失电导致接触器跳闸，RCP006RS不可用。
C.失去220VAC—LNA/B/C/D/E
失去LNA/B/C/D会分别导致SIP 1/2/3/4P失电，RCP005/6/13/14MP失电不可用，控制逻辑为次高选，保护逻辑为2/4，故失电对控制和保护没有影响。根据事故规程恢复LNE360CR向SIP 1/2/3/4P重新供电后，压力控制和保护恢复正常。
LNE下游控制机柜设置了自动切换的备用电源LNQ/R，所以LNE失电对稳压器压力控制没有影响。
5.结论
RCP压力控制系统是一个多个专业相关的复杂系统，无论运行、仪控、电气、机械方面深入研究都可以成为一个很有价值的课题，运行人员尤其是主控室操纵员必须充分的掌握稳压器压力控制原理和故障原理，故障处理和事故预想须经模拟机加强锻炼，方能在正常运行和紧急情况下思路清晰的稳定机组和处理问题。
参考文献
[1]中核运行二厂3、4号机组反应堆冷却剂系统手册
[2]中核运行二厂3、4号机组化学和容积控制系统手册
[3]中核运行二厂3、4号机组大修D规程
[4]中核运行二厂3、4号机组事故规程
冷却塔系统 篇7
浙江浙能第二发电厂新建工程2座淋水面积13 000 m2钢筋混凝土双曲线海水加肋冷却塔, 塔高171.331 m, 筒体采用分段等厚, 最小壁厚为340 mm, 最大壁厚为1 600 mm;壳体为加肋冷却塔, 子午向设68根梯形凸肋;每座塔塔筒钢筋约5 000 t, 塔筒混凝土 (C40F50W8) 24 000 m3, 整个塔筒座落在96根Φ1 500 mm的人字柱上。该冷却塔设计是目前亚洲最大的海水加肋冷却塔。
冷却塔施工采用了“哈蒙”电动爬模工艺, 混凝土垂直运输采用了TCT315塔机+HBT12020C-5D混凝土泵送布料系统新工艺技术。多年来, 国内在冷却塔施工管理中, 已掌握了比较完善的混凝土垂直运输方法, 而风筒混凝土垂直运输的速度还不够理想。尤其是针对超高超大型冷却塔等高耸构筑物, 混凝土的浇筑速度直接影响到工程质量, 出现不安全因素。如:动臂或平头塔式起重机采用吊斗由地面吊运混凝土至浇筑点施工方式, 垂直和水平输送混凝土的效率较低, 一般混凝土输送量在10 m3/h以内, 无法满足超高超大型冷却塔的施工进度;液压顶升平桥与直线电梯垂直输送混凝土, 水平向由平桥吊机吊运物料方式。该工艺机械平桥吊臂覆盖范围小, 超大型冷却塔一般需布置2~3套设备, 混凝土靠平桥吊机和人工进行水平运送, 设备和劳动力投入成本过大。
在浙江浙能第二发电厂新建工程2座13 000 m2钢筋混凝土双曲线海水加肋冷却塔施工时能否有效控制好塔机布料系统, 充分发挥塔机布料系统的工效, 提高施工速度, 缩短浇筑时间是冷却塔施工的关键, 也是体现该工艺水平, 保证冷却塔施工安全和混凝土质量的重要技术指标。为此着重从分析原因、制定对策、强化实施入手, 对混凝土塔机布料系统工效进行控制。
1 分析原因
总结两座冷却塔施工经验及教训, 结论是影响速度的基本原因有4个方面, 其中控制混凝土塌落度和防止泵送故障是主要问题。
(1) 混凝土和易性和塌落度差;
(2) 粗骨料偏大, 针片状多;
(3) 泵管布置不合理, 泵管稳定性差;
(4) 技术素质差, 分工职责不明。
对主要问题因果分析见图1。
2 制定对策
通过分析, 找出制约混凝土施工速度的22项原因, 针对其中的6项主要原因提出对策。
(1) 针对技术素质差。在施工前进行技术培训, 对塔吊司机、混凝土泵司机、搅拌站负责人重点培训。学习规范、规程, 对混凝土塔机布料系统操作要点和预防故障措施重点技术交底。进行明确的职责分工, 每天检查一次塔吊、混凝土泵、泵管稳定性和混凝土配合比执行情况, 并做好交接班及施工记录。
(2) 针对粗骨料偏大、针片状多, 致使混凝土粘聚性不好, 易出现离析现象, 影响混凝土的泵送与施工。粗骨料选用时严格控制在8%~10%。
(3) 针对混凝土塌落度大、和易性差。混凝土坍落度控制在 (120±20) mm, 混凝土水灰比控制在0.4, 砂率控制在42%, 保证混凝土的和易性良好。
(4) 针对高温影响。施工地点最高气温为38.8℃, 易造成混凝土粘管引发堵管现象, 采用对水平泵管棉毡浸水覆盖措施。
(5) 针对设备故障。由机械管理人员每天对塔吊、混凝土泵、搅拌站机械检查和维护, 保证系统设备的完好和使用。
(6) 针对泵管布置不合理。泵管全部采用中压输送管道, 泵管采取可靠的混凝土支墩固定措施, 泵机出料口接90°弯管, 然后接直管至塔吊中心位置, 用90°弯管转向为垂直管段, 再用90°弯管转向为水平管段至布料软管。
3 具体实施
在具体实施中主要做好下几点控制:
(1) 建立塔机布料系统监督管理机构, 按工艺技术标准要求组织施工, 结合施工情况及时提出专题整改措施。
(2) 拖式泵厂家派技术人员到现场指导安装, 混凝土泵设置于塔内, 为了缓冲混凝土泵送对塔吊的冲击力, 泵机布置在距塔吊中心32 m位置。混凝土泵顶部搭设安全隔离棚, 混凝土泵设置处道路畅通, 供料方便, 便于配管, 接近排水设施和供水、供电方便。
