三種冷卻塔的比較與選用

1、三種冷卻塔 的比較與選用風(fēng)機(jī)的大直徑節(jié)能化 2.1 冷卻塔的大型化可以減少占地、節(jié)約投資同時(shí)減 少了維護(hù)工作量降低了維護(hù)費(fèi)用 , 這在業(yè)內(nèi)已是共識(shí)。當(dāng)冷卻塔的大 小確定后在不影響塔的技術(shù)性能的 , 條件下應(yīng)選擇較大直徑的風(fēng)機(jī)這 , 是因?yàn)樵陲L(fēng)量相同時(shí)風(fēng)機(jī)直徑越 ,: 大風(fēng)機(jī)出口空氣動(dòng)壓越小減少了 , 系統(tǒng)的動(dòng)壓損失從而達(dá)到了節(jié)能降 ,耗的目的。舉例來說在洞庭湖氮肥廠項(xiàng)目中最初風(fēng)機(jī)有兩種設(shè)計(jì)方 ,案:直徑風(fēng)量全壓 m3/h,323X m,1049.14動(dòng)壓所需軸功率 212Pa,203Pa,kW;112.2直徑風(fēng)量全 m3/h, m,10.06 323X 104壓動(dòng)壓所需軸功率。 kW Pa,1

2、67.276.45Pa,174最終選用了風(fēng)機(jī)減小了動(dòng)壓機(jī)風(fēng),m 10.06功率消耗減少了起到了良好的 kW, 3835.75Pa,節(jié)能作用。提高風(fēng)機(jī)效率做好機(jī)塔匹配 ,2.2冷卻塔風(fēng)機(jī)的選型關(guān)系到冷卻塔的效率、系統(tǒng) 能耗、管理維護(hù)及噪聲影響等。正確選擇配套風(fēng)機(jī) 已成為冷卻塔成功設(shè)計(jì)的標(biāo)志之一。以往在冷卻塔風(fēng)機(jī)的選取上存在兩 , 個(gè)方面的問題一方面是根據(jù)冷卻塔 , 要求的風(fēng)量和風(fēng)壓按風(fēng)機(jī)廠家提供 , 的風(fēng)機(jī)性能曲線進(jìn)行選型首要考慮 , 的是風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓能否滿足要 求風(fēng)機(jī)的效率次之。另一方面冷卻 , 塔設(shè)計(jì)時(shí)的風(fēng)量和風(fēng)壓都留有一定 ,量的裕度裕度的大小因設(shè)計(jì)者的習(xí) ,慣和經(jīng)驗(yàn)而異這就造成風(fēng)機(jī)實(shí)

3、際塔 , 內(nèi)的工作點(diǎn)與理論選型時(shí)的工作點(diǎn)出現(xiàn)偏離風(fēng)機(jī)的效率點(diǎn)也隨之偏離甚至下降。以常用的 ,風(fēng)機(jī)為例一般軸功，率為左右機(jī)效率點(diǎn)風(fēng)如果 ,kW 135下降每年按運(yùn)行計(jì)一臺(tái) ,d 3%,360風(fēng)機(jī)年增加電能損耗 34992。因此一旦出現(xiàn)機(jī)塔選型和，kW h匹配不好將使風(fēng)機(jī)在較低的效率下 ,運(yùn)行增加了功耗。為了避免上述問題的發(fā)生設(shè)計(jì)院、冷卻塔廠家和風(fēng) ,機(jī)廠家三方有必要進(jìn)行一些有益的 探索和試驗(yàn)加強(qiáng)合作和交流找出 , 機(jī)塔匹配的一般規(guī)律并在今后的應(yīng) , 用中形成設(shè)計(jì)選型的行業(yè)規(guī)范。必 要三者結(jié)構(gòu)原理比較淋水面積與冷卻水量的匹配淋水面積要與冷卻水量的匹配要合適。隨著單塔的冷卻水量增加淋水面積也應(yīng)該適當(dāng)

