某廠一高爐循環(huán)水冷卻塔冷卻效果評(píng)價(jià)

某廠一高爐循環(huán)水冷卻塔冷卻效果評(píng)價(jià)（某廠股份有限公司能源部上海200941）摘要：某廠一高爐循環(huán)水冷卻塔自“85.9”投產(chǎn)以來(lái)，已使用了十幾年。本文通過(guò)對(duì)冷卻塔的冷卻效果的測(cè)試和評(píng)價(jià)，來(lái)確定冷卻塔是否滿足目前生產(chǎn)的需要。關(guān)鍵詞：循環(huán)水，冷卻塔，測(cè)試，評(píng)價(jià)Ligang(BaosteelEnergyDepartment，Shanghai，200941，China)Abstract：Baosteel№1BFcirculationthewatercoolingtowerissincethe"85.9"hurlproduces,havingusedformorethantenyears.Thistextpassestothetestofthecoolingresultofthecoolingtowerwithevaluate,thedemandthatmakesurewhethercoolingtowersatisfyornotthecurrentproduction.Keyphrase:Circulationwater,coolingtower,test,evaluation1引言目前某廠冷卻塔主要分為清循環(huán)和污循環(huán)兩大類，均在大氣濕球溫度28.2℃的條件下設(shè)計(jì)建造，清循環(huán)塔一般設(shè)計(jì)出水水溫≤33℃，溫差8℃，采用橫流機(jī)械抽風(fēng)塔，污循環(huán)塔設(shè)計(jì)溫差大多根據(jù)各單元生產(chǎn)負(fù)荷及工況決定，一般出水水溫控制在≤35℃。從目前冶煉區(qū)域19座冷卻塔（其中煉鐵三個(gè)高爐共5座17格冷卻塔，1930連鑄、1450連鑄以及電爐、轉(zhuǎn)爐煉鋼等共14座33格冷卻塔）運(yùn)轉(zhuǎn)情況來(lái)看：均不同程度存在著問(wèn)題。例如：漂水嚴(yán)重、收水器結(jié)構(gòu)不合理、布水槽嚴(yán)重漏水、冷卻塔冷效差、沒(méi)有充分發(fā)揮能力等等。據(jù)以上情況，前幾年我們選擇了一二座冷卻塔進(jìn)行了性能評(píng)估。但是由于近幾年氣溫以及生產(chǎn)工藝和產(chǎn)量的變化，目前冷卻塔的優(yōu)化運(yùn)行急需水處理專業(yè)工程技術(shù)人員對(duì)其做進(jìn)一步研究與探索。本次研究主要針對(duì)一高爐循環(huán)水冷卻塔進(jìn)行冷效測(cè)試，通過(guò)對(duì)進(jìn)、出口溫度及空氣干、濕球溫度的測(cè)試，來(lái)完成冷卻塔的冷效評(píng)價(jià)工作。2冷卻塔設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)2.1清循環(huán)冷卻塔：2.11共2座共5格，橫流式，混凝土結(jié)構(gòu)，其中三格于85年9月建成，運(yùn)行時(shí)間17年,單格處理能力：1800m3/h，總處理能力5400m3/h;另外1座共2格，于97年5月大修時(shí)新增，主要負(fù)責(zé)新增爐體上部冷卻水，單格處理能力：1500m3/h，總處理能力3000m3/h。清循環(huán)總處理能力：8400m3/h。2.12冷溫水槽：凈長(zhǎng)：冷水槽56.5m，溫水槽22.5m，總長(zhǎng)75.0、凈寬：17.7m、凈高：4.70m、總?cè)莘e約5240m3，總有效容積2880m3、風(fēng)筒高：2.1m冷卻塔主高：11.45m、風(fēng)機(jī)直徑：8m，3臺(tái)，其中一臺(tái)可變頻調(diào)速，轉(zhuǎn)速由冷水槽內(nèi)溫度計(jì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)、風(fēng)量：6558.7m3/h.臺(tái)、風(fēng)機(jī)功率：90Kw×8p×2臺(tái)（380.50Hz）2.13 新增冷卻塔：凈長(zhǎng)：水槽18m、凈寬：13.4m、凈高：7.2m、風(fēng)筒高：3.9m、風(fēng)機(jī)功率：90KW×2臺(tái)2.14溫水槽：是為了貯存用戶使用后溫度升高的回水，再由冷卻塔揚(yáng)送泵送入冷卻塔進(jìn)行冷卻而設(shè)置的，有效容積按照冷卻塔揚(yáng)送量10分鐘設(shè)計(jì)，即90m3/分×10分=900m3，實(shí)際有效容積836m3。