(3) 混凝土泵管的铺设保证安全施工, 便于清洗管道、排除故障和装拆维修。泵管使用无龟裂、无凹凸损伤和无弯折的管段, 管接头应严密, 有足够强度, 并能快速装拆。管线布置得横平竖直, 同时使用新、旧管时, 将新管布置在泵送压力较大处。在混凝土泵Y形管出料口3~6 m处的输送管根部设置截止阀, 防止混凝土拌合物反流。
(4) 为防止混凝土泵送时泵管产生振动、缓冲泵管对塔机的水平冲击, 泵管采取可靠的固定措施。水平管段在混凝土出口位置、水平管段中间位置各设置一个截面尺寸为长×宽×高=1 m×1 m×2 m的混凝土支墩, 支墩顶部预埋M24螺栓, 用“U”型抱箍及卡扣与泵管接触面垫5 mm厚橡胶垫固定水平泵管防止泵管滑动。
(5) 泵送混凝土配合比除必须满足设计强度和耐久性要求外, 尚应考虑到可泵性要求。泵送混凝土的水灰比控制在0.4~0.6, 砂率宜控制在38%~45%。水泥用量不小于300 kg/m3。根据泵送高度要求适当选择混凝土坍落度, 泵送高度超过120 m时, 坍落度选用140~160 mm。
(6) 混凝土搅拌必须按配合比进行, 严格控制混凝土塌落度, 每一个工作班至少进行两次塌落度、计量偏差实测。严格控制混凝土搅拌质量, 严禁随便往已搅拌好的混凝土中加水, 当发现进入料斗的物料有分离倾向时, 要暂停泵送, 待搅拌均匀后再泵送。
(7) 控制堵管和堵泵两类现象的泵送故障, 对输送管道、混凝土泵及供料系统的合理布置。保持泵机良好的技术状况, 料斗、阀箱内无干结的物料积渣, 物料流道畅通。卸料门、出料口等部位密封良好。及时更换磨损件和调整磨损间隙。按规定做好维护保养工作。泵送中断的时间不要太长。做好输送管道的维护工作, 不使用严重损伤的或未清洗干净的管件。合理、正确进行泵送操作, 保证泵送混凝土的搅拌质量。夏季, 管路在强烈阳光照射下, 由于砼过热, 引起脱水或粘管, 容易导致堵管, 因此需在管路上加盖棉毡浸水覆盖防护, 以保证砼入模温度。
4 实施效果
由于实施了塔机布料系统工效控制措施, 收到了显著的成果。工程施工在很大程度上提高了机械利用率, 降低了施工人员劳动强度, 每节风筒混凝土浇筑时间由原平均11 h/节缩短为平均5.2 h/节, 提高混凝土浇筑工效105.8%。1#冷却塔提前网络工期24 d, 2#冷却塔提前网络工期18 d。塔机布料系统的工效控制, 提高了混凝土工艺质量, 保证了施工安全, 缩短了施工工期, 取得了理想的效果。
参考文献
[1]GB50573-2010, 双曲线冷却塔施工与质量验收规范[S].
[2]JGJ/T10-2011, 混凝土泵送施工技术规程[S].
冷却塔系统 篇8
能源是人类社会发展的重要基础资源,是实现国家经济安全的重要保证。为了获取更多优质能源,长期以来人类都在进行着不懈的努力,对能源的开发和利用能力日益增强。但是由于世界能源资源产地与能源消费中心相距较远,特别是随着世界经济的发展、人口的剧增和人民生活水平的不断提高,世界能源需求持续增长,由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。1973年世界一次能源消费量仅为57. 3亿吨油当量,到2013年中国一次能源消费为2852. 4百万吨油当量,比2012年增加4. 7% ,占世界一次能源消费的22. 4% ( 见图1) 。2013年中国发电量为52451亿k Wh,比2012年增加7. 8% ,占世界发电量的23. 2% 。2013年中国CO2排放量为100亿t,比2012年增加4. 2% ,占世界CO2排放量的27. 1% 。不难看出过去30年来,世界能源消费量年均增长率为1. 8% 左右。根据美国能源信息署( EIA) 最新预测结果,随着世界经济、社会的进一步发展,未来世界能源需求量将继续增加。预计2020年达到128. 89亿吨油当 量,2025年达到136. 50亿吨油当量,年均增长率为1. 2% ,未来全球对能源的需求是极其巨大的。
此外,随着煤炭、石油和天然气等不可再生资源日趋减少,煤炭的剩余可采储量约为9844. 5亿t,石油的剩余可采储量约为1565. 8亿t,天然气的剩余可采储量约为175. 78万亿m3。按目前剩余可采储量和能源消费量来看,煤炭还可以开采60a,石油还可以开采13a,天然气还可以开采40a。面对能源需求不断增加与能源储备同趋减少的矛盾,能源工作者们进行各种努力和尝试,试图找到大规模的能源供应,从根本上解决未来全球范围的能源危机,满足社会生产和人们生活的需要。然而寻找大规模能源供应的道路是漫长的,就目前科技水平,各国能源工作者达成的共识是: 利用先天优势条件尽可能多地开发可再生能源,同时大力倡导能源的节约利用与二次能源的回收再利用。
我国是发展中国家,石油、天然气等蕴藏量不足,煤炭、石油和天然气的人增拥有量分别为世界人均水平的70% 、10% 和5% 。因此,我国的能源供应形势显得尤为紧张。长期以来,我国各级政府都非常重视能源的开发与利用工作。为了弥补一次能源产量的不足,我国己进行了大量可再生清洁能源的开发利用,随着长江三峡、黄河小浪底以及龙滩等一批大型或超大型水电站和风能、太阳能和潮汐能电厂的相继投产,我国可再生清洁能源的开发利用增长迅速,能源的生产位居世界先进行列;然而,近年来我国经济处于高速发展时期,能源消耗巨大,能源浪费严重。2003年中国创造的国民生产总值( GDP) 不足全球的4% ,但是消耗的原油、原煤、铁矿石、钢材、氧化铝和水泥分别约为世界消费量的7. 4% 、31% 、30% 、27% 、25% 和40% ;到2013年我国国内生产总值( GDP) 达到568845亿元,占全球GDP比重达到12. 3% ; 而主要能源消耗量未见明显减少。