4、增大。但 是個(gè)別工程冷卻水量已達(dá)到淋水面積 t/h, ,500 4也只有淋水密度達(dá)到了m2,m=289 1717m x這樣的結(jié)果不但增加了風(fēng)機(jī)通，15.57t/(m 2h), 風(fēng)量而且也要增大風(fēng)機(jī)全壓使整個(gè)冷卻塔的通風(fēng)阻力增加電機(jī)耗功加大。建議淋水密度一般不 超過為宜。2h)t/(m 15冷卻塔存在問題 5風(fēng)機(jī)風(fēng)量 通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的多臺(tái)冷卻塔進(jìn)行測(cè)試風(fēng)機(jī)風(fēng)量 , 達(dá)不到設(shè)計(jì)值。例如風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量 ,m :8.53為測(cè)試風(fēng)量約為230)X 10270X 104m3/h,(210能耗比較 5與機(jī)械通風(fēng)塔相比，性能相同的機(jī)水壓力最低應(yīng)為，風(fēng)機(jī)電機(jī) $9$>'1C，噴霧塔實(shí)際進(jìn)水壓力為。 $9

5、%'1CL3機(jī)械通風(fēng)塔風(fēng)機(jī)能耗計(jì)算：HM&98L3>M#N9_x0005兩種塔相比水壓力差 !7 M$9$>'噴霧塔需增能耗計(jì)算 O>#M(?!7 G8<$式中水的容量，為 $LP G O(F8E實(shí)際冷卻水量，為； H G%<$F8?水泵效率，取值。 !$Q計(jì)算得：>#ML3 H能耗差 !>O!>=>#6 G>R$Q兩臺(tái)塔日節(jié)能 #%!>R#M 8!9<L3每年按個(gè)生產(chǎn)日計(jì)算每年可 I88$,安鋼的電價(jià)按元5#H$9#5&#!L3 每年共節(jié)省電費(fèi)元。 <5%!8結(jié)論 <在公司資助

6、的研究計(jì)劃 3 E.C.中說明了于葉片轉(zhuǎn)子中添加碳纖維能有 m © 120效減少總體質(zhì)量達(dá)，另外亦可在使得其玻璃 38% 纖維設(shè)計(jì)成本費(fèi)用減少。 14%另外一個(gè)類似的研究分析也指出了添加碳纖 所制得的風(fēng)葉片質(zhì)量會(huì)遠(yuǎn)較玻璃纖維來得輕約 ，且成本亦有下降的情形（約） ；雖 16%1傳統(tǒng)填料冷卻塔沿用多年的傳統(tǒng)的填料冷卻塔是將熱水噴灑在塔內(nèi)填料上，形成水膜，通過水 膜與空氣的熱交換，使熱水冷卻。實(shí)踐表明，使用填料的冷卻塔，存在以下突出的缺占：八、1）在填料的選擇上存在著通風(fēng)阻力與散熱能力的矛盾。即散熱能力好的填料, 其/、通風(fēng)阻力大；通風(fēng)阻力小的填料，其散熱能力又差。2）隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)

7、，尤其是在水質(zhì)惡劣的情況下的運(yùn)行，水中的鈣鎂無(wú)機(jī) 鹽及微生物不斷粘附在填料上，堵塞填料增大氣流阻力，影響散熱效果，使冷卻 能力下降。3）現(xiàn)用的填料大多為塑料薄膜填料，塑料的變形、壓陷、老化，造成填料破碎, 失去散熱能力，堵塞管道，釀成事故，因而需要頻繁更換填料，提高了運(yùn)行成本。4）當(dāng)水淋過薄膜式填料時(shí)，水的表面積固定，增大淋水密度時(shí)，水膜失穩(wěn)形 成波動(dòng)，波幅數(shù)倍于水膜厚度，甚至成雨滴下落，使氣流阻力急劇增加。由于氣 流阻塞，嚴(yán)重地的降低了冷卻塔效果。2無(wú)填料噴霧冷卻塔針對(duì)傳統(tǒng)的填料冷卻塔存在的缺點(diǎn)，開發(fā)出新型的無(wú)填料噴霧冷卻塔。由水泵 送來的熱水，經(jīng)配水支管送至噴霧裝置，熱水成霧狀向上噴出，與

8、空氣進(jìn)行熱交 換后，冷水落入水池，熱空氣經(jīng)收水器除水后由塔頂風(fēng)筒排入大氣。無(wú)填料噴霧冷卻塔又分2種類型： 無(wú)電動(dòng)風(fēng)機(jī)型（即噴霧推進(jìn)型又稱噴霧通風(fēng)冷卻塔 ：國(guó)內(nèi)某些公司于 上世紀(jì)末率先開發(fā)出這種塔型，以后又作過結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，其基本原理和結(jié) 構(gòu)見圖1。該裝置中水流傾斜噴射，利用動(dòng)量守恒原理帶動(dòng)風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)，攪 條件下降溫設(shè)計(jì)準(zhǔn)標(biāo)使中溫塔能在，的氣水比1.20.6生產(chǎn)據(jù)稱可，空氣動(dòng). 10C左右。由于無(wú)塔頂電動(dòng)風(fēng)機(jī)，節(jié)能效果顯著。有資料介紹，對(duì)這種塔型作過一些考察，其主要缺點(diǎn)有二：一是冷卻效 果不佳，在夏季溫降約為67C （中溫塔）;二是旋轉(zhuǎn)部件的密封存在很大問題。如 江西富達(dá)鹽礦、河南平頂山中鹽皓

