排烟冷却塔工作原理
排烟冷却塔的工作原理是将火电厂的烟囱和冷却塔合二为一，取消烟囱，利用冷却塔排放烟气。冷却塔既有原有的散热功能，又替代烟囱排放脱硫后的洁净烟气。
冷却塔的工作原理是利用水的蒸发吸收大量的热量，使火电厂产生的高温气体得以快速降温。在冷却塔中，水从上面喷淋下来，形成薄薄的水膜。当水流过水膜表面时，空气中的热量就会被水吸收，水蒸发后变成水蒸气，热量也被带走了。而产生的水蒸气则经过冷却塔的“烟囱”排放到大气中。这样的循环不断重复，使得火电厂内的温度得以快速降低，从而保证机器正常运行。
冷却塔的造型也有其科学依据。冷却塔通常采用双曲线形状，这是因为双曲线形状的塔比较适合消除底部的涡旋，可以降低水的波动和喷雾的产生，从而减少水的损失。此外，冷却塔高度的选择也经过了科学的计算与实际检测。
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第２６卷第１期 ２０１０年２月 气象与环境学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＥＮＶＩＲ０ＮＭＥＮＴ ＶＯ１．２６ ＮＯ．１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０ｌ０
冷却塔烟气抬升高度及污染物浓度变化
刘玉彻 杨洪斌 汪宏宇 邹旭东
（中国气象局沈阳大气环境研究所，辽宁沈阳１１００１６）
摘要：介绍了冷却塔烟气排放原理及德国ＶＤＩ ３７８４的Ｓ／Ｐ模式，结合实例研究了冷却塔烟气排放不同参数、不同大气条 件下烟气抬升高度变化特征，并使用德国ＶＤＩ ３９４５的Ａｕｓｔａｌ ２０００模式分析了冷却塔与烟囱的排放浓度对比。结果表明：烟气 抬升高度主要取决于出口温度气环境温度之差；随着风速的增大，抬升高度明显变小；随着直径的增加，烟气抬升高度也增加； 随着出口速度的增加，抬升高度增加的相对较多；随着出口温度的增加，烟气抬升高度在逐渐增加，稳定度决定增加的倍数。 ＶＤＩ ３９４５模拟结果表明：小时浓度值差别相对较小，而年平均浓度值差别较大，日平均值的差别介于小时与年平均值之间。 关键词：冷却塔；烟气抬升高度；Ｓ／Ｐ模式；污染物浓度变化 中图分类号：Ｘ５１３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—５ｏ３ｘ（２ｏｌＯ）Ｏｌ一００４０—０５
１ 引言
大气是人类赖以生存的最基本的环境要素之
一 。目前我国火电厂烟气经除尘、湿法脱硫（ＷＦ— ＧＤ）后，主要是经气气换热系统（ＧＧＨ）加热后（由 约４５℃加热到８０℃以上）再通过烟囱排放到大气 中，这对大气造成很大的影响。而ＧＧＨ的设置，不 但导致系统复杂，初始投资费用增大，而且由于ＧＧＨ 及烟道烟风阻力的增加，加大了脱硫风机的负荷，导 致运行费用增加，并且ＧＧＨ还是造成ＦＧＤ事故停 机的主要设备 。根据国内外近年来对烟气抬升机 理的最新研究表明：烟气抬升决定于烟气的浮力通 量、动量通量及环境风速等。饱和的湿烟气在抬升 过程中，会因为压强的降低及饱和比湿的减小而出 现水蒸气凝结，水蒸气凝结会释放凝结潜热，这会使 湿烟气温度升高，浮力增加。当饱和的湿烟气升人 饱和大气环境中，这种潜热释放会明显改变抬升高 度，抬升高度会成倍的增加 Ｊ。由于湿烟气的凝结 效应，有湿烟气引起的地面最大浓度只比８０℃的干 烟气地面浓度大１５％以内 』。研究表明，取消ＧＧＨ 时烟气抬升高度及落地浓度对环境的影响与有ＧＧＨ 时相差不大 。鉴于近年来流行的ＷＦＧＤ加ＧＧＨ 的烟囱排放方式的许多问题不断显现，我国越来越 多的电力企业开始关注更经济、更稳定高效、更环保 的冷却塔烟气排放技术（我国称为“烟塔合一技 术”）。冷却塔烟气排放技术最早应用于德国１９８２ 年８月投运的福克林根（Ｖｏｌｋｌｉｎｇｅｎ）试验电厂。德 国科学家于１９８４－－１９８５年在Ｖｏｌｋｌｉｎｇｅｎ实验电厂测 得结果 ，由于其含热量较大，冷却塔烟气在排放原 点中等距离处的抬升高度迅速超过烟囱烟气抬升高 度，其烟气的轮廓较窄，扩散的距离更远。经过十几 年来对这一技术的试验、研究、改进，德国已出台了 冷却塔烟气排放的技术标准和评价准则。目前，我 国华能北京热电厂二期已引进该项技术并成功实 施，成为国内首家无烟囱电厂。由于该技术存在巨 大的技术、环境、经济优势，正逐步受到国内电力行 业的广泛关注。本文将基于冷却塔烟气排放技术的 原理，并借助冷却塔烟气排放抬升模式对其烟气排 放特征作全面分析。
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排烟冷却塔优化设计
王宝福
（北京国电华北电力工程有限公司，北京 １０００１１）
摘要：本文针对热电厂冷排烟却塔的特点，提出了烟塔设计的优化方案；对比分析了排烟冷却塔各种不 同设计方案的可行性；通过热力性能及排烟效果的定量计算和技术经济比较，我们认为，优化设计方案 不但可以节约工程投资，而且有利于提高冷却塔的冷却效果和烟气的排放效果，在技术上是可行的，在 投资上是节省的。 关键词：排烟；冷却塔；优化设计；环境保护；脱硫． 中图分类号：ＴＭ６２１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１．９９１３（２００８）０３．００４１．０５
Ｏｐｔｉｍｉｚｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ Ｄｒａｕｇｈｔ
Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｏｗｅｒ ｉｎ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ Ｉｓｃｈａｒｇｅ
ＷＡＮＧ Ｂａｏ—ｆｕ
（Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｎａｔｕｒａｌ ｄｒａｕｇｈｔ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｐｌａｎ，ａｇａｉｎｓｔ ｔｏ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｙｌｘ￣ｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ；Ｉ ｃｏｎｒｅａｓｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｎａｔｕｒａｌ ｄｒａｕｇｈｔ Ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｐｌａｎ；Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ａｎａｌｙｓｅｄ ｔｈｅ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｅ・ ｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ，ｉｔ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈａｔ ｗｅ ｓｈｏｕｌｄ ｅｃｏｎｏｍｉｚｅｄ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃａｐｉｔａｌ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｗｅ ｓｈｏｕｌｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｎａｔｕｒａｌ￣ｕｇｈｔ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ．Ｓｏ ｉｔ ｉｓ ａｆｅａｓｉｂｌｅ ｐｌａｎ ｉｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ａｎｄ ｉｔ ｗｉｌｌ ｂｅ ｔｔ ｒｅｄｕｃｅ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｏｕｔｌａｙ ｉｎ ｒｅｌｉａｂｌｅ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍｏｋｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ；ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｄｅｓｉｇｎ；ｅｎｖｉｒｅｍｎｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ．
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浅析排烟冷却塔及在
国内工程中的应用
曹希萍，冯碌 （北京国电华北电力工程有限公司，北京 １０００１１）
摘要：着重介绍排烟冷却塔在欧洲发达国家的发展，以及烟塔在我国火电厂的设计与应用，并论述了国 内排烟冷却塔工程的设计方案。 关键词：工程；冷却塔；排烟。 中图分类号：ＴＭ６２１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１６７１—９９１３（２００７）０１—００４７—０５
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｈａｕｓｔ Ｆｕｍｅ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｔｏｗｅｒ ｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＣＡＯ Ｘｉ＇ｐｉｎｇ，ＦＥＮＧ Ｊｉｎｇ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｓｔａｔｅ Ｐｏｗｅｒ Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００ １ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｗｉｔｈ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｅｕｒｏｐｅ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ— ｆｉｒｅｄ ｐｌａｎｔ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ ｓｃｈｅｍｅ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ；ｇａｓ ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ． 随着人们环保意识的增强，人们对环境的 要求越来越苛刻。西方发达国家在２０世纪７０ 年代就开始制订了大气污染物排放标准，严格 限制了二氧化硫的排放量，既而在燃煤电厂中 采用烟气脱硫装置。在烟气脱硫装置中，使用 最广的应是湿法脱硫系统。进行湿法脱硫后， 烟气温度一般在５０℃左右，难于从烟囱中直接 排出，只能经过烟气加热器加热后再从烟囱排 放，增加了投资及运行费用。排烟冷却塔随即 出现在德国，并在德国及发达国家获得了广泛 的应用 １ 工艺流程 （１）当我们按原有工艺，采用烟囱排烟，其 工艺流程见图１。采用烟囱排烟的方式，增加了 一套热交换系统的设备费用，也同时增加了运 行成本。
间接蒸发冷却塔原理
间接蒸发冷却塔（也称为间接蒸发冷却系统）是一种常用的空气冷却设备，其原理基于蒸发冷却过程。
间接蒸发冷却塔由水冷却器和风冷却塔组成。其工作原理如下：
1. 首先，将待冷却的水通过水冷却器循环流动。水冷却器是一个密封的热交换器，其中水通过一系列细小冷却管流动，以将其温度降低。
2. 然后，水从水冷却器中取出，进入风冷却塔的水循环系统。水通过冷却塔的喷淋装置均匀地喷洒在填料层上。
3. 风冷却塔通过强制风流（通常是通过风机）将干燥空气从底部通入，并通过填料层上的水形成湿冷气流。
4. 当干燥空气通过填料层时，会与水发生热量交换。由于湿空气的比热容较高，因此这种过程会使水从液态直接转化为气态，即水蒸气。
5. 随着水的蒸发，水分子会带走周围空气中的热量，从而引起水的温度下降。这个蒸发过程导致了热量的传递，并将水冷却至所需的温度。
6. 最后，经过冷却的水重新循环回水冷却器，继续进行冷却作业。
通过这种间接蒸发冷却原理，间接蒸发冷却塔能够有效地冷却水循环，达到降低水温和保持设备正常运行温度的目的。同时，通过利用水的蒸发热量吸收，这种冷却方法也具有较高的能效和节能效果。