尽管我国能源供应增长迅速,依然不能满足经济的快速增长和人民生活水平提高对能源的需求。为了保障我国能源的供应,能源的节约与二次能源的回收再利用问题愈加突出。中共五中全会的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》中提到的一个重要指标就是资源利用效率显著提高,单位国内生产总值能源消耗比“十五”期间下降20% 左右。党中央国务院已经将能源的节约与二次能源的回收再利用工作摆到了极其重要的位置。2012年《国务院关于印发节能减排“十二五”规划的通知》更是规划到到2015年,单位工业增加值( 规模以上) 能耗比2010年下降21% 左右,建筑、交通运输、公共机构等重点领域能耗增幅得到有效控制,主要产品( 工作量) 单位能耗指标达到先进节能标准的比例大幅提高,部分行业和大中型企业节能指标达到世界先进水平。风机、水泵、空压机、变压器等新增主要耗能设备能效指标达到国内或国际先进水平,空调、电冰箱、洗衣机等国产家用电器和一些类型的电动机能效指标达到国际领先水平。工业重点行业、农业主要污染物排放总量大幅降低“十二五”时期主要节能指标如表1所示。
“十二五”时期主要减排指标如表2所示。
通过上述图表可以预见,节能工作的成效将直接影响到我国的整体经济发展。因此,有必要在当前的生产和生活中发掘富余能源,并对节能工作的方法和手段进行必要的研究和探讨。
2 研究意义
经过大量的实践调查得知,全国大多数冷却塔内的循环冷却水,其出口一般都具有一定的富裕压力( 6 ~ 16m) ,过去这部分富裕压力都被浪费掉了。通过大量的市场调研发现一款新型的节能水轮机,利用冷却塔循环冷却水出口的富裕能量推动节能水轮机转轮,由转轮带动风扇旋转制冷。
这一研究的意义在于:
1) 节能水轮机的普及必将大大减少冷却塔的能源损耗,提高能源利用效率,优化了冷却塔的结构配置,降低了维护运营成本,减少了对环境的污染。
2) 我国乃至世界的能源损耗都非常巨大,能源浪费极其严重,节能工作已经到了刻不容缓的地步。
通过对节能水轮机的使用和推广,为其他行业和部门对富裕能源的开发、更加合理地利用能源提供借鉴,达到抛砖引玉的效果,具有极高的经济效益和社会效益。
3 冷却塔的介绍
冷却塔是利用水和空气的接触,通过蒸发作用来散去工业上或制冷空调中产生的废热的一种设备。冷却塔按通风方式分有: 自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔; 按热水和空气的接触方式分有: 湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔; 按热水和空气的流动方向分有: 逆流式冷却塔、横流( 交流) 式冷却塔、混流式冷却塔; 按形状分有: 圆形冷却塔、方形冷却塔、矩形冷却塔; 按冷却温度分有: 标准型冷却塔、中温型冷却塔、高温型冷却塔; 按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔; 按用途分有: 塑机专用冷却塔、发电机专用冷却塔、中频炉专用冷却塔、中央空调冷却塔、电厂冷却塔; 其他有喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。冷却塔可广泛地适用于化工、钢铁、纺织、制药及宾馆、办公楼等行业。
以电机机械通风逆流塔和节能水轮机冷却塔的对比,得出节能水轮机冷却塔在能源损耗上的绝对优势。
3. 1 电机机械通风冷却塔
某工业用的方形横流电机机械冷却塔( 见图2) ,其基本原理是低温、干燥( 低焓值) 的空气经过电机带动的风机的抽动,自进风窗进入冷却塔内;饱和蒸汽中压力大的高温水分子向压力低的空气流动,湿热( 高焓值) 的水至布水系统喷洒入塔内,当水滴和空气接触时,一方面由于空气和水之间的直接传热,另一方面处于水蒸气表面和空气之间存在压力差,在压力的作用下产生蒸发现场,带走蒸发潜热,将水中的热量带走即蒸发传热,从而达到降温的目的。
电机机械通风冷却塔顾名思义其所用的风机均由电动机带动,这些电动机1a的损耗的电能是巨大的。以东北特 钢集团动 力分厂2台流量1000m3/ h的电动风机冷却塔为例,改造后取消电机功率45×2k W。
根据动力分厂提供的数据,进行节能计算如下。
原冷却塔电机功率45k W,按每天使用24h、每年使用300d计算有:
年耗电P = 45k W×24h×2台×300d =648000k Wh;
用电价格T = 0. 529元/k Wh;
年电费W = 0. 529元/k Wh×324000k Wh =34. 28万元;
日常管理和维修保养成本为10元/( m3·a) ;
年管理和维修保养成本M = 10元/( m3·a) ×1000m3/ 台×2台 = 2万元。
经上述测算,全年总费用为36. 28万元,如按冷却塔15a寿命计算,实际运营费用更为可观。
3. 2 节能水轮机通风冷却塔