9、龍公司、安徽定遠(yuǎn)鹽礦均曾采用這種塔型，但運(yùn)行不到1年,其中的軸承銹蝕嚴(yán)重，致使風(fēng)扇葉片不能旋轉(zhuǎn)，冷卻塔失效，不得不重 新改造，又在塔頂安裝電動(dòng)風(fēng)機(jī)，因此，該種塔型的應(yīng)用越來越少。圖1 電動(dòng)風(fēng)機(jī)型：其結(jié)構(gòu)原理見圖2。冷卻風(fēng)由安裝于塔頂?shù)妮S流風(fēng)機(jī)提供, 軸流風(fēng)機(jī)由電機(jī)帶動(dòng)，能保證冷風(fēng)量，從而比 水流帶動(dòng)的風(fēng)機(jī)更 能保證冷卻效果。水流進(jìn)入噴嘴后，在噴嘴內(nèi)旋流片的作用下被霧化成直徑0.51.0mm的水霧向上噴射，部分水霧在空中呈云霧狀飄流。為減少 漂水損失，配套開發(fā)出新型收水器，可降低飄水損失。圖2 理論分析與實(shí)際應(yīng)用表明，無(wú)填料噴霧冷卻塔具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)：1）不用填料，因此傳統(tǒng)冷卻塔中因使用填料而

10、產(chǎn)生的諸如鈣鎂無(wú)機(jī)鹽、微生 物的粘附，填料的老化碎裂、堵塞等問題便不復(fù)存在，省去了頻繁更換填 料的費(fèi)用，降低了運(yùn)行成本。2）降低了通風(fēng)阻力，增大了進(jìn)塔空氣量。在傳統(tǒng)的填料塔中，填料的阻力約 占全塔總阻力的4050%,不使用填料，從而使全塔總阻力下降4050%。風(fēng)量將沿風(fēng)機(jī)運(yùn)行曲線增大。氣水比可增大20%，提高了冷卻效果。3） 增大了熱水的散熱面積。熱水從噴嘴中以直徑0.51.00mm 的霧狀噴出， 水霧直徑越小，則水的表面積越大。實(shí)踐表明，噴霧冷卻比填料冷卻水的 表面積約增大 10%，在同樣冷卻條件下，蒸發(fā)散熱與接觸散熱加快，冷卻 效果提高。4）延長(zhǎng)了熱水與空氣的熱交換時(shí)間。填料冷卻時(shí)，熱水只

11、有從填料上住下流 淌的一個(gè)冷卻過程（即逆流過程） ，噴霧冷卻時(shí)，熱水有順流和逆流兩個(gè)冷 卻過程。同時(shí)，部份水霧將在塔中懸浮，延長(zhǎng)了熱水與空氣的熱交換時(shí)間?；谝陨戏治黾霸跀?shù)百余座冷卻塔上的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明：電動(dòng)風(fēng)機(jī)型無(wú)填 料噴霧冷卻塔的冷卻效果達(dá)到甚至優(yōu)于填料冷卻塔。尤其是在長(zhǎng)期運(yùn)行過程 中，因?yàn)閲婌F塔的運(yùn)行成本低，更加顯示出其優(yōu)越性。3 水動(dòng)風(fēng)機(jī) 冷卻塔水式擊是微型雙術(shù)冷卻塔，其核心技 機(jī)動(dòng)風(fēng)的水發(fā)公司開設(shè)備冷卻飛南京星 輪機(jī)，由水輪機(jī)取代電動(dòng)機(jī)作為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源， 使風(fēng)機(jī)由原來的電力驅(qū)動(dòng)改為水力 驅(qū)動(dòng)，其他與傳統(tǒng)的填料冷卻塔相同。 無(wú)電動(dòng)風(fēng)機(jī)型無(wú)填料噴霧冷卻塔與傳統(tǒng)的 填料冷卻塔相比，有兩點(diǎn)改進(jìn)，

