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[摘要]：随着社会的不断进步与发展，人们对环保的要求越来越高，对电厂的环保要求也越来越严格。本文根据工程实例介绍环保型冷却塔在电厂中的新应用，阐述了其相对于传统冷却塔的优点，可以确保电厂冷却系统安全、经济的运行。
[关键词]：环保型冷却塔 高度 噪声 雾雨
1 、研究的意义和目的
随着国家环保政策和对火力发电产业的调控，我国电力建设的发展在较长一段时间內将以超临界、超超临界大型机组为主，而有一大批机组是“上大压小”项目，建设的厂址是在原有厂址上进行建设。由于厂址场地受限、距离居民居住区较近、规划部门对电厂冷却塔的环保要求等等，传统的自然通风冷却塔已经不能满足其要求。
本次研究的目的在于：
（1） 介绍湿式冷却塔的分类及优缺点；
（2） 在满足规划部门对冷却塔要求的前提下，根据工程具体情况，对辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔和风机辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔进行经济、技术比较。
2 、研究的基本条件
本工程新建2套多轴型联合循环机组，采用自然通风冷却塔的再循环供水系统。由于本工程位于苏州工业园区，园区规划部门对自然通风冷却塔的高度、噪声和雾羽对周围环境的影响十分严格，具体要求如下：
（1） 冷却塔的高度要求不超过60m；
（2） 噪声需满足能达到《工业企业厂界噪声标准》3类标准：昼间65dB（A）、夜间55dB（A）的要求；
（3） 尽可能的消除冷却塔飘滴和雾雨对附近高速公路、工业园区其它建筑物的影响。
3 、厂址条件
3.1 厂址自然条件
厂址所在区域地势平坦、交通便利、临近水源（娄江）、靠近市政热力管线、拆迁工程量适度、工程地质、水文气象条件等自然条件良好、电气出线走廊可行，土地利用符合城市规划要求。
项目拟选厂址的所属区域社会经济发达，属于工业企业或者商业企业、民居的建成区，厂址附近均无文物古迹和地下矿藏资源分布，且远离军事设施、机场（航道）等管制区，工程地质、水文气象条件较好，交通运输条件便捷，具备建厂条件。
4 、循环水系统
4.1 系统概述
本工程新建2套多轴型联合循环机组，采用辅助通风冷却塔的再循环供水系统。2套9E机组共配1座辅助通风冷却塔，新建循环水泵房一座，泵房内共安装4台循泵。每套机组配循环水进水钢管和排水钢管各一根，管径均为DN1600。
4.2 循环水需水量
本工程每套9E机组配1台60MW级抽凝式汽轮机，根据设备厂资料，最小热负荷（95.1t/h）工况下凝汽量为195t/h，夏季频率P=10%气温时冷却倍率初定为60，冬季为36倍，春秋季冷却倍率为52。
循环水系统设计时，系统供水能力按25270 m3/h考虑。
5 、冷却塔配置
5.1 湿式冷却塔的分类及特点
湿式冷却塔是凝汽冷却系统中冷却设备的一种。湿式冷却塔中的被冷却介质（循环冷却水）与冷却介质（空气）直接接触，被冷却介质在敞开的环境中运行，暴露于大气，所以属于敞开式冷却设备。
5.1.1 湿式冷却塔的分类
湿式冷却塔通常可按水与气的相对流向关系和塔内空气流动动力来源进行分类。
（1） 按循环水和空气的流向分类
1） 逆流塔
2） 横流塔
（2） 按塔内空气流动动力分类
1） 自然通风冷却塔（逆流、横流）
2） 机械通风冷却塔（逆流、横流）
3） 辅助通风（鼓风式自然通风）冷却塔
4） 风机辅助干湿联合自然通风冷却塔
5） 机械通风冷却塔的其它型式（如多边形逆流式冷却塔、圆形横流式机力塔、大型逆流式机械通风冷却塔、鼓风式机械通风冷却塔）
5.1.2 几种常用塔型的特点
（1） 自然通风冷却塔
1） 因有高大的塔筒，对环境形成视觉障碍，适用于城市以外的地区；