节能水轮机通风冷却塔利用循环水的回水压力驱动水轮机带动风机的水动风机冷却塔,解决了电力浪费的问题。该产品可广泛地适用于化工、钢铁、纺织、制药及宾馆、办公楼等各冷却塔使用单位,通过对电动风机冷却塔进行节能改造可获得可观的经济效益。
3. 2. 1 节能水轮机冷却塔的工作原理
节能水轮机冷却塔的核心技术是以混流低比转速补偿式冷却塔专用水轮机取代电机( 包括传动轴、减速机) 作为风机动力源,使冷却塔的风机驱动方式由电力改为水力,水轮机的输出轴直接与风机相连而带动其旋转,用水力来推动冷却塔风叶,达到通风换热目的。
3. 2. 2 节能水轮机冷却塔技术原理
水动风机冷却塔是利用循环水的回水动能来推动水轮机转动,水轮机的输出轴与风机相连,带动风机旋转取风,完成气水热量交换。水动风机冷却塔其核心技术是高效率水轮机,把循环水进入布水器时直接释放而浪费的能量收集利用,驱动风机,省去原来的为风机提供动力的电机,达到节能目的。因此,水轮机替代电机驱动风机节能改造后,完全可以对满足换热设备的工艺要求,这种节能改造是“系统能量的二次利用或回收”。
3. 2. 3 节能水轮机冷却塔运行富裕能量的来源
节能水轮机代替电动风机进行冷却塔改造,主要是确定工业循环冷却水系统中的富余能量,只有足够的富余能量,才能进行水动风机冷却塔的节能改造。在工业循环冷却水系统中的富余能量,一般有如下几种。
1) 设计余量。
设计人员选取水泵型号时,首先要核定换热设备需要的冷却水量Q,一般至少要增加15% 以上的富余量。制造厂家在水泵制造过程中会再放富余量。水泵扬程的选型极其保守。
2) 势能。
传统冷却塔内的循环水到达换热设备进行热交换后又回到冷却塔,冷却塔布水器与换热设备的绝对高度之差往往是数米甚至于几十米,这部分势能从布水器被白白的释放掉了。而水轮机将这股巨大的势能充分地利用起来,转化为水轮机作功的能量。
3) 水泵的自身调节能力。
水泵的流量Q和扬程H是相辅相成,从水泵曲线中可以很明显地显示出来,在不增大水泵功率的前提下,流量和扬程可以相互转化以满足水轮机所需的实际压头。
4) 动能。
循环水产生的动扬程在过去完全被忽视掉了,一般水轮机的入口流速为10 ~ 20m/s,能够产生很可观的动能和推动水轮机叶轮作功的扬程。在最初冲击水轮机叶轮时,风叶的转速和电机启动时基本一样,转速越来越快,当达到设定转速时,风叶和叶轮本身也产生巨大的转动惯量,此时所需要的驱动水头大大降低。
5) 阀门开启度的余量。
许多企业从水泵出口,经换热设备到冷却塔,最后回到水池,在整个循环管道系统中,由于沿途设计余量过大,阀门根本没有100% 打开。由于阀门未全部开启,导致整个循环水闭路系统并不是畅通,致使流量和扬程损失巨大。很多改造事例证明: 在阀门未开启的情况下,往往在改造后,稍稍进一步开启阀门所释放的能量( 减少的流量损失和扬程损失) 足以带动水轮机做功。
综上所述: 水轮机完全是利用循环水中存在的富余能量,是循环水系统的能量的回收或能源的二次利用。当然,不一定所有能量同时存在,其中势能和阀门开启度也可能不存在,可能现场换热设备低于冷却塔的进水,可能系统阀门也已全部开启。
3. 2. 4 节能水轮机冷却塔的优势
节能水轮机冷却塔与传统电机风机冷却塔相比具备节能、环保、经济、安全、高效、通用等优势。
1) 节能。在保证冷却塔温降设计参数的前提下,以水轮机取代风机电机,改电力驱动为水力驱动,完全省去电机的能耗,实现100% 节电。
2) 环保。节能水轮机冷却塔省去了风机电机及减速箱,大大降低冷却塔的震动和噪声,减少对环境的污染。
3) 经济。节能水轮机冷却塔省去了电机、联轴器、减速箱、电控、电缆等,大大减少日常的维修保养费用; 降低飘水,减少补充水量,节约相应的水费支出。
4) 安全。节能水轮机冷却塔上无任何的电气设备,杜绝了漏电漏油现象,从而可在任何需防爆的环境下安全运行。
5) 高效。随着季节的变化,节能水轮机的转速随着水的压力的增减而增减,风量也随之增减,使冷却塔的气水比稳定在最佳的状态,以达到冷却的最佳效果。
6) 通用。节能水轮机可应用于所有机械通风冷却塔循环水系统,并能对所有类型的传统电机冷却塔进行节能改造,实施技改越早,改造的塔型越大,其节能效果越明显。
对比节能水轮机冷却塔与传统电机风机冷却塔的优劣势区别如表3、图3所示。
通过上述图表不难看出,节能水轮机冷却塔与传统电机风机冷却塔相比具备节能、环保、经济、安全、高效、通用等优势。
4 节能效益分析
4. 1 经济效益
以上述东北特 钢集团动 力分厂2台流量1000m3/ h的电动风机冷却塔为例,经节能水轮机节能改造后取消其原有的功率为45k W的电机2台。仅此一项每年节约的电费约34. 28万元,加上电机和减速箱日常管理和维修保养成本费2万元,合计为企业节约36. 28万元/a。如按冷却塔15a寿命计算,节约的经济效益将更为可观。
此外减少的二氧化碳排放量、标准燃煤、燃油的使用量都是较为可观的。
4. 2 社会效益
发展低碳经济、推动可持续发展是当下所有企业共同的社会责任,也是我国的基本国策。节能水轮机冷却塔在为企业带来可观经济效益的同时,也在为社会节能减排做出巨大的贡献。同时节能水轮机的使用和推广,为其他行业和部门对富裕能源的开发、更加合理地利用能源提供借鉴,达到抛砖引玉的效果,具有极高的社会效益。