2.15冷水槽設(shè)置在冷卻塔下部，與溫水槽一墻之隔，冷溫水槽之間設(shè)有連通管Φ1000mm，水可以從溫水槽自流到冷水槽，其有效容量按循環(huán)水供水20分鐘水量設(shè)計(jì)。實(shí)際有效容量為2044m3。2.2污循環(huán)：2.21污循環(huán)冷卻塔群由兩座冷卻塔組成，逆流式、玻璃鋼結(jié)構(gòu)。于89年改造增設(shè)，91年投入使用，單座處理能力400m3/h，總處理能力800m3/h。與清循環(huán)不同的是，污循環(huán)冷卻塔并無(wú)溫水槽和冷水槽，它是依靠揚(yáng)送泵將沉淀池中回水送到冷卻塔上冷卻，冷卻后的水自流入沉淀池，且污循環(huán)采用的部分冷卻，即50%回水進(jìn)行冷卻。3實(shí)際運(yùn)行狀況近幾年清循環(huán)水量一般在9000m3/h左右，與設(shè)計(jì)相比增加了600m3/h，從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，冷卻塔的能力基本上得到了正常發(fā)揮。污循環(huán)爐底冷卻情況由于近幾年高爐工藝發(fā)生了變化，對(duì)送水溫度的要求也越來(lái)越高，尤其在夏季比較突出，送水溫度時(shí)常滿足不了用戶的要求。因此需要通過(guò)對(duì)清循環(huán)、污循環(huán)冷卻塔進(jìn)行冷效測(cè)試，來(lái)確定冷卻塔在現(xiàn)在情況下能力是否可以進(jìn)一步提高，或進(jìn)行哪些改造提高冷卻能力，來(lái)滿足生產(chǎn)的需要。4測(cè)試情況本次測(cè)試一共進(jìn)行了2輪。第一輪時(shí)間從2000年2月14日到2月28日，主要是針對(duì)冬季以及春季期間的冷卻塔運(yùn)行工況進(jìn)行測(cè)試。第二輪時(shí)間從2000年7月3日到7月11日，主要是針對(duì)夏季高溫季節(jié)中的冷卻塔運(yùn)行工況進(jìn)行測(cè)試。本次研究測(cè)試了冷卻塔進(jìn)、出水溫，大氣濕球溫度等運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)用冷卻水量以及冷卻水溫對(duì)比法進(jìn)行計(jì)算從而對(duì)冷卻塔的能力進(jìn)行評(píng)價(jià)（這在《冷卻塔系統(tǒng)測(cè)試規(guī)范》中對(duì)冷卻塔的性能評(píng)價(jià)上是允許的）。本次研究沒(méi)有對(duì)冷卻塔進(jìn)行熱力特性性能的測(cè)試以及計(jì)算評(píng)估，也沒(méi)有對(duì)冷卻塔的漂水率、散熱特性以及噪聲做進(jìn)一步的評(píng)價(jià)。本次科研的測(cè)試時(shí)間間隔為24h，一天1次，數(shù)據(jù)見(jiàn)附錄。5數(shù)據(jù)計(jì)算5.1清循環(huán)（第一輪）（表1）項(xiàng)目設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工況進(jìn)塔空氣干球溫度度℃進(jìn)塔空氣濕球溫度度℃28.29.97進(jìn)塔水流量（t//h）1800進(jìn)塔水溫℃33.33出塔水溫℃3327.00風(fēng)機(jī)軸功率(kww)7268.4進(jìn)塔空氣流量(tt/h)2186.3汽水比1.21注：汽水比是根據(jù)設(shè)計(jì)工況中的進(jìn)塔空氣流量與進(jìn)塔水量的比值求得而成。計(jì)算實(shí)測(cè)進(jìn)塔空氣流量Gt和氣水比λtGt=1/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=2149.2/1710=1.26說(shuō)明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無(wú)變化，因此在計(jì)算中忽略。