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1、产品知识,水动风机冷却塔,Page2,目 录,前言 冷却塔的概念和主要种类 国内冷却塔行业的发展史简介 水动风机冷却塔发明专利的原理介绍 水动风机冷却塔技术特点介绍 关于冷却塔改造若干问题的解答,Page3,前言,世界能源形势 全球变暖、气温升高已引起各个国家的高度重视，哥本哈根气候大会上，各国领导积极参加，中国人口众多、资源匮乏、巨大的能耗、环境的破坏、大量的排放污染，节能减排对于中国比任何一个国家都更加重要。,Page4,前言,中国能源形势 自2005.10月国务院节能会议以来，我国相继颁布一系列的节能法律法规。该法律法规注重市场机制的引导和政府管理的有机结合，同时吸收西方国家的税收杠杆政
2、策，大力推广能源公司。通过发展和鼓励节能的财税政策，使节能产品在税收减免政策上更具有可操作性。 例如：建立节能基金会；建立节能产品认证和标识机构部门；建立节能产品推广管理部门，大力发展合同能源管理公司，并将节能减排纳入各级领导班子的考核内容等等。,Page5,前言,今年是“十一五”的收关之年，中央要求“十一五”期末国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%左右。这是针对我国资源、能耗、环境问题日益突出之际提出的,是“十一五”规划目标中最重要的约束性指标之一,充分体现了落实科学发展观,加快经济增长方式转变,建设资源节约型,环境友好型社会和实现可持续发展的要求。实现这一目标,必须动员各行各业和社
3、会各界的力量,并做出巨大努力。,Page6,前言,工业是我国能源消费的大户,能源消费量占全国能源消费总量的70%左右，重点耗能行业化工、钢铁等高能耗企业又是工业能源消费的大户。突出抓好高耗能企业的节能工作,强化政府对重点耗能企业节能的监督管理,促进企业加快节能技术改造,加强节能管理,提高能源利用效率,对提高企业经济效益，缓解经济社会发展面临的能源和环境约束，确保实现“十一五”规划目标和全面建设小康社会目标,具有十分重要的意义。,Page7,冷却塔的概念,冷却塔的概念： 我们通常所说的冷却塔是指开放式冷却塔：是在塔内通过布水系统将热水喷洒成水滴或水膜状，水从上向下流动，空气由下向上或水平方向流动
4、，利用水的蒸发及冷空气和热水的热传递带走水中热量的设备。,Page8,冷却塔风筒图,冷却塔进水管图,冷却塔电机图,Page9,冷却塔的主要种类,冷却塔的主要分类： 横流塔：指热水从上向下穿过填料，而空气从水平方向流动穿过填料，热水和空气的流动方向呈近乎90的一种冷却塔。（有些厂家称为直交式冷却塔） 逆流塔：指热水从上向下穿过填料，而空气从下向上流动穿过填料，热水和空气的流动方向呈近乎180的一种冷却塔。,Page10,横流式冷却塔外观图,逆流式冷却塔外观图,Page11,国内冷却塔发展史简介,从1949年共和国建立到1978年的三十年里，我国虽然已有工业冷却塔的应用，但规模不大，技术陈旧，由于
5、普遍存在着对节能节水意义的忽视，在这一时期我们对工业节能节水技术的投入是不够的，许多部门甚至未提到工作日程。 我国工业冷却塔技术获得长足进步是我国1970年从国外引进六套化肥生产线至今，首次进入国门的近四十年间。在此之前，国内的工业无论是反应釜、换热器、高温炉及各种产生热量的设备冷却，大量是从江、河、湖、井中，甚至是自来水，直接进入到换热设备，并白白的排放掉，浪费了大量的水资源。,Page12,国内冷却塔发展史简介,冷却塔的核心作用就是为了节约水资源而应运而生的。从那时起，国内才第一次有了冷却塔这个行业。随着对国外先进冷却塔技术的引进、消化吸收，到八十年代出现了冷却塔热，其中最引人注目的是数以