5 结语
随着全球能源消耗的不断增长,以及不可再生资源的日趋减少,合理的利用与回收再利用工作已经受到人们的广泛关注。同时社会生产和人民生活中能源的浪费相当严重,对节能方式与方法的研究与开发及推广工作的重要性日益突出。传统电机冷却塔中风扇电机的电能消耗巨大,而且通常大多数冷却塔内循环冷却水都具备一部分的富裕能量,通常被白白的浪费掉。
冷却塔系统 篇9
1. 问题的提出
在传统的制冷、空调系统中, 伴随着制冷循环的冷却水系统是必不可少的, 它是制冷循环正常运行的必要保证。在实际应用中, 常是利用循环冷却水的方法, 通过冷却塔、水箱、循环泵及需冷处 (制冷系统的冷凝器) 组成循环冷却水系统。其流程为循环水在冷却塔内降温处理后回到水箱由循环泵供给冷凝器使用, 使用后的循环水再送往冷却塔降温处理, 从而完成一个冷却循环。常用的使用流程如图1和2所示。
图1所示的水箱内的冷水由循环泵直接送到冷凝器使用, 然后送到冷却塔冷却。冷却后的循环水, 自流回到水箱中。其循环泵扬程的选择, 要考虑克服冷凝器消耗阻力和塔冷却高度两方因素。若在冷却塔高架场合, 则循环泵扬程较大, 耗电较高。
图2所示的水箱内的冷水由循环泵先送到冷却塔冷却, 冷却后靠自流进入冷凝器, 工作后回到水箱。此流程由于进入冷凝器的水是靠自然回流进行的, 故利用了一部分高差的能量, 因此, 其循环泵扬程的选择, 仅考虑克服冷却塔高度一方因素即可, 故循环泵消耗电能较图1为少, 经济性要好。无论是图1还是图2, 上述两种方案系统循环泵均要提供克服冷却塔高度所需扬程, 故需要提供额外的动力消耗。
2. 解决方案
在本文讨论的冷却塔高架场合, 上述两种方案都程度不同地出现了循环泵为了克服冷却塔高设而必须的高扬程问题, 即额外的电能消耗问题。应该说, 这种情况在很多地方普遍地存在着。例如在很多大、中型城市的市中心繁华区, 往往是大型商场、高层建筑聚集的场所, 寸土寸金。由于场地的限制, 处于黄金地带的大型或高层建筑物不得不在屋顶高处架设冷却塔。若按上面图1和图2所示常用的使用流程, 则首先对于图1来说, 循环泵扬程既要考虑克服冷凝器消耗阻力又要考虑冷却塔高度两方因素, 两方面累积则需选择扬程较高;而对于图2来说, 循环泵扬程虽仅考虑冷却塔高度, 冷凝器阻力可利用冷却塔高度具有的高差进行解决。但一般在这种场合, 冷却塔高度所具有的静水压力, 远大于冷凝器的阻力, 回流时, 冷凝器阻力不能完全消耗过多的高差水头, 故仍然存在虽较图1为少, 但不可忽视的一定程度的余富。为了解决这样的问题, 达到最优化的节能效果, 本文提出如图3所示的解决方案。
图3中, 与图1和2比较, 主要在于增加了补水泵定压和调整了水箱的作用和位置。
从图3的系统图可以看出, 由冷却水塔冷却的循环水进入冷凝器工作后, 直接进入循环水泵入口, 由循环水泵加压后送到冷却水塔冷却, 完成一个循环。而设在循环水泵入口的补水定压泵, 一是补充系统循环水的损失, 二是为循环水泵提供初始压力, 使循环泵工作在仅需克服系统运行阻力的状态, 而无须提供高位冷却塔所需的高位水头, 从而降低循环水泵扬程。这里, 冷却塔的充水高度, 由增设的补水泵定压提供, 水箱仅作为系统的补给水箱。
可以看出, 由于循环水泵入口的补水定压泵为循环水泵提供了初始压力, 因此, 循环水泵的扬程仅考虑克服冷凝器阻力和冷却水塔必要的进出水管位置高差即可, 完全没有多余的附加因素, 并且循环水泵的扬程与水塔架设高度无关, 因此达到了最大程度的节能。
需要说明的是, 由于增加了补水定压泵, 还是要消耗一定能量的, 但由于补充系统循环水的损失量很少, 因此, 耗电甚微。其扬程选择按冷却塔高度选择即可。
下面以某商场空调系统用冷却水系统按此方案设备选型举例如下:
系统冷却水循环量G=2 0 0 m3/h, 冷却塔架设在12层屋顶, 其高48米, 冷却塔高4.5米, 则冷却水循环泵流量:G’=200X1.1=220m3/h。
冷却水循环泵扬程:冷凝器内部阻力按1 0米水柱, 冷却塔高4.5米, Δh= (10+4.5) x1.2=17.4米水柱。
实选IS150-125-250型泵两台, 一台备用。
其Q=150-250m3/h, Δh=17-22米水柱N=18.5KW
补水定压泵;G’=2 0 0 X 0.0 5 X 1.2=12m3/h
Δh= (48+4.5) x1.2=63米水柱
实选IS65-50-160型泵两台一台备用。
冷却塔系统 篇10
北京江森自控有限公司是一家电子公司, 厂房建筑面积3万多m2, 受建筑室内的人员、照明灯光、设备散热量的影响, 在春秋季当室外空气温度较低时, 室内空气温度却较高, 仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区车间, 即使在寒冷的冬季, 由于室内生产设备的散热量非常大, 而且没有很好的途径散发到室外, 空调系统仍然需要供冷。
在整个公司的能耗统计中, 中央空调系统的耗电量约占整个供电系统用电量的60%, 因此如何利用空调系统实现节能, 是当前亟待解决的问题。
