三种冷却塔的比较与选用

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1、三种冷却塔的 比 较 与 选 用2.1 风 机 的 大 直 径 节 能 化冷 却 塔 的 大 型 化 可 以 减 少 占 地 、节 约 投 资 ,同 时 减少 了 维 护 工 作 量 ,降 低 了 维 护 费 用 ,这 在 业 内 已 是 共 识 。当 冷 却 塔 的 大小 确 定 后 ,在 不 影 响 塔 的 技 术 性 能 的条 件 下 ,应 选 择 较 大 直 径 的 风 机 ,这是 因 为 :在 风 量 相 同 时 ,风 机 直 径 越大 ,风 机 出 口 空 气 动 压 越 小 ,减 少 了系 统 的 动 压 损 失 ,从 而 达 到 了 节 能 降耗 的 目 的 。举 例 来 说

2、,在 洞 庭 湖 氮 肥厂 项 目 中 ,最 初 ,风 机 有 两 种 设 计 方案 :直 径 9.14 m,风 量 323104 m3/h,全 压203 Pa,动 压 112.2 Pa,所 需 轴 功 率 212 kW;直 径 10.06 m,风 量 323104 m3/h,全压 167.2 Pa,动 压 76.45 Pa,所 需 轴 功 率 174 kW。最 终 选 用 了 10.06 m 风 机 ,风 机 动 压 减 小 了35.75 Pa,功 率 消 耗 减 少 了 38 kW,起 到 了 良 好 的节 能 作 用 。2.2 提 高 风 机 效 率 ,做 好 机 塔 匹 配冷 却 塔

3、风 机 的 选 型 关 系 到 冷 却 塔 的 效 率 、系 统能 耗 、管 理 维 护 及 噪 声 影 响 等 。正 确 选 择 配 套 风 机已 成 为 冷 却 塔 成 功 设 计 的 标 志 之 一 。以 往 在 冷 却 塔 风 机 的 选 取 上 ,存 在 两个 方 面 的 问 题 ,一 方 面 是 根 据 冷 却 塔要 求 的 风 量 和 风 压 ,按 风 机 厂 家 提 供的 风 机 性 能 曲 线 进 行 选 型 ,首 要 考 虑的 是 风 机 的 风 量 、风 压 能 否 满 足 要求 ,风 机 的 效 率 次 之 。另 一 方 面 ,冷 却塔 设 计 时 的 风 量 和 风

4、压 ,都 留 有 一 定量 的 裕 度 ,裕 度 的 大 小 因 设 计 者 的 习惯 和 经 验 而 异 ,这 就 造 成 风 机 实 际 塔内 的 工 作 点 与 理 论选 型 时 的 工 作 点 出 现 偏 离 ,风 机 的 效 率 点 也 随 之 偏离 ,甚 至 下 降 。以 常 用 的8.0 8.53 m 风 机 为 例 ,一 般 轴 功率 为 135 kW 左 右 ,如 果 风 机 效 率 点下 降 3%,每 年 按 运 行 360 d 计 ,一 台风 机 年 增 加 电 能 损 耗 34 992 kWh。因 此 ,一 旦 出 现 机 塔 选 型 和匹 配 不 好 ,将 使 风 机

5、 在 较 低 的 效 率 下运 行 ,增 加 了 功 耗 。为 了 避 免 上 述 问题 的 发 生 ,设 计 院 、冷 却 塔 厂 家 和 风机 厂 家 三 方 有 必 要 进 行 一 些 有 益 的探 索 和 试 验 ,加 强 合 作 和 交 流 ,找 出机 塔 匹 配 的 一 般 规 律 ,并 在 今 后 的 应用 中 形 成 设 计 选 型 的 行 业 规 范 。必要 三 者 结 构 原 理 比 较淋 水 面 积 与 冷 却 水 量 的 匹 配淋 水 面 积 要 与 冷 却 水 量 的 匹 配 要 合 适 。随 着 单塔 的 冷 却 水 量 增 加 ,淋 水 面 积 也 应 该 适 当

6、 增 大 。但是 ,个 别 工 程 冷 却 水 量 已 达 到 4 500 t/h,淋 水 面 积也 只 有 17 m17 m=289 m2,淋 水 密 度 达 到 了15.57 t/(m2h),这 样 的 结 果 ,不 但 增 加 了 风 机 通风 量 ,而 且 也 要 增 大 风 机 全 压 ,使 整 个 冷 却 塔 的 通风 阻 力 增 加 ,电 机 耗 功 加 大 。建 议 淋 水 密 度 一 般 不超 过 15 t/(m2h)为 宜 。5 冷 却 塔 存 在 问 题风 机 风 量通 过 对 现 场 的 多 台 冷 却 塔 进 行 测 试 ,风 机 风 量达 不 到 设 计 值 。例