2） 占地面积较机力塔大，一次性投资较高；
3） 没有机械设备，不耗电，日常运行维护工作量小，运行稳定。
（2） 机械通风冷却塔
1） 采用机械通风，机械设备的耗电量大，日常运行的维护工作量大；
2） 单位面积的冷却能力较自然塔大，占地面积小；
3） 塔体低，出口风速高，风机噪声和飘滴对环境的影响大；
4） 在周围环境不利的条件下，冷却效果容易受湿热空气回流的影响。
（3） 逆流式冷却塔
1） 淋水填料的体积比横流塔小，填料多用薄膜式；
2） 占地面积比横流塔小；
3） 自然塔的风筒较高，对地质条件要求较高。
（4） 横流式冷却塔
1） 占地面积较大，自然塔风筒较逆流式低；
2） 冬季运行的防冻问题不好解决，配水池易滋生藻类；
3） 淋水填料体积大，填料多用点滴式；
4） 供水高度较逆流式冷却塔为高。
5.2 各种冷却塔在本工程的应用分析
经查阅相关国内外冷却塔资料和与相关冷却塔厂家交流后，结合厂址区域的气象条件，对本工程的冷却塔配置提出以下四种方案进行比选：
方案一：2套9E机组配1座4000m2的自然通风逆流式冷却塔。
方案二：2套9E机组配5座6000m3/h机械通风逆流式冷却塔。
方案三：2套9E机组配1座的辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔。 方案四：2套9E机组配1座风机辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔。
为满足本工程苏州工业园区规划部门对冷却塔设置的特殊要求，我院重点对方案三、方案四从冷却塔工作原理、高度、噪音和飘滴及雾雨消除等方面进行论述。
5.2.1 辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔（方案三）
本工程循环水系统夏季水量为25270 m3/h，温差按9℃，经初步计算，2套9E机组配1座的辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔，塔高50m，底部直径52m，出口直径38m；配风机16台，直径6m，轴功率60kw，电动机额定功率75kw。
5.2.1.1 工作原理
通常情况下，进行自然塔设计时为了满足夏季设计冷却水温要求，需要把塔体做的较大，根据某些具体工程条件，为了做到技术经济的合理性，需要把塔体做的小些，同时装设通风机，在炎热的夏季开启风机辅助通风，提高风量以满足冷却水温要求。辅助风机一般安装在进风口。辅助通风冷却塔是根据特殊工程条件要求，由自然塔和机力塔结合形成的塔型，负荷小时可以不开风机。
5.2.1.2 高度
该塔型高度为同容量自然通风冷却塔的1/2，底部直径为其2/3，适用于对场地、冷却塔高度受限的地区。
5.2.1.3 噪音
该塔型噪声源为落水区域下方巨大的集水池圆形水面，冷却塔内的大面积连续不断的水滴撞击水面产生的基本稳态的噪声和风机的噪声。产生的噪声将从以下几方面解决：
1） 设置消声填料
采用集水池水面上铺设斜管薄膜消声填料的消声方案来降低淋水噪声。
2） 設置消声屏障
虽然水池内采取了有效消声措施，但由于厂界围墙距冷却塔较近，扩散出的淋水噪声得不到充分衰减，淋水噪声仍然是厂界的主要噪声来源之一，因此考虑在风机外侧、除水器上部设置消声屏障。
3） 加设电机消声罩
电机消声罩的基本结构是外壳采用彩色玻璃钢，内层采用多孔铝合金板，夹层采用消声矿渣棉。该消声罩经实际使用可使电机的机械和电磁噪声得到有效降低。
4） 低噪音设备
采用低噪音风机和机械设备。
采用以上措施后，距离冷却塔600m处噪音可降至33.5dB（a）。
5.2.1.4 飘滴及雾雨
该塔型的水雾飘滴和雾雨的去除措施如下：
1） 考虑在填料上部设置高效的除水器；