6、百计的冷却塔制造商的涌现。大批工程项目的建设，国家对工业节水的要求刺激了工业节水市场的发展，激烈的市场竞争极大地推动了我国冷却塔技术的进步，大大缩小了我国与发达国家的差距。在工业节水领域我们完全有能力依靠自己的技术满足工业生产和人民生活的需要；,Page13,国内冷却塔发展史简介,另一方面我们也应清楚地看到尽管我们的冷却塔技术近四十年来虽有了较大发展，但整体上与发达国家相比仍存在较大差距，正视这种差距是进一步提高自己的起点。尤其是当前面临严重的水资源短缺及未来十年工业节水的总体目标，我们不能满足于已取得的成绩，必须清醒、客观地找出在工业节水设备的科研、设计、制造、使用等诸环节存在的主要问题并妥
7、善加以解决，我国的工业节水事业才能百尺竿头，更进一步。,Page14,国内冷却塔发展史简介,冷却塔实际上是个容器，在这个容器内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。其基本原理是低温、干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动，自进风网处进入冷却塔内；饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热(高焓值)的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。,Page15,国内冷却塔发展史简介,在最初临摹
8、仿制时，为确保冷却塔的温降，国内设计院、制造企业均采取了相对保守的设计和制造参数，近四十年的演变，现行的冷却塔行业设计和制造标准，较多考虑冷却塔的安全性、可靠性能，而很少从节能的角度来考虑。无论在冷却塔的气水比、布水面积、填料面积、淋水密度、水泵流量及扬程、管道系统及阀门、风机风量及功率等各个参数上均有富余，而冷却塔是个物理产品，定量的风与定量的水在定量的容器内产生热交换，设计上多余的风量和水量及扬程均被白白的浪费掉。消耗了大量的能源。,Page16,风机、压缩机、空调冷冻机组及水泵这三机一泵是工业生产中绝对的4个电老虎，其中冷却塔就占了两个。水轮机是将水的动能或势能转化成旋转机械能的原动机，
9、是水力发电的主要设备之一，在水资源丰富的地区得到了广泛的应用。利用循环水系统中富余能量来推动水轮机转动，由此带动风机旋转，一样能够达到冷却水的目的。理论上，水轮机的输出功率只有达到或超过所带动风机的轴功率才能满足冷却要求，在达到水轮机设计额定流量时，水轮机的转速也能达到原来风机的转速，在流量小于水轮机设计额定流量时，风量相应减少，气水比依然恒定，依然可满足降温要求。水轮机结构合理，可靠性高，效率远比电机、联轴节和减速机要高，其转速为无极自行调节，运用方便。将水轮机技术成功运用到冷却塔中是南京星飞公司在国内首创，目前已有数百家企业成功运用。,国内冷却塔发展史简介,Page17,水动风机冷却塔的诞
10、生,水动风机冷却塔产品的诞生引发了世界冷却塔领域内的一场节能革命，用户无论是选用水动风机冷却塔或对机械通风的老塔进行改造，均可得到可观的经济效益和社会效益。,Page18,水动风机冷却塔发明专利的原理介绍,富余能量的分析： 如何把循环水系统白白浪费的富余能量利用起来，用水轮机替代原来的电机传动系统是此次培训的要点。,Page19,水动风机冷却塔发明专利的原理介绍,能量是守恒的，只能转换，不能再生，下面着重阐述现有冷却循 环水塔系统里的富余能量的组成，主要是大部分： 设计余量。 势能。 水泵的自身调节能力。 三大部分足以带动水轮机做功，并能替代于电机、联轴节、减速 机，此外还有二部分： 一是循环
11、水中存在动能的利用。 二是阀门开启是否到位？,Page20,设计余量,设计人员选水泵型号时，首先要核定换热设备需要的冷却水量Q(m3/h），一 般至少要增加20%以上的富余量。制造厂家在水泵制造过程中还会再放富余 量。此外，水泵扬程H()的选型更是保守，扬程H的选择应该是考虑管道系 统沿程阻力H沿，换热设备消耗的阻力H换和上冷却塔爬高到布水器的净扬程 H净，以及布水所需要的压头H布四项阻力之和,由于沿程管道系统管壁的光洁 度、弯头、异径管、三通及各种阀门、流速的变化，管道系统内部阻力计算 极为复杂，故设计人员为确保水泵的可靠性，往往在扬程这个指标上较为保 守，首先根据查表得出理论扬程的数据后，