该中央空调系统主要包括1232kW冷水机组2台, 冷冻水泵机组有35kW电机3台, 冷却水泵机组有35kW电机3台, 空调机组7台。冷水机组是开利公司19XL350型离心冷水机组。机组本身功率较大, 调节性能较差, 此时如果开启冷机供冷, 一方面因为相对夏季冷负荷较小, 容易发生喘振, 从而对机组造成严重损害;另一方面, 冷机制冷系数较低, 势必造成能源的极大浪费。因此, 从节能的角度考虑, 对空调系统进行相关改造。
1 实施改造的可行性分析
1.1 方案一:利用变频技术
通常认为, 变频调速技术即安装变频器, 是实现节能的理想方法。但该方案存在如下局限性和缺陷:
1) 变频调速系统价格较为昂贵 (约2000元/kW) , 改造老设备需较大投入。
2) 变频器自身的能量损耗 (平均运行效率不足90%) 影响节能效果。
3) 变频调速技术可以做到很高的控温精度, 但在该空调系统中却不很重要。
因此, 系统增加变频器的方案由于改造成本太大等原因, 未被采用。
1.2 方案二:利用自然冷源
比较常见而且容易利用的自然冷源主要有2种:一种是地下水, 另一种是室外冷空气。由于地下水常年保持在18℃左右的温度, 所以地下水不仅在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量, 而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。但是这种方案初投资较大, 且需要政府部门审批, 所以不予考虑。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气, 此时室外空气较低, 可用于空调系统供冷。例如, 天津春秋季的室外空气湿球温度一般低于15℃, 冬季室外空气湿球温度一般低于0℃, 这种温度下的空气是较好的冷源, 可用于空调系统供冷。
而室外冷空气的利用有2种方法:一是春秋季利用低温室外空气供冷, 当室外空气温度较低时, 可以直接将室外低温空气送至室内, 为室内降温。为了能实现在春秋季利用低温室外空气供冷, 空调系统设计时需要有足够的新风管道引入室外新风。但是由于内区车间散热量非常大, 而且新风管路太细, 新风负荷不能满足车间降温要求, 所以此方案也未能采纳。第二种方法是利用冷却塔直接制造冷冻水从而实现制冷的效果, 适合新风管道不能满足供冷需求的场所。具体方法是春秋季和冬季利用冷却塔将冷却水温度降低, 再通过板式换热器冷却冷冻循环水, 被降低了温度的冷冻水送到末端的设备 (如风机盘管、空调箱) , 再将冷量送到各个需要供冷的区域。常规空调系统流程图如图1所示。
冷却塔供冷系统分为冷却塔闭式供冷和冷却塔开式供冷两种形式, 冷却塔降温系统流程如图2所示。
冷却塔闭式供冷系统节能效果显著, 而且节水, 这对我国北方缺水地区具有重大的意义, 此外还可以防止循环水与大气接触所造成的循环水本身的污染, 缺点是空气换热器的面积较大、设备初投资较高、日常维护较麻烦。由于冷却塔开式供冷系统是一种敞开式空气—循环水冷却系统, 一部分水在冷却过程中被蒸发并随空气排往大气, 这不但造成了循环水的损耗 (通常补水量为循环水量的1%～3%) , 而且空气中夹带水雾会给周围的环境带来污染, 如造成周围建筑物的表面结冻和腐蚀, 此外周围环境的灰尘会使循环水受到污染。
最后, 综合考虑在过渡季节利用冷却塔供冷的方案比较理想。
2 实施方案
该公司现已采用的是闭式冷却塔, 所以采用冷却塔闭式供冷系统。
冷却塔间接供冷系统图如图3所示。常规供冷方式 (1) 、 (2) 、 (3) 3个电磁阀都不通电, 即形成图4形式。如需冷却塔供冷则3个电磁阀同时通电, 形成图5形式。
3 效果分析
改造完成后, 经过1a的运行冷却塔供冷节能效果显著, 间接供冷, 取供冷温度10℃, 供冷供回水温差取2℃, 空调系统的运行第一年节约电费18.5万元, 比常规系统节能12.5%。
对于舒适性空调, 如对供冷温度无特殊要求, 应将供冷温度设定在人们舒适所能允许的最高温度, 且温度越高, 冷却塔供冷时间越长, 节能效果越显著。
4 存在问题
需重视冷却塔供冷系统的冬季防冻问题。首先, 在闭式冷却水系统内添加乙二醇防冻液, 这无形中又增加了运行成本。其次, 冷却水池中为了防止结冰, 需要增加电加热系统, 又增加了系统的耗电量。第三, 冷却塔进风百叶结冰现象也很严重, 需要定期清理。
另外, 值得注意的是在南方一些沿海地区, 由于其特殊的气候条件全年大部分时间室外空气的焓值都大于或接近于室内空气设计焓值, 所以南方及沿海地区利用冷却塔供冷意义不大。
5 结语
空调的普及需要增大能源供给, 同时也给电网等公用设施带来巨大压力, 在适合区域推广应用冷却塔供冷技术, 有助于减少运行空调对公用设施的压力。随着要求全年供冷的建筑越来越多, 冷却塔供冷技术具有广阔的发展前景。
摘要：结合既有建筑中央空调系统的设计方案及运行状况, 对系统进行改造;在制冷机停止运行的基础上, 在过渡季节和冬季利用冷却塔冷却冷冻水, 以满足生产区域的供冷需求, 从而实现节能。
机车冷却水系统的电加热改造 篇11
【关键词】起机打温；电加热改造；节能降耗
1.问题的提出
冬季，需要对机车进行暖车，以保证柴油机的油、水温度能够满足起机的最低温度要求。尤其在北方，由于平均温度较低，对机车暖车要求的频率更高。