2） 塔下水池池壁外扩，防止淋水受外界气流影响洒向塔外；
3） 设置进风口侧面导流板，可避免塔群进风口两侧产生较大的涡流区，使淋水不被涡流带出塔外。
因采用风机辅助通风，可使水雾飘至比常规自然通风逆流式冷却塔的水雾凝结距离更远的距离，使得本工程厂址附近高速公路不受影响，且冷却塔出口可见水雾大大减少。
采用以上措施后，该塔型冷却塔的噪音、高度、飘滴及雾雨可以满足园区规划部门的要求。
5.2.2 辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔（方案四）
本工程循环水系统夏季水量为25270 m3/h，温差按9℃，经初步计算，2套9E机组配1座的辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔，塔高60m，底部直径52m，出口直径38m；配风机32台（干湿两部分），直径6m，轴功率60kw，电动机额定功率75kw。
5.2.2.1 工作原理
该塔型为湿式塔和干式塔的结合，如下图所示，干部在上、湿部在下。采用这种塔的目的，部分是为了省水，但大多数是为了消除从塔出口排出的饱和空气的凝结，因而造成塔周围的污染。
从塔下部湿段排出的湿空气，在同塔周围的冷空气接触后，即变成过饱和的空气而凝结，形成雾，造成污染。如果像图中那样，塔上部用干段，则由塔下部湿段排出的饱和湿空气，流经干段时，会被加热而变成不饱和的空气，因而出塔后不会凝结。
5.2.2.2 高度
该塔型高度与辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔基本相同，基本为同容量自然通风冷却塔的1/2，底部直径为其2/3，适用于对场地、冷却塔高度受限的地区。
5.2.2.3 噪音
该塔型噪声源为落水区域下方巨大的集水池圆形水面，冷却塔内的大面积连续不断的水滴撞击水面产生的基本稳态的噪声和风机的噪声。产生的噪声将从以下几方面解决：
1） 设置消声填料
采用集水池水面上铺设斜管薄膜消声填料的消声方案来降低淋水噪声。
2） 设置消声屏障
虽然水池内采取了有效消声措施，但由于厂界围墙距冷却塔较近，扩散出的淋水噪声得不到充分衰减，淋水噪声仍然是厂界的主要噪声来源之一，因此考虑在湿式部分风机外侧、湿式部分除水器上部、干式管束前端、干式部分后端在混合装置进口设置消声屏障。
3） 加设电机消声罩
电机消声罩的基本结构是外壳采用彩色玻璃钢，内层采用多孔铝合金板，夹层采用消声矿渣棉。该消声罩经实际使用可使电机的机械和电磁噪声得到有效降低。
4） 低噪音设备
采用低噪音风机和机械设备。
采用以上措施后，距离冷却塔600m处噪音可降至33.5dB（a）。
5.2.2.4 飘滴及雾雨
该塔型的水雾飘滴和雾雨的去除措施如下：
1） 考虑在填料上部设置高效的除水器；
2） 塔下水池池壁外扩，防止淋水受外界气流影响洒向塔外；
3） 设置进风口侧面导流板，可避免塔群进风口两侧产生较大的涡流区，使淋水不被涡流带出塔外。
因该塔型采用湿式塔和干式塔的结合，塔上部用干段，则由塔下部湿段排出的饱和湿空气，流经干段时，会被加热而变成不饱和的空气，因而出塔后不会凝结。从而使冷却塔出口处的可见水雾完全消除，使得本工程厂址附近高速公路不受影响。
采用以上措施后，该塔型冷却塔的噪音、高度、飘滴及雾雨可以满足园区规划部门的要求。
6 、结论及推荐意见
综上所述，本工程冷却塔配置方案三具有以下优点：
（1） 冷却塔采用辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔方案，体积小，节约了用地面积，土石方工程量减少。
（2） 冷却塔设置消声屏障、电机消声罩、低噪音设备等降噪措施，噪声在冷却塔北侧30m的围墙处，完全可满足《工业企业厂界噪声标准》3类标准中昼间65dB（a）、夜间55dB（a）的要求。
