0、概述
三河發電廠位于河北省三河市燕郊，廠址西距北京市區37．5km。電廠規劃容量為1300～1400MW。一期工程已安裝2臺350MW凝汽式汽輪發電機組，1、2號機組分別于1999年12月、2000年4月投產。二期工程安裝2臺300MW供熱機組，煙氣采用脫硫、脫硝、“煙塔合一”技術，分別于2007年8月、11月投產發電。
1、系統簡介
二期機組為抽凝式供熱機組(電廠編號為3、4號機組)，供水系統采用帶冷卻塔的閉式循環供水系統，為擴大單元制，每臺機組的循環水系統包括1座自然通風冷卻塔、2臺立式循環水泵、1臺凝汽器、1套循環水管道，2臺機組循環水的供水干管和回水干管之間分別設有聯絡管，由2個電動聯絡門控制，2個循環水塔之間有一個聯絡水管，由閘門啟閉機控制。其水塔采用的是排煙冷卻塔，為我國首臺排煙冷卻塔施工。
1.1水塔的設計參數
塔型:雙曲線自然通風逆流式排煙冷卻塔;
冷卻面積:4500m2;
夏季循環水倍率:m=55倍;
夏季循環水設計水量:36167m3/h;
填料型式:s波(PVC);
配水型式:一個豎井，管槽內外區均為壓力配水，反射Ⅲ型噴濺裝置;
除水器型式:BO－160/45;
水池內壁底徑:79．704m;
水池深度:2．0m;
塔全高:120m;
玻璃鋼排煙管道布置高度:39．40m;
煙道在水塔內高度:11．1m;
玻璃鋼排煙管道直徑:5200mm;
喉部標高:90．000m;
喉部直徑:44．284m;
塔頂直徑:47．201m;
環板基礎中心直徑:85．704m;
筒體最小厚度:0．180m;
筒體最大厚度:0．800m。
1.2排煙冷卻水塔的系統流程(見圖1)
2、排煙冷卻水塔的技術優勢
水塔排煙技術是針對電力企業研制的當今世界上先進的環保技術，在城市規劃和環境改善方面具有以下明顯優勢:一是充分利用冷卻塔的巨大能量，對除塵、脫硫后的濕煙氣進行有效抬升，促進凈煙氣中未脫除污染物的擴散，降低其落地濃度。二是由于機組不必再建設煙囪及脫硫系統的煙氣再加熱裝置。這樣不僅可緩解城市建設用地緊張和建筑物限高等問題，并且可以顯著改善城市周邊電廠建設同城市整體規劃的適應性和靈活度，有利于縮小熱源、電源與負荷中心間的距離，提高電廠的經濟性并有利于城市供熱、供電的可靠性。此項技術在國外已成功實施近20多年，技術已臻成熟。就三河發電廠已經投產的排煙冷卻塔施工，其技術優勢如下:
(1)采用冷卻水塔排煙，省略了煙囪的建設，減少了1億多元的工程項目的投資，具有相當可觀的經濟效益。
(2)二期工程的干式電除塵器的除塵效率設計為99．7%，就是在一個供電區停電的情況下也能保證99．6%的除塵效率，如果是一個電場停電的情況下，除塵效率不小于99．5%;在全部供電的情況下除塵效率最高能達到99．7%。也就是說，在除塵器最好的工作狀態下仍然有0．3%的灰在煙氣中，采用水塔排煙方式，水塔中的水蒸氣對煙氣中的灰分起到了水力除灰的效果，降低了排向大氣的煙氣的灰分含量。每年可減少向空排放煙塵100多t，具有良好的環保效益。