目前，普遍采用起机打温的方式对机车进行暖车。起机打温不但加速柴油机运动件的磨损、容易出现司乘人员误操作导致安全事故，还会耗费大量的燃油，增加燃油成本支出。
烟台地区冬季的平均温度为-3-5℃，最低达到-10℃左右，平均每台备用机车冬季暖车的时间约为300小时，每年仅工矿机车冬季暖车造成的燃料消耗就达到6000余升。按照-10#柴油单价8元/L计算，燃料消耗费用约为4.8万元，费用较高。
2.可行性论证
我公司配属的GK1D型液力传动内燃机车，标定功率为1000kw，标定功率下的燃油消耗率为206х10-3kg/（kw·h），机车冷却水质量为500kg。冬季采用起动柴油机怠速打温的方式，平均每班需要起机四次，每次15mm，每小时的燃油消耗量约为20L，即燃料消耗费用为160元。通过电加热箱对500kg冷却水由20℃加热到40℃（柴油机最低加载温度），平均每次耗电量为12.5度左右，按照每班加热四次的频率，电能消耗费用约为70元，节能效果比较明显。
因此，决定对工矿机车的暖车方式改为电加热，并增加自动控制功能，以减少操作人员的工作量。
3.改造方案
GK1D机车冷却水系统如下图实线部分所示。改造中，将电加热器与循环水泵电机组串联接入高温水回路，同时通过增加管路连接，使柴油机出口端与中冷水系统连通，并利用两个截止阀来实现冷却水分别在柴油机正常工作、加热时的流向转换。电加热装置所需的电能由地面的380V电源供电。该系统主要由自动控制单元、保护装置、循环水泵电机组、电加热器、截止阀、逆止阀、和管路组成，改造后的冷却水系统示意图如下：
为了保证柴油机正常工作及预热时冷却水能够按照既定的路线循环，在管路中设置了三个截止阀。柴油机正常工作时，使截止阀1处于关闭状态，截止阀2处于打开状态，高温水和中冷水分别按照原来的水管路进行循环。预热时，打开两个截止阀1，关闭截止阀2，冷却水的流动方向为：高温水箱→液力传动油水热交换器→高温水泵前→电加热器→循环水泵电机组→高温水泵后→柴油机机体→中冷器→机油冷却器→低温水箱。按此循环流向，周而复始地循环加热。由于高温水箱和低温水箱上部连通，可以实现低温水箱向高温水箱的自动补水。
为了避免电加热装置工作时高温水泵入口端与出口端压差过大，从而造成水泵漏水，采用了电加热装置与高温水泵并联的方式。安装逆止阀3，目的是防止加热后的冷却水经高温水泵出口端逆向流入循环水泵电机组。
选择电加热器时，需要充分考虑机车冷却水的载量、电机热效率、散热损失以及机车外电源的供电负荷等因素。以GK1D机车为例，机车冷却水载量为500kg，柴油机加载的最低油水温度不得低于40℃，暖车要求温度达到60℃即可。在不考虑供电负荷的情况下，可选用一个380V、30kW的电加热箱，经过30分钟左右的时间，即可完成高温冷却水的加热过程。
综合考虑循环加热时间、电加热箱的工作效率、流量对散热损失的影响等因素，选用流量为8m3/h、压力为100kPa的循环水泵，交流380V、2.5A、2830r/min的三相异步电动机。
当冷却水加热到规定温度时，通过自动控制单元，自动切断电加热器和循环水泵电机组的电源，完成一次加热过程。当冷却水温度低于设定的最低温度，自动为电加热器和循环水泵电机组供电，重新对冷却水系统进行加热。自动控制单元包括温度调节仪、延时开关和交流接触器。
循环水泵电机组进口端安装温度传感器，通过温度调节仪WK的控制，当水温低于设定的温度下限时，交流接触器KM1、KM2吸合，电加热器和循环水泵电机组开始工作，对高温冷却水进行加热；当水温达到温度上限时，通过温度调节仪WK控制交流接触器KM1、KM2自动断开，电加热器和循环水泵电机组同时停止工作。
温度调节仪WK采用可调式，可以根据实际需要调整上、下限的温度设置。
延时开关包括通电延时和断电延时。通电延时开关2KT的常开触点与电加热器的交流接触器线圈KM2串联，当WK的常开触点吸合时，通过延时开关2KT的作用使KM2晚于KM1得电，即循环水泵电机组工作一段时间后电加热器才得电开始工作。断电延时开关1KT的常开触点与循环水泵电机组的交流接触器线圈KM1串联，使电加热器断电一段时间后循环水泵电机组才停止工作，以降低电加热器的温度。
交流接触器KM2的线圈与KM1的常开触点串联，目的是为了避免因交流接触器KM1故障，导致循环水泵电机组不工作、电加热箱烧干等问题。即只有当KM1得电动作后，KM2的线圈才会得电，电加热箱开始工作。
为了保护循环水泵电机免于过载，以及对电机进行缺相保护，在电机前安装热继电器KH，其常闭触点与交流接触器KM1的线圈串联。当热继电器动作后，其常闭触点断开，KM1线圈失电，主触点断开，循环水泵电机组停止工作。同时，因KM1线圈失电，其常开辅助触点失电断开，KM2因线圈失电造成其主触点断开，电加热箱停止工作，达到自动控制的目的。
4.取得的效益
冷却塔系统 篇12
2009年1月26日,某核电厂运行人员发现核岛设备冷却水系统(以下简称RRI)的波动箱液位以每小时7mm持续下降。随后运行人员陆续发现上充泵房应急通风系统的两台冷却盘管及控制棒驱动机构通风系统四台中的三台冷却盘管有泄漏。
1 RRI水质要求