根據(jù)實(shí)測(cè)工況參數(shù)由辛普遜積分法計(jì)算特性數(shù)Ω't=2.22根據(jù)計(jì)算出的Ω't和λt在修正氣水比計(jì)算圖上求得b點(diǎn)，過(guò)b點(diǎn)作平行于設(shè)計(jì)塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于C點(diǎn)，其相應(yīng)的氣水比λc=1.203.03.02.52.0ΩⅡI圖2圖1圖2圖1bⅢc0.80.91.01.52.0λ評(píng)價(jià)計(jì)算：ηsQ=Gt/Qdλc=2149.2/（1800×1.20）×100%=99.5%5.2污循環(huán)（第一輪）（表2）項(xiàng)目設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工況進(jìn)塔空氣干球溫度度℃進(jìn)塔空氣濕球溫度度℃28.29.97進(jìn)塔水流量（t//h）800840進(jìn)塔水溫℃20.17出塔水溫℃3618.86風(fēng)機(jī)軸功率(kww)18.416.6進(jìn)塔空氣流量(tt/h)928汽水比1.16計(jì)算實(shí)測(cè)進(jìn)塔空氣流量Gt和氣水比λtGt=1/31/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=911/840=1.07說(shuō)明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無(wú)變化，因此在計(jì)算中忽略。根據(jù)實(shí)測(cè)工況參數(shù)由辛普遜積分法計(jì)算特性數(shù)Ω't=1.66根據(jù)計(jì)算出的Ω't和λt在修正氣水比計(jì)算圖上求得b點(diǎn)，過(guò)b點(diǎn)作平行于設(shè)計(jì)塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于圖2C點(diǎn)，其相應(yīng)的氣水比λc=1.05圖22.01.51.0Ω2.01.51.0ΩⅡIbcⅢ0.80.91.01.52.0λ評(píng)價(jià)計(jì)算：ηsQ=Gt/Qdλc=896/（800×1.05）×100%=106.67%5.3清循環(huán)清循環(huán)（第二輪）（表3）項(xiàng)目設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工況進(jìn)塔空氣干球溫度度℃進(jìn)塔空氣濕球溫度度℃28.227.8進(jìn)塔水流量（t//h）18001800進(jìn)塔水溫℃33.71出塔水溫℃3331.11風(fēng)機(jī)軸功率(kww)7267.5進(jìn)塔空氣流量(tt/h)2186.3汽水比1.21計(jì)算實(shí)測(cè)進(jìn)塔空氣流量Gt和氣水比λt1/31/32186.3（70/72）1/3=2164.2（t/h）λt=Gt/Qt=2164.2/1800=1.20說(shuō)明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無(wú)變化，因此在計(jì)算中忽略。根據(jù)實(shí)測(cè)工況參數(shù)由辛普遜積分法計(jì)算特性數(shù)Ω't=2.10圖3根據(jù)計(jì)算出的Ω't和λt在修正氣水比計(jì)算圖上求得b點(diǎn)，過(guò)b點(diǎn)作平行于設(shè)計(jì)塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于C點(diǎn)，其相應(yīng)的氣水比λc=1.19圖3圖33.02.52.03.02.52.0ΩⅡIbⅢc0.80.91.01.52.0λ評(píng)價(jià)計(jì)算：ηsQ=Gt/Qdλc=2164.2/（1800×1.19）×100%=101.3%5.4污循環(huán)（第二輪）（表4）：項(xiàng)目設(shè)計(jì)工況實(shí)測(cè)工況進(jìn)塔空氣干球溫度度℃進(jìn)塔空氣濕球溫度度℃27.8進(jìn)塔水流量（t//h）28.2840進(jìn)塔水溫℃80032.3出塔水溫℃3631.7風(fēng)機(jī)軸功率(kww)18.416.1進(jìn)塔空氣流量(tt/h)928汽水比1.16計(jì)算實(shí)測(cè)進(jìn)塔空氣流量Gt和氣水比λtGt=1/31/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=887/840=1.06說(shuō)明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無(wú)變化，因此在計(jì)算中忽略。