（3） 冷却塔采用风机辅助通风，可使水雾飘至比常规自然通风逆流式冷却塔的水雾凝结距离更远的距离，使得本工程厂址附近高速公路不受影响，且冷却塔出口可见水雾大大减少。
通过以上各个方案的比较，冷却塔配置推荐方案三。
[关键词]：环保型冷却塔 高度 噪声 雾雨
1 、研究的意义和目的
随着国家环保政策和对火力发电产业的调控，我国电力建设的发展在较长一段时间內将以超临界、超超临界大型机组为主，而有一大批机组是“上大压小”项目，建设的厂址是在原有厂址上进行建设。由于厂址场地受限、距离居民居住区较近、规划部门对电厂冷却塔的环保要求等等，传统的自然通风冷却塔已经不能满足其要求。
本次研究的目的在于：
（1） 介绍湿式冷却塔的分类及优缺点；
（2） 在满足规划部门对冷却塔要求的前提下，根据工程具体情况，对辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔和风机辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔进行经济、技术比较。
2 、研究的基本条件
本工程新建2套多轴型联合循环机组，采用自然通风冷却塔的再循环供水系统。由于本工程位于苏州工业园区，园区规划部门对自然通风冷却塔的高度、噪声和雾羽对周围环境的影响十分严格，具体要求如下：
（1） 冷却塔的高度要求不超过60m；
（2） 噪声需满足能达到《工业企业厂界噪声标准》3类标准：昼间65dB（A）、夜间55dB（A）的要求；
（3） 尽可能的消除冷却塔飘滴和雾雨对附近高速公路、工业园区其它建筑物的影响。
3 、厂址条件
3.1 厂址自然条件
厂址所在区域地势平坦、交通便利、临近水源（娄江）、靠近市政热力管线、拆迁工程量适度、工程地质、水文气象条件等自然条件良好、电气出线走廊可行，土地利用符合城市规划要求。
项目拟选厂址的所属区域社会经济发达，属于工业企业或者商业企业、民居的建成区，厂址附近均无文物古迹和地下矿藏资源分布，且远离军事设施、机场（航道）等管制区，工程地质、水文气象条件较好，交通运输条件便捷，具备建厂条件。
4 、循环水系统
4.1 系统概述
本工程新建2套多轴型联合循环机组，采用辅助通风冷却塔的再循环供水系统。2套9E机组共配1座辅助通风冷却塔，新建循环水泵房一座，泵房内共安装4台循泵。每套机组配循环水进水钢管和排水钢管各一根，管径均为DN1600。
4.2 循环水需水量
本工程每套9E机组配1台60MW级抽凝式汽轮机，根据设备厂资料，最小热负荷（95.1t/h）工况下凝汽量为195t/h，夏季频率P=10%气温时冷却倍率初定为60，冬季为36倍，春秋季冷却倍率为52。
循环水系统设计时，系统供水能力按25270 m3/h考虑。
5 、冷却塔配置
5.1 湿式冷却塔的分类及特点
湿式冷却塔是凝汽冷却系统中冷却设备的一种。湿式冷却塔中的被冷却介质（循环冷却水）与冷却介质（空气）直接接触，被冷却介质在敞开的环境中运行，暴露于大气，所以属于敞开式冷却设备。
5.1.1 湿式冷却塔的分类
湿式冷却塔通常可按水与气的相对流向关系和塔内空气流动动力来源进行分类。
（1） 按循环水和空气的流向分类
1） 逆流塔
2） 横流塔
（2） 按塔内空气流动动力分类
1） 自然通风冷却塔（逆流、横流）
2） 机械通风冷却塔（逆流、横流）
3） 辅助通风（鼓风式自然通风）冷却塔
4） 风机辅助干湿联合自然通风冷却塔
5） 机械通风冷却塔的其它型式（如多边形逆流式冷却塔、圆形横流式机力塔、大型逆流式机械通风冷却塔、鼓风式机械通风冷却塔）
5.1.2 几种常用塔型的特点
（1） 自然通风冷却塔
1） 因有高大的塔筒，对环境形成视觉障碍，适用于城市以外的地区；
2） 占地面积较机力塔大，一次性投资较高；