(3)二期工程的脫硝裝置的效率為80%，即便是脫硝裝置在設計條件下工作，煙氣中仍含有總量20%的氮氧化物，這樣在煙氣通過水塔排放的過程中，煙氣中的氮氧化物與水塔中的水蒸氣反應，形成液態的硝酸和亞硝酸，大部分落入水塔中，減少了排入大氣的氮氧化物的含量。
(4)二期工程的脫硫裝置的效率為95%，脫硫裝置在設計條件下工作，煙氣中仍含有總量5%的硫化物，在煙氣通過水塔排放的過程中，煙氣中的硫化物與水塔中的水蒸氣反應，形成液態的硫酸和亞硫酸，大部分落入水塔中，減少了排入大氣的硫化物的含量。該廠由于采用石灰石-石膏濕法脫硫系統，脫硫系統排放煙氣溫度只有50℃左右，若采用煙囪排放須對其進行再加熱，溫度達到S02的露點溫度(72℃)以上。而采用冷卻塔排煙則無此限制，還可節省GGH系統和煙囪初期投資及運行費用。脫硫系統所用的增壓風機與鍋爐所用的吸風機合二為一既節省了設備的初期投資，又為整個機組的經濟運行打下了良好的基礎。
(5)煙氣通過水塔排向大氣的過程中，與水塔排向大氣的水蒸氣進行了充分的混合，降低了排放煙氣的溫度。
總之，水塔排煙方式，能有效減少排放大氣的污染物，具有非常明顯的社會效益。
3、排煙冷卻水塔的運行特點
(1)排煙冷卻水塔為一機一塔的運行方式，同時預留了能實現一塔二機運行方式的可能，設計的是擴大單元制系統，為機組的運行可靠性提供了雙重保障。
(2)每臺機組配備了2臺50%容量的循環水泵，在夏季環境溫度高的時候，采取單臺機雙泵運行方式，春秋季可采取2臺機3臺泵母管制運行方式，冬季可采取2臺機2臺泵母管制運行方式，既能節省廠用電，又可保證機組運行的經濟性和可靠性。
(3)排煙冷卻水塔在機組運行時是在水塔里排放鍋爐煙氣，排煙管道為高位布置，水平排煙管高度為39．40m，為玻璃鋼管道，為了保證在水塔內部的煙氣管道內的煙氣中水蒸氣遇冷凝結的水分(酸性)流入水塔內，煙氣管道必須保證合理的坡度并加設適量的疏水點，將疏水引至廢水回收池中。
(4)煙氣脫硫系統由于配合煙塔合一的應用，取消了旁路，不設GGH，引風機與脫硫增壓風機合二為一，煙氣系統呈貫通式，經脫硫吸收塔脫除SO2后直接進入煙塔排入大氣，這就意味著脫硫系統出故障就必須停機，這在國內屬于首臺投運機組尚無運行實例，這就要求整個脫硫裝置的可靠性需要提高。要求運行機組脫硫、脫硝設備完好，保證脫硫和脫硝系統的效率，否則煙氣中的硫元素和氮氧化合物，在煙氣排放的過程中和水塔蒸發的水蒸氣形成酸溶液對鋼筋混凝土結構的水塔產生嚴重的腐蝕，影響水塔的使用壽命。
(5)采用這種排煙方式，水塔中的水蒸氣會對煙氣中的粉塵起到一定程度的水力除灰效果，因此要求機組運行中除塵器正常運行并且保證其最佳的除塵效果，否則進入水塔的粉塵遇水蒸氣形成濕灰，一部分隨煙氣繼續上行附于水塔喉部內壁上，附著于塔壁上的濕灰也顯酸性，會降低塔壁的防腐涂料防腐能力甚至于腐蝕塔內壁。大部分濕灰落到水塔池底，增加了循環水的渾濁度，部分隨循環水流經換熱器時附著于換熱管內壁，降低了換熱管的換熱效率，影響機組的熱經濟性。
4、排煙冷卻水塔的維護策略
(1)由于采用水塔排煙后，循環水的酸值相對有所提高，使得用循環水冷卻的換熱器和塔內的管道及塔內外壁增加了腐蝕的機率，因此對換熱器的材質要求比較高，需要選擇耐酸性能好的材料作為換熱元件。