7、如 :8.53 m 风 机 ,设 计 风 量为 270104 m3/h,测 试 风 量 约 为 (210 230)105 能 耗 比 较与 机 械 通 风 塔 相 比 ，性 能 相 同 的 机水 压 力 最 低 应 为 $9$1C，风 机 电 机L3，喷 雾 塔 实 际 进 水 压 力 为 $9%1C。机 械 通 风 塔 风 机 能 耗 计 算 ：M#N95 M&98L3H两 种 塔 相 比 水 压 力 差 !7 M$9$喷 雾 塔 需 增 能 耗 计 算 O#M(?!7 G 8#M9!L3H能 耗 差 !O!=#6 GR$Q 两 台 塔 日 节 能 #%!R#M 8!9L3每 年 按 88$

8、个 生 产 日 计 算 I 每 年 可#5&#!L3H，安 钢 的 电 价 按 $9 5#元每 年 共 节 省 电 费 5%!8 元 。结 论在 E.C.公 司 资 助 的 研 究 计 划 3中 说 明 了 于 120 m 叶 片 转 子 中 添 加 碳 纤 维 能 有效 减 少 总 体 质 量 达 38%，另 外 亦 可 在 使 得 其 玻 璃纤 维 设 计 成 本 费 用 减 少 14%。另 外 一 个 类 似 的 研 究 分 析 也 指 出 了 添 加 碳 纤所 制 得 的 风 叶 片 质 量 会 远 较 玻 璃 纤 维 来 得 轻 约%，且 成 本 亦 有 下 降 的 情 形 （约 1

9、6%）；虽1 传 统 填 料 冷 却 塔沿 用 多 年 的 传 统 的 填 料 冷 却 塔 是 将 热 水 喷 洒 在 塔 内 填 料 上 ，形 成 水 膜 ，通 过 水膜 与 空 气 的 热 交 换 ，使 热 水 冷 却 。实 践 表 明 ，使 用 填 料 的 冷 却 塔 ，存 在 以 下 突 出 的 缺点 ：1）在 填 料 的 选 择 上 存 在 着 通 风 阻 力 与 散 热 能 力 的 矛 盾 。即 散 热 能 力 好 的 填 料 ，其通 风 阻 力 大 ；通 风 阻 力 小 的 填 料 ，其 散 热 能 力 又 差 。 2）随着运行时间的增长，尤其是在水质恶劣的情况下的运行，水中的钙

10、镁无机盐及微生物不断粘附在填料上，堵塞填料增大气流阻力，影响散热效果，使冷却能力下降。 3）现用的填料大多为塑料薄膜填料，塑料的变形、压陷、老化，造成填料破碎，失去散热能力，堵塞管道，酿成事故，因而需要 频繁更 换填料，提高了运行成本。4）当水淋过薄膜式填料时，水的表面积固定，增大淋水密度时，水膜失 稳形成波动，波幅数倍于水膜厚度，甚至成雨滴下落，使气流阻力急剧增加。由于气流阻塞，严重地的降低了冷却塔效果。2 无填料喷雾冷却塔 针对传统的填料冷却塔存在的缺点，开发出新型的无填料喷雾冷却塔。由水泵送来的热水，经配水支管送至喷雾装置， 热水成雾状向上喷出，与空气 进行热交换后，冷水落入水池，热空气

11、经收水器除水后由塔顶风筒排入大气。无填料喷雾冷却塔又分 2 种类型： 无电动风机型（即喷雾推进型 又称喷雾通风冷却塔: 国内某些公司于上世纪末率先开发出这种塔型,以后又作过结构上的改进，其基本原理和结构见图 1。该装置中水流倾 斜喷射,利用动量守恒原理带动风扇叶片旋转,搅动空气,据称可产生 0.61.2 的气水比,使中温塔能在标准设计条件下降温10左右。由于无塔顶电动风机,节能效果显著。有资料介绍，对这种塔型作过一些考察,其主要缺点有二: 一是冷却效果不佳,在夏季温降约为 67 (中温塔); 二是旋转 部件的密封存在很大问题。如江西富达盐矿、河南平顶山中 盐皓龙公司、安徽定 远盐矿 均曾采用这