3） 没有机械设备，不耗电，日常运行维护工作量小，运行稳定。
（2） 机械通风冷却塔
1） 采用机械通风，机械设备的耗电量大，日常运行的维护工作量大；
2） 单位面积的冷却能力较自然塔大，占地面积小；
3） 塔体低，出口风速高，风机噪声和飘滴对环境的影响大；
4） 在周围环境不利的条件下，冷却效果容易受湿热空气回流的影响。
（3） 逆流式冷却塔
1） 淋水填料的体积比横流塔小，填料多用薄膜式；
2） 占地面积比横流塔小；
3） 自然塔的风筒较高，对地质条件要求较高。
（4） 横流式冷却塔
1） 占地面积较大，自然塔风筒较逆流式低；
2） 冬季运行的防冻问题不好解决，配水池易滋生藻类；
3） 淋水填料体积大，填料多用点滴式；
4） 供水高度较逆流式冷却塔为高。
5.2 各种冷却塔在本工程的应用分析
经查阅相关国内外冷却塔资料和与相关冷却塔厂家交流后，结合厂址区域的气象条件，对本工程的冷却塔配置提出以下四种方案进行比选：
方案一：2套9E机组配1座4000m2的自然通风逆流式冷却塔。
方案二：2套9E机组配5座6000m3/h机械通风逆流式冷却塔。
方案三：2套9E机组配1座的辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔。 方案四：2套9E机组配1座风机辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔。
为满足本工程苏州工业园区规划部门对冷却塔设置的特殊要求，我院重点对方案三、方案四从冷却塔工作原理、高度、噪音和飘滴及雾雨消除等方面进行论述。
5.2.1 辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔（方案三）
本工程循环水系统夏季水量为25270 m3/h，温差按9℃，经初步计算，2套9E机组配1座的辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔，塔高50m，底部直径52m，出口直径38m；配风机16台，直径6m，轴功率60kw，电动机额定功率75kw。
5.2.1.1 工作原理
通常情况下，进行自然塔设计时为了满足夏季设计冷却水温要求，需要把塔体做的较大，根据某些具体工程条件，为了做到技术经济的合理性，需要把塔体做的小些，同时装设通风机，在炎热的夏季开启风机辅助通风，提高风量以满足冷却水温要求。辅助风机一般安装在进风口。辅助通风冷却塔是根据特殊工程条件要求，由自然塔和机力塔结合形成的塔型，负荷小时可以不开风机。
5.2.1.2 高度
该塔型高度为同容量自然通风冷却塔的1/2，底部直径为其2/3，适用于对场地、冷却塔高度受限的地区。
5.2.1.3 噪音
该塔型噪声源为落水区域下方巨大的集水池圆形水面，冷却塔内的大面积连续不断的水滴撞击水面产生的基本稳态的噪声和风机的噪声。产生的噪声将从以下几方面解决：
1） 设置消声填料
采用集水池水面上铺设斜管薄膜消声填料的消声方案来降低淋水噪声。
2） 設置消声屏障
虽然水池内采取了有效消声措施，但由于厂界围墙距冷却塔较近，扩散出的淋水噪声得不到充分衰减，淋水噪声仍然是厂界的主要噪声来源之一，因此考虑在风机外侧、除水器上部设置消声屏障。
3） 加设电机消声罩
电机消声罩的基本结构是外壳采用彩色玻璃钢，内层采用多孔铝合金板，夹层采用消声矿渣棉。该消声罩经实际使用可使电机的机械和电磁噪声得到有效降低。
4） 低噪音设备
采用低噪音风机和机械设备。
采用以上措施后，距离冷却塔600m处噪音可降至33.5dB（a）。
5.2.1.4 飘滴及雾雨
该塔型的水雾飘滴和雾雨的去除措施如下：
1） 考虑在填料上部设置高效的除水器；
2） 塔下水池池壁外扩，防止淋水受外界气流影响洒向塔外；