(2)煙氣引入冷卻塔，凝結的液滴回落水塔及水蒸汽在塔壁凝結后，冷卻塔的殼體、煙道支架、配水裝置、淋水裝置等會受到煙氣污染物(煙塵、SO2、SO3、NOX等)的危害。凝結的液滴含有煙氣中的酸性氣體，局部pH可能達到1.0。冷卻塔在長期的使用過程中由于介質沖刷，加之空氣中的酸性氣體如SO3、SO2、NOX以及氯離子、微生物的腐蝕作用，混凝土各部件如冷卻塔塔體、支柱、淋水架構梁柱以及集水池等混凝土層會產生疏松、粉化、脫落，進而造成內部的鋼筋裸露產生腐蝕。鋼筋的銹蝕產生體積膨脹，增大了混凝土結構的空隙，加劇了腐蝕程度，導致結構的損壞。
所以塔體的內外壁要經常進行檢查，一經發現防腐層有破損(見圖2)，只要一旦有設備停機機會應立即修補，避免含酸的水蒸氣對冷卻水塔的塔體腐蝕。另外塔內的水管道必須請專業的施工單位選擇國內比較好的防腐涂料嚴格按照工藝對管道內部和外部進行防腐，并利用每年的機組檢修機會對其進行檢查，如有破損需及時修補。
(3)由于采用水塔排煙后，水塔內在高度為39．40m的位置上布置有內徑5．2m、壁厚30mm、長度23m的一段水平排煙管道，煙道為分段制作現場粘接的玻璃管道，水平管道雖有一定的坡度使煙氣中的凝結的液滴通過疏水管道流到廢水池，但是管段的接合處如有滲漏，就會有含有煙氣中的酸性氣體的凝結的液滴掉在煙氣管道下方的人行步道上，使其人行步道被腐蝕(見圖3)，致使混凝土層會產生疏松、粉化、脫落，進而造成內部的鋼筋裸露產生腐蝕。因此，日常維護時需經常檢查塔內煙氣管道，一經發現有破損情況應立即修復。
(4)由于采用水塔排煙后，循環水的酸值相對有所提高，受到酸性滴液的腐蝕可能致使循環水的噴嘴脫落，因此，需要利用每次的機組停機機會對循環水的噴嘴進行檢查，一經發現有脫落應立即更換，以免影響循環水的噴淋換熱效果。
(5)排煙冷卻水塔最容易出現的問題是防腐層損壞，因此在機組檢修期間，必須對防腐層進行修復。
(a)起翹、表面開裂、鼓泡部位的修復首先清理缺陷部位附近附著的微生物，范圍以大于缺陷部位周邊10～20cm為佳，可采用60目左右的砂紙打磨處理。采用鏟刀、電動砂輪去除所有松動的油漆，起翹、開裂部分要全部去除，鼓泡部位如果發現有暗泡則需要將暗泡破壞，并去除周圍疏松及附著力不佳的油漆。
將缺陷部位周邊附著牢固的油漆進行拉毛處理以增加修補油漆的附著力，銜接部位打磨出坡度，拉毛羽化邊緣，淡水沖洗。
待修補部位充分干燥后進行油漆修補施工。
如果表面為混凝土，底漆已經打磨掉，則需薄涂環氧清漆一道，厚度在40μm左右。否則，處理完成的表面還有環氧清漆，則可直接進行環氧膩子施工。達到環氧膩子的覆涂間隔后開始后續油漆的施工，根據缺陷所在部位進行修補。
(b)水槽上部人行道部位加強處理方案對于水槽上部人行道部位進行加強處理，該部位進行完全的打磨。
淡水沖洗表面，待充分干燥后施工后續油漆。
薄涂一道環氧清漆。
滿刮環氧專用膩子，建議刮涂2道，薄刮刮平即可。
達到環氧膩子的覆涂間隔后開始后續油漆的施工，對缺陷所在部位進行修補。