12、一是取消填料，改為噴霧，二是取消電動(dòng)風(fēng)機(jī)， 改為水力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)。 星飛水動(dòng)風(fēng)機(jī) 冷卻塔與 無(wú)電動(dòng)風(fēng)機(jī)型無(wú)填料噴霧冷卻塔相比， 大 體相當(dāng)于只用了其第 二點(diǎn)改進(jìn)。所以可以說， 上面談到的傳統(tǒng)填料冷卻塔和無(wú)電動(dòng)風(fēng)機(jī)型無(wú)填料噴霧冷卻塔的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔同時(shí)具備。其結(jié)構(gòu)見圖 3。一篇與眾不同的評(píng)價(jià)文章工程籌備伊始，馮經(jīng)理就反復(fù)叮囑要注意采用新工藝新技術(shù)，所以我平常也注意搜集有關(guān)的信息與資料，早就注意到了無(wú)填料噴霧冷卻塔，看了十幾篇文章 都是給于肯定，并且很多用實(shí)例說明效果不錯(cuò)。 鑒于此，之前我就向公司領(lǐng)導(dǎo)推 薦此技術(shù)。后來看到一篇與眾不同的評(píng)價(jià)文章，指出面對(duì)無(wú)填料噴霧冷卻塔應(yīng)用 日益廣泛的局面

13、，要對(duì)它給出一個(gè)理性的客觀的定位，提出了一些存在的問題， 如上文一、2中談到的無(wú)電動(dòng)風(fēng)機(jī)型主要缺點(diǎn)就出自該文，一些觀點(diǎn)值得借鑒、思考，便于合理選用?，F(xiàn)將該文摘要如下：2、存在的主要問題要求進(jìn)塔水壓較高，因而水泵能耗較大。噴霧冷卻，由于不使用填料使全塔總阻 力下降，風(fēng)機(jī)能耗下降,為了獲得較好的霧化效果，進(jìn)塔水壓較填料塔高，進(jìn)塔主水 管處水壓常為0.120.15MPa,風(fēng)機(jī)能耗的下降不足以抵消水泵能耗的增高。因 此，噴霧塔比填料塔耗能略大。 在同等低進(jìn)塔水壓下，冷卻效果不如填料塔好。 技術(shù)市場(chǎng)混亂，缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范。國(guó)內(nèi)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的只有少數(shù)幾家企業(yè)，但技術(shù)上很不成熟的各式噴霧 裝置五花

14、八門，充溢市場(chǎng)。由于沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，優(yōu)劣情況往往難以判斷， 有些冷卻效果極差，使用壽命極短，使用戶企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也極大地妨 礙了無(wú)填料噴霧冷卻技術(shù)的推廣應(yīng)用。3、當(dāng)前急需研究的問題 研究低壓噴霧裝置，以期能在獲得較好霧化效果的同時(shí)，降低進(jìn)塔水壓。 研究配水裝置的結(jié)構(gòu)和布置方案，以盡可能減少進(jìn)水管網(wǎng)中的能量損失。 盡快建立無(wú)填料冷卻塔的行業(yè)試行標(biāo)準(zhǔn)試行設(shè)計(jì)規(guī)范,使無(wú)填料冷卻塔能像 填料塔一有章可循，有法可依,以規(guī)范技術(shù)市場(chǎng)。三、GWNT型無(wú)填料噴霧冷卻塔在濟(jì)鋼 焦化廠的實(shí)際應(yīng)用濟(jì)鋼焦化廠2004年10月份對(duì)4#冷卻塔進(jìn)行改造大修，選用GWNT噴霧冷1如表標(biāo)比指對(duì)取得良好效果，運(yùn)行，卻塔替代填料冷卻塔.GWNT 型無(wú)填料 噴霧 冷卻塔的的基本特征 :工作水壓在0.05MPaO.IOMPa（進(jìn)入裝置的水壓）,由于無(wú)填料，塔內(nèi)系統(tǒng)阻 力降至填料塔的二分之一 ,降溫效果優(yōu)于同類填料塔 ,風(fēng)機(jī)電機(jī)功率也比填料塔減 少 20%的電能。無(wú)填料重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便。飄水小、冷卻水量大、比 填料塔要提高 20%左右筆者 2007 年 6 月曾到濟(jì)鋼焦化廠走訪，了解到其使用效果確如文章介紹， 非常理想。當(dāng)時(shí)該廠正準(zhǔn)備再改造一座，現(xiàn)已完成。四 我