3） 设置进风口侧面导流板，可避免塔群进风口两侧产生较大的涡流区，使淋水不被涡流带出塔外。
因采用风机辅助通风，可使水雾飘至比常规自然通风逆流式冷却塔的水雾凝结距离更远的距离，使得本工程厂址附近高速公路不受影响，且冷却塔出口可见水雾大大减少。
采用以上措施后，该塔型冷却塔的噪音、高度、飘滴及雾雨可以满足园区规划部门的要求。
5.2.2 辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔（方案四）
本工程循环水系统夏季水量为25270 m3/h，温差按9℃，经初步计算，2套9E机组配1座的辅助自然通风（干湿结合式）冷却塔，塔高60m，底部直径52m，出口直径38m；配风机32台（干湿两部分），直径6m，轴功率60kw，电动机额定功率75kw。
5.2.2.1 工作原理
该塔型为湿式塔和干式塔的结合，如下图所示，干部在上、湿部在下。采用这种塔的目的，部分是为了省水，但大多数是为了消除从塔出口排出的饱和空气的凝结，因而造成塔周围的污染。
从塔下部湿段排出的湿空气，在同塔周围的冷空气接触后，即变成过饱和的空气而凝结，形成雾，造成污染。如果像图中那样，塔上部用干段，则由塔下部湿段排出的饱和湿空气，流经干段时，会被加热而变成不饱和的空气，因而出塔后不会凝结。
5.2.2.2 高度
该塔型高度与辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔基本相同，基本为同容量自然通风冷却塔的1/2，底部直径为其2/3，适用于对场地、冷却塔高度受限的地区。
5.2.2.3 噪音
该塔型噪声源为落水区域下方巨大的集水池圆形水面，冷却塔内的大面积连续不断的水滴撞击水面产生的基本稳态的噪声和风机的噪声。产生的噪声将从以下几方面解决：
1） 设置消声填料
采用集水池水面上铺设斜管薄膜消声填料的消声方案来降低淋水噪声。
2） 设置消声屏障
虽然水池内采取了有效消声措施，但由于厂界围墙距冷却塔较近，扩散出的淋水噪声得不到充分衰减，淋水噪声仍然是厂界的主要噪声来源之一，因此考虑在湿式部分风机外侧、湿式部分除水器上部、干式管束前端、干式部分后端在混合装置进口设置消声屏障。
3） 加设电机消声罩
电机消声罩的基本结构是外壳采用彩色玻璃钢，内层采用多孔铝合金板，夹层采用消声矿渣棉。该消声罩经实际使用可使电机的机械和电磁噪声得到有效降低。
4） 低噪音设备
采用低噪音风机和机械设备。
采用以上措施后，距离冷却塔600m处噪音可降至33.5dB（a）。
5.2.2.4 飘滴及雾雨
该塔型的水雾飘滴和雾雨的去除措施如下：
1） 考虑在填料上部设置高效的除水器；
2） 塔下水池池壁外扩，防止淋水受外界气流影响洒向塔外；
3） 设置进风口侧面导流板，可避免塔群进风口两侧产生较大的涡流区，使淋水不被涡流带出塔外。
因该塔型采用湿式塔和干式塔的结合，塔上部用干段，则由塔下部湿段排出的饱和湿空气，流经干段时，会被加热而变成不饱和的空气，因而出塔后不会凝结。从而使冷却塔出口处的可见水雾完全消除，使得本工程厂址附近高速公路不受影响。
采用以上措施后，该塔型冷却塔的噪音、高度、飘滴及雾雨可以满足园区规划部门的要求。
6 、结论及推荐意见
综上所述，本工程冷却塔配置方案三具有以下优点：
（1） 冷却塔采用辅助通风（风机辅助自然通风）冷却塔方案，体积小，节约了用地面积，土石方工程量减少。
（2） 冷却塔设置消声屏障、电机消声罩、低噪音设备等降噪措施，噪声在冷却塔北侧30m的围墙处，完全可满足《工业企业厂界噪声标准》3类标准中昼间65dB（a）、夜间55dB（a）的要求。
（3） 冷却塔采用风机辅助通风，可使水雾飘至比常规自然通风逆流式冷却塔的水雾凝结距离更远的距离，使得本工程厂址附近高速公路不受影响，且冷却塔出口可见水雾大大减少。
通过以上各个方案的比较，冷却塔配置推荐方案三。