RRI根据初始设计,采用磷酸盐作为缓蚀剂控制水质,但实际运行中发现磷酸盐缓蚀剂的缓蚀效果不理想,铁、铜等离子有超标现象(含量1ppm左右),为了避免结垢而影响热交换器效率并防止腐蚀等现象,需要经常换水以满足水质控制的需要,同时WANO评估AF(待改进项)中也指出采用磷酸盐体系,从缓蚀机理并不适用于除盐水系统,建议将磷酸盐缓蚀剂更换成其它更合适的缓蚀剂。为改善核岛设备冷却水水质,在参照国外核电厂的经验的基础上,RRI使用亚硝酸盐类N8338缓蚀剂替代原设计中的磷酸盐,在经核安全局批准后,于2007年10月,电站首先对1号机组设备冷却水进行了缓蚀剂的更换。
更换后1号机组RRI设冷水中的铁和铜离子含量均下降后处于稳定值,一年后铜离子下降到100—200ppb之间。2008年6月对2号机组也完成了缓蚀剂的更换工作。更换成新的缓蚀剂后,系统中铁含量明显降低后保持稳定(500ppb以下),铜含量也明显下降(100-500ppb),但同时化学分析发现氯离子含量超标(最高1.6ppm),直到2009年1月对2号机RRI水进行换水,并重新添加新的合格缓蚀剂后,RRI水质才处于正常。
RRI原设计上采用的是传统的磷酸三钠缓蚀剂,磷酸三钠在密闭系统只是作为p H的缓冲调节剂,利用高p H值使钢铁自然钝化形成的保护膜起到防腐的作用,但在除盐水体系中没有氧化膜或沉淀膜形成,所以无法有效控制氧腐蚀,同时对铜和铜合金没有保护作用。
RRI新更换的亚硝酸钠N8338缓蚀剂为氧化型缓蚀剂,是闭式水系统使用最广泛的缓蚀剂(美国电力科学研究院EPRI2004版闭式水化学导则),能形成致密稳定的钝化膜,阻止可能的氧腐蚀,及其他离子的电位浓差腐蚀,但其同时会产生氨,对铜材料特别是黄铜(海军铜等)存在的潜在应力腐蚀侵害风险。N8338缓蚀剂主要化学成份如下:亚硝酸钠10.0-30.0%,氢氧化钠0.1-1.0%,甲基苯并三氮唑(TTA)1.0-5.0%。其中亚硝酸钠作为钢铁缓蚀剂,TTA作为铜及铜合金缓蚀剂,氢氧化钠调整RRI的p H值。铜及铜合金缓蚀剂TTA的中文名称为“甲基苯并三氮唑”,分子式CH3C6H3N3H,为含氮有机类缓蚀剂,是铜及铜合金非常有效的缓蚀剂。它通过化学吸附作用,在铜表面生成具有保护作用的膜,这层膜具有高的疏水性以及不溶解性,可以在较宽的温度范围和p H值范围内对铜及铜合金起到良好的缓蚀效果,广泛应用在工业闭式冷却水系统中。
2 冷却盘管泄漏原因分析
2.1 材料本身对应力腐蚀开裂敏感
原设计要求上充泵房应急通风系统和控制棒驱动机构通风系统冷却盘管的材料耐磷酸三钠腐蚀,针对此要求制造商和设计单位选用了锡黄铜HSn70-1(俗称海军黄铜),而锡黄铜为的含锌量在30%左右,其表面生成的氧化亚铜膜不稳定,易氧化,特别是在氨性环境中对应力腐蚀破裂非常敏感。
2.2 残留应力过大
根据GB/T 8890-1998“黄铜管的验收技术条件”规定,黄铜管应消除内应力。采用标准GB/T 10567.2-2007“铜及铜合金加工材残余应力检验方法———氨薰试验法”,对铜管内部的残余应力进行了测试,裂纹上存在明显的分叉现象。表明冷却盘管内部存在一定的残余应力。该应力可能来自于铜管的生产,也可能来自于弯管与直管的胀接过程。
2.3 TTA浓度过低且亚硝酸钠会产生一定量的腐蚀性介质氨
在闭式冷却水系统中应用TTA作为铜缓蚀剂时,其含量一般控制在5—100ppm范围内。运行初期N8338缓蚀剂中的TTA的控制值是按照厂家的推荐值控制在1.0ppm左右(1、2号机组分别为0.7ppm和1.2ppm),与EPRI的建议相比控制值过低。同时是在使用磷酸三钠的基础上改进的,当时使用磷酸三钠时,系统中的铜离子含量就较高,说明系统中一直存在腐蚀。在亚硝酸盐作为缓蚀剂的闭式冷却水系统中可能生成氨,溶于水后形成氨水。化学分析结果表明RRI水中有一定量的NH4+离子(1、2号机组分别为1.29ppm和0.54ppm),这些氨根离子是由亚硝酸盐产生的。
2.4 冷却盘管失效综合分析
综上分析,冷却盘管具备了发生应力腐蚀开裂的材料因素、应力因素和环境因素,结合黄铜管开裂性质的诊断结果可以推断,黄铜管的开裂是由于亚硝酸盐生成的氨引起的应力腐蚀造成的。其发生过程推理如下:使用磷酸三钠作为缓蚀剂时,由于没有添加防止铜和铜合金腐蚀的铜缓,铜和铜合金的耐腐蚀性是靠其表面初始生成的Cu2O和Cu O氧化膜,在改用新的N8338缓蚀剂后,铜和铜合金的耐腐蚀性是靠添加的TTA铜缓和铜管表面的铜离子络合并吸附在铜管表面上形成的表面膜来防腐的,该膜主要是在铜管原有的Cu2O膜上生成的。
3 改进措施
RRI的可用性直接影响核安全,在短短一周左右时间共计发现五台RRI冷却盘管泄漏。根据以上分析,存在共模诱因,立即采取了以下改进措施:1)更换破损的换热盘管,盘管材料由原先的锡黄铜改为紫铜管;2)N8338缓蚀剂中TTA的含量由现在的1.0ppm提高到10-20ppm;3)严格控制亚硝酸钠的质量,避免杂质CL离子进入系统,如在热交换器RRI001/002/003/004RF因泄漏隔离检修后,恢复运行前要对热交换器充分清洗(2006年7月8日2RRI003RF隔离检修后取样结果:氯离子含量3500ppm,远远高于系统氯离子控制值150ppb)。采取以上改进措施后,在随后的几个燃料循环过程中未发现有任何泄漏,取得了非常好的效果。
参考文献
[1]设备冷却水系统手册[Z].核电秦山联营有限公司,2005,5.