根據(jù)實(shí)測(cè)工況參數(shù)由辛普遜積分法計(jì)算特性數(shù)Ω't=1.44根據(jù)計(jì)算出的Ω't和λt在修正氣水比計(jì)算圖上求得b點(diǎn)，過(guò)b點(diǎn)作平行于設(shè)計(jì)塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于圖4C點(diǎn)，其相應(yīng)的氣水比λc=1.10圖4圖42.01.51.0Ω2.01.51.0ΩⅡIbcⅢ0.80.91.01.52.0λ由附件提供的規(guī)程式進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算ηsQ=Gt/Qdλc=887.6/（800×1.10）×100%=100.86%6評(píng)價(jià)結(jié)論6.1清循環(huán)冷卻水主要冷卻爐體部分，回水溫度受環(huán)境溫度影響不大，從數(shù)據(jù)可以看出，冬季由于環(huán)境溫度較低，因此出水溫度要比夏季略低一些，但不影響冷卻塔的運(yùn)行。清循環(huán)冷卻塔從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，冬季評(píng)價(jià)指標(biāo)與夏季評(píng)價(jià)指標(biāo)均達(dá)到了95%以上，也就是說(shuō)，清循環(huán)冷卻塔實(shí)測(cè)冷卻能力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。6.2污循環(huán)系統(tǒng)冷卻水主要是冷卻爐底部分，由于冷卻水直接環(huán)境接觸，因此受環(huán)境溫度影響較大，冬季與夏季回水溫度相差較大，對(duì)冷卻塔冷卻能力的發(fā)揮帶來(lái)一定影響。從評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)看，污循環(huán)冷卻塔已達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，評(píng)價(jià)指標(biāo)均達(dá)到了95%以上，并且冬季達(dá)到了106.67%超過(guò)設(shè)計(jì)要求。6.3污循環(huán)只有50%的水量進(jìn)行冷卻，由于近幾年用戶生產(chǎn)工藝的變化，對(duì)送水水溫要求也越來(lái)越高，尤其在夏季這種矛盾比較突出。因此建議在條件允許的情況下增加一到兩座冷卻塔，以增加冷卻水量，提高冷卻塔的冷卻效率，來(lái)滿足生產(chǎn)的需要。7附錄7.1第一輪：（2月14日-2月28日）（表5）日期14日15日16日17日18日19日20日21日22日23日24日25日26日27日28日清循環(huán)進(jìn)水溫度℃363634323635363232353430303230出水溫度℃27.628.426.126.429.926.326.927.627.227.22625.626.427.326.1濕球溫度℃9987.5119.59.510.513156.58.51012.510溫差℃8.47.67.95.66.18.79.14.44.87.884.43.64.73.9污循環(huán)進(jìn)水溫度℃1718181820202022.523251919202320出水溫度℃15.517.216.617.219.218.719.320.921.42418.71717.620.919.3濕球溫度℃9987.5119.59.510.513156.58.51012.510溫差℃1.50.81.40.80.81.30.71.61.610.322.42.10.77.2第二輪：（7月3日-7月11日）（表6）日期3日4日5日6日7日8日9日10日11日清循環(huán)進(jìn)水溫度℃34.133.833.133.433.533.634.234.733出水溫度℃31.431.130.53131.13131.731.930.3濕球溫度℃2827.427.52728.528.127.22927.5溫差℃2.72.72.62.42.42.62.52.82.7污循環(huán)進(jìn)水溫度℃32.332.1323