12、种塔型,但运行不到 1 年,其中的轴承锈蚀严重,致使风扇叶片不能旋转,冷却塔失效,不得不重新改造,又在塔顶安装电动风机，因此,该种塔型的应用越来越少。 图 1 电动风机型:其结构原理见图 2。冷却风由安装于塔 顶的轴流风机提供，轴流风机由电机带动，能保证冷风量，从而比水流带动的风机更能保证冷却效果。水流进入喷嘴后,在喷嘴内旋流片的作用下被雾化成直径0.51.0 mm 的水雾向上喷射,部分水雾在空中呈云雾状飘流。为减少漂水损失,配套开发出新型收水器,可降低飘水损失。 图 2理论分析与实际应用表明，无填料喷雾冷却塔具有如下明显的优点： 1）不用填料，因此传统冷却塔中因使用填料而产生的诸如钙镁无机盐

13、、微生物的粘附，填料的老化碎裂、堵塞等问题便不复存在，省去了频繁更换填料的费用，降低了运行成本。 2）降低了通风阻力，增大了进塔空气量。在 传统的填料塔中，填料的阻力约占全塔总阻力的 4050，不使用填料，从而使全塔总阻力下降4050。风量将沿风机运行曲线增大。气水比可增大 20，提高了冷却效果。 3）增大了热水的散热面积。热水从喷嘴中以直径 0.51.00mm 的雾状喷出，水雾直径越小，则水的表面积越大。 实践表明， 喷雾 冷却比填料冷却水的表面积约增大 10，在同样冷却条件下，蒸 发散热与接触散热加快，冷却效果提高。 4）延长了热水与空气的热交换时间。填料冷却时， 热水只有从填料上住下流淌

14、的一个冷却过程（即逆流过程），喷雾冷却时， 热水有顺流和逆流两个冷却过程。同时，部份水雾将在塔中悬浮，延长了热水与空气的 热交换时间。基于以上分析及在数百余座冷却塔上的实测数据表明：电动风机型无填料喷雾冷却塔的冷却效果达到甚至优于填料冷却塔。尤其是在长期运行过程 中，因为喷雾塔的运行成本低，更加显示出其优越性。3 水 动 风 机 冷却塔 南 京 星 飞 冷 却 设 备 公 司 开 发 的 水 动 风 机 冷却塔，其核心技术是微型双击式水轮机，由水轮机取代电动机作 为风机动力源，使 风 机 由 原 来 的 电 力 驱动改为水力驱动，其他与传 统 的 填 料 冷 却 塔 相 同 。无电动风机型 无

15、填料喷雾冷却塔与传 统 的填 料 冷 却 塔 相 比 ，有 两 点 改 进 ，一 是 取 消 填 料 ，改 为 喷雾 ，二是取消电动风机，改 为水 力 驱 动 风 机 。星 飞 水 动 风 机 冷却塔与无电动风机型无填料喷雾冷却塔相比，大体相当于只用了其第二点 改 进 。所 以 可 以 说 ，上 面 谈 到 的 传 统 填 料 冷 却 塔 和 无电动风机型无填料喷雾冷却塔的优点和缺点，水 动 风 机 冷却塔同时具备。其结构见图3。 一篇与众不同的评价文章工程筹备伊始，冯经理就反复叮嘱要注意采用新工艺新技术，所以我平常也注意搜集有关的信息与资料，早就注意到了无填料喷雾冷却塔，看了十几篇文章都是给

16、于肯定，并且很多用 实例说明效果不错。 鉴于此，之前我就向公司领导推荐此技术。后来看到一篇与众不同的评价文章，指出面对无填料喷雾冷却塔应用日益广泛的局面,要对它给出一个理性的客观的定位，提出了一些存在的问题，如上文一、2 中谈到的无电动风机型主要缺点就出自该文，一些观点值得借鉴、思考，便于合理选用。现将该文摘要如下：2、存在的主要问题要求进塔水 压较高,因而水 泵能耗较大。喷雾冷却,由于不使用填料使全塔总阻力下降,风机能耗下降,为了获得较好的雾化效果,进塔水压较填料塔高,进塔主水管处水压常为 0.120.15MPa,风机能耗的下降不足以抵消水 泵能耗的增高。因此,喷雾塔比填料塔耗能略大。在同等低进 塔水压下,冷却效果不如填料塔好。技术市场混