12、再放较大的富余量。,Page21,设计余量,因现行的国内标准本身就较为保守， 正确的水泵理论扬程应该选为： H理= H沿 + H换 + H净 + H布 H理 环水系统需要的理论扬程（m） H沿 道系统沿程的阻力之和（m） H换 热设备消耗的阻力（m） H净 泵爬高到布水器上的净扬程（m） H布 水所需的最小压力（m）,Page22,设计余量,实际上所选的水泵扬程远远大于水泵的理论扬程。国内现在大量的现场实例 证明，设计人员实际上所选的扬程H额远远大于水泵的理论扬程。 H额往往是 H理的1.2到2倍，甚至更大。水泵的出口压力显示根本达不到水泵的额定扬 程，其效益点也不在水泵的最佳效益点上。此时的
13、设计剩余扬程为： H剩 = H额（H出H进）,这是水轮机得到的第一部分能量。 H剩 剩余扬程（m） H额 水泵额定扬程（m） H出 水泵出口压力（m） H进 水泵进口压力（m）,Page23,势能,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 布水器与换人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。水的势能是巨大的，三峡水利发电 是个典型的例子，在长江的上游重庆地区到上海的入海口也不过区区 178m左右的高度，但在三峡人为的蓄流提高水位156m，从而带动了 70万KW的水力发电机组26台，其发电量达到1820万KW的装机容量。这说明水的作功能
14、力是巨大的。,Page24,势能,势能（H势）等于换热设备水位的高度减去冷却塔布水器的进水高 度之差。这是水轮机得到的第二部分能量。换热设备的安装位置大 都高于冷却塔的进水（多用于大型工业企业）,Page25,水泵的自身调节能力,水泵的流量Q（m3/h）和扬程H（m）是一对孪生兄弟，从水泵 曲线中可以很明显的显示出来，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。,水泵曲线图,Page26,水泵的自身调节能力,在水轮机所需要的压头不够时，水泵会有新的压头产生出来，如图所 示，即Q转变为H，以及流量减少的H阻，在确保水泵功率不增 加的情况下， H和H阻为水轮机提供
15、了能量。改造后，因阻力增 加，水泵流量会有少量减少，这部分减少的流量将转换为压头用于水 轮机的运行。一般情况下，流量减少的范围很小，不会影响换热设备 的正常运行，因为，循环水量是根据换热设备的热负荷决定的，在设 计计算时，该水量已留有充分的余量。 这是水轮机得到的第三部分能量。,Page27,动能,循环水产生的动扬程是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相应降低。,Page
16、28,动能,由于循环水既有质量又有速度,必然具有动能，从公式可以得出循 环水动能W =1/2MV2所产生的动扬程Hd = V2/2g（m） Hd 动能产生的扬程（m） V 循环水的流速（m/s） M - 循环水的质量(t/s) g 重力加速度（9.8m/s2） 这是水轮机得到的第四部分能量。,Page29,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，由于沿途设计余量的过大，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。 这是水轮机得到的第五部分能量。（对于新塔可暂不考虑阀门开启度 的余量所产生的能量。）,Page30,小结,综上所述，水轮机完全是利用循环水中存在的富余能量，换句 话说是循环水系统的能量的回收或能源的二次利用
