冷卻塔與環(huán)境的相互影響

    冷卻塔對(duì)環(huán)境的影響有兩方面,一是冷卻塔排出的濕熱空氣夾雜著小水滴逸出,進(jìn)入大氣會(huì)給周邊環(huán)境和氣候帶來(lái)影響;二是冷卻塔運(yùn)行時(shí)的噪聲給人們生活環(huán)境帶來(lái)的影響,環(huán)境的不同也會(huì)影響冷卻塔的運(yùn)行特性,如大氣出現(xiàn)逆溫層時(shí)會(huì)影響自然通風(fēng)冷卻塔的效率,自然風(fēng)會(huì)造成自然通風(fēng)冷卻塔的通風(fēng)量改變、直接空冷塔和機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的相互干擾及熱回流。所以,冷卻塔建設(shè)之初,須對(duì)這些影響進(jìn)行評(píng)價(jià)和防治。

一、冷卻塔對(duì)環(huán)境的影響

　　冷卻塔運(yùn)行時(shí)會(huì)排出濕熱空氣,空氣中夾雜著冷卻塔循環(huán)水微小水滴。由于節(jié)水的需冷卻塔的補(bǔ)充水可能是農(nóng)業(yè)廢水、城市污水處理水、含鹽水,為了減少補(bǔ)給水,循環(huán)水中常常加入水質(zhì)穩(wěn)定劑以提高循環(huán)倍率,一些沿海地區(qū)淡水缺乏而使用海水作為循環(huán)介質(zhì),即海水冷卻塔。由于收水器不可能做到100%消除排出空氣中的水滴,所以,冷卻塔排放的濕熱空氣中夾雜著的循環(huán)水滴逸出后形成羽流水滴落下后,會(huì)對(duì)冷卻塔周邊環(huán)境造成鹽分、化學(xué)品和細(xì)菌的沉積污染。冷卻塔排出的羽流會(huì)在空中飄移較長(zhǎng)時(shí)間,在塔周邊地面形成陰影,造成地面日照強(qiáng)度減弱,同時(shí)因?yàn)橛鹆骱写罅康乃魵鈺?huì)影響塔附近的局部氣候形成降雨。空冷塔排出的熱氣雖然沒(méi)有可晃的羽流,但大量的熱空氣也會(huì)對(duì)局氣候造成影響。近年來(lái)越來(lái)越多的排煙冷卻塔在工程中應(yīng)用,煙塔排出的熱空氣或熱羽流中還含有有害物,如二氧化硫等,進(jìn)入大氣環(huán)境當(dāng)擴(kuò)散不好時(shí),便形成空氣污染。

　　美國(guó)大于25MW機(jī)組的電廠有75%采用機(jī)械通風(fēng)冷卻塔,25%采用自然通風(fēng)冷卻塔。由于機(jī)械通風(fēng)冷卻塔中飄滴出大的水滴和出風(fēng)口高度低等原因,使機(jī)械通風(fēng)冷卻塔周邊形成氯化鈉、硫酸鹽、鉻酸鹽及硼的沉積。1977年美國(guó)肯薩斯的環(huán)境系統(tǒng)公司(ESC,即: Environmental Systems Corporation)對(duì)不同形式、不同使用年限、不同循環(huán)水量的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔對(duì)周邊環(huán)境影響進(jìn)行了觀測(cè)計(jì)算。他們觀測(cè)到3種不同的冷卻塔,羽流中的飄滴含量為0.0004%-0.016%,飄滴的水滴直徑為10-3600m,3種塔型分別是塔A為逆流塔,收水器為波紋型,使用年限大于20年,收水器的飄滴保證率為0.2%塔B為橫流塔,收水器為蜂窩狀,使用年限小于半年,收水器的飄滴保證率為0.07%塔C為橫流塔,收水器為蜂窩狀,使用年限為1年,收水器的飄滴保證率為0.04%,3種塔型的觀測(cè)，自然通風(fēng)冷卻塔的飄滴粒徑分布將實(shí)測(cè)的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的飄滴粒徑按不同的分布及量進(jìn)行3種塔的下風(fēng)向鹽沉積量估算,對(duì)于新塔使用高效收水器,塔周?chē)?km之外鹽沉積量很微弱,而對(duì)于收水器效率不高的老塔,10km之外鹽沉積可忽略不計(jì)。

　 法國(guó)電力公司(EDF)于1977年對(duì)埋噴()電廠和1979年在波季(Bugey)電廠進(jìn)行了羽流觀測(cè),他們觀測(cè)了羽流的幾何特征、垂向速度、溫度分布、液體水的含量及水滴譜,并采用了氣象學(xué)的方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究,然后采用三維數(shù)值模擬進(jìn)行預(yù)報(bào)。為對(duì)比冷卻塔投運(yùn)前后的影響,他們?cè)诓倦姀S冷卻塔1979年7月投運(yùn)前進(jìn)行了1年多的觀則,與投運(yùn)后進(jìn)行了對(duì)比,在波季電廠觀測(cè)的1年,每天3次觀測(cè)讀數(shù),主要觀測(cè)參數(shù)有:降雨、干和濕(露珠)點(diǎn)溫度、總輻射、漫輻射、凈輻射能及自然風(fēng)速風(fēng)向。通過(guò)觀則他們掌握了冷卻塔羽流的形態(tài)及出現(xiàn)的概率,如圖183所示

圖183冷卻塔羽流的形態(tài)分類(lèi)

　 　觀測(cè)給出了冷卻塔羽流的長(zhǎng)度,小于1km的短羽流占41%、長(zhǎng)度在1~5km之間中等長(zhǎng)度羽流占40%和長(zhǎng)度大于5km的長(zhǎng)羽流占7%。通過(guò)觀測(cè)了解了冷卻塔羽流陰影范圍及對(duì)地面溫度的影響,如圖184所示。陰影部分為冷卻塔羽流的陰影,移動(dòng)氣象站從D點(diǎn)開(kāi)始,沿E、F、G、H、1、H、G、F、E各點(diǎn)檢測(cè)1次。日照量和氣溫的變化如圖中實(shí)線所示。日照量的影響比較大,從無(wú)陰影的約50w/m2降至有陰影的約100wm,而氣溫的影響不大于1℃。他們還觀測(cè)給出了羽霧中的飄滴粒徑為8~12m,1cm中的飄滴務(wù)滴數(shù)約為200。自然云中,遠(yuǎn)處的層云中平均云霧中水滴粒徑為6m,密集云的平均水滴粒徑為14m,當(dāng)羽流與自然云發(fā)生相互作用時(shí),云中會(huì)出現(xiàn)兩種粒徑分布模態(tài)500多組觀測(cè)數(shù)據(jù)中與云層發(fā)生相互作用的占14%,完全或部分與低層云或霧有作用的占21%,晴天或與氣象現(xiàn)象不發(fā)生作用的占64%。

圖　18-4   冷卻塔羽流對(duì)氣溫和日照的影響

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