冷卻塔的基本知識

1、冷卻塔的作用   工業(yè)生產(chǎn)或制冷工藝過程中產(chǎn)生的廢熱，一般要用冷卻水來導(dǎo)走。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設(shè)備吸取廢熱使水溫升高，再排入江、河、湖、海，這種冷卻方式稱為直流冷卻。當(dāng)不具備直流冷卻條件時，則需要用冷卻塔來冷卻。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換，使廢熱傳輸給空氣并散**氣。 2、冷卻塔的分類 目前已經(jīng)被淘汰的冷卻塔型這里不再介紹，現(xiàn)還在使用的塔型，分類如下。 A、按通風(fēng)方式分 按通風(fēng)方式分有： 自然通風(fēng)冷卻塔   機(jī)械通風(fēng)冷卻塔   混合通風(fēng)冷卻塔。   B、按熱水和空氣的接觸方式分 按熱水和空氣的接觸方式分有： 濕式冷卻塔； 干式冷卻塔； 干濕式冷卻塔。  C、按熱水和空氣的流動方向分 按熱水和空氣的流動方向分有： 逆流式冷卻塔；   橫流（交流）式冷卻塔；   混流式冷卻塔。   D、其他型式的冷卻塔 其他型式有噴流式冷卻塔和用轉(zhuǎn)盤提水冷卻的冷卻塔。 各種冷卻塔簡述   自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔   這種填料的特點是，水淋過填料時，水的表面積比較固定；在水量增大時其表面積沒有多大變化，所以其淋水密度不宜太大，一般采用6～8（t／（Mh））。在高溫、高濕地區(qū)，氣壓較低，形成同樣的過塔氣量，需要更高的塔簡，所以對建造這種塔不利。自然通風(fēng)濕式冷卻塔建造費用高，運行費用低，隨著上石油價格的提高，機(jī)械運行費用相應(yīng)增加，自然通風(fēng)冷卻塔就顯得更經(jīng)濟(jì)，因而被采用的愈來愈多了。 自然通風(fēng)橫流濕式冷卻塔   這種塔的填料設(shè)置在塔簡外。熱水通過上水管，流配水池，他底設(shè)布水孔，孔距約50CM，下連噴嘴，將熱水灑到填料上冷卻后，進(jìn)入塔底水池，抽走重復(fù)使用?？諝鈴倪M(jìn)風(fēng)口水平向穿過填料，與水流方向正交，故稱橫流式或交流式?？諝獬鎏盍虾螅ㄟ^收水器，從塔街出口排出。在冷卻方式中；逆流式效率zui高，順流式效率zui差，橫流式居中。由于橫流冷卻方式效率比逆流式差，所以需要比逆流式大的填料體積，但通氣阻力較小，因此淋水密度可以加大到15～2Ot／（M?h）。橫流塔若采用薄膜式填料，則因耗材料太多而增加了塔的造價，所以現(xiàn)在多采用點滴式填料。使用點滴式填料的另一個好處是，淋水表面在大水量時有較大的增加，相應(yīng)地提高了冷卻效果。這種塔的塔筒內(nèi)是空的，氣流速度可以高一些，因此塔筒宜徑可以比同客量的逆流塔小，相應(yīng)降低了造價。 這種增施工場地不互相干擾，有利于施工。運行管理方便，但防冰凍性能不如逆流培，總造價一般比逆流塔低，但運行費用高 輔助通風(fēng)冷卻塔   機(jī)力通風(fēng)濕式冷卻塔   機(jī)械通風(fēng)濕式逆流冷卻塔分鼓風(fēng)式和抽風(fēng)式兩種。鼓風(fēng)式塔從塔底部進(jìn)風(fēng)口用風(fēng)機(jī)向塔內(nèi)鼓風(fēng)，現(xiàn)使用不多，其原理同抽風(fēng)式，不再介紹   機(jī)械進(jìn)風(fēng)橫流濕式冷卻塔   多風(fēng)機(jī)混式冷卻塔   多風(fēng)機(jī)冷卻塔即一座塔上安裝多臺風(fēng)機(jī).其原理與單風(fēng)機(jī)塔相同。這種塔的優(yōu)點是，占地小，投資少，包括低的建筑費用及管理費用。風(fēng)機(jī)之間對熱羽流有相互促進(jìn)作用，因而羽流上升高度大、不易形成熱空氣向進(jìn)風(fēng)口回流。由于風(fēng)機(jī)的互相干擾、總的抽風(fēng)量減小。 干式冷卻塔   干式冷卻難的熱水在散熱翅管內(nèi)流動，靠與管外空氣的溫差，形成接觸傳熱而冷卻。所以干式冷卻塔的特點是： ①沒有水的蒸發(fā)損失，也無風(fēng)吹和排污損失，所以干式冷卻塔適合于缺水地區(qū)，如我國的北方地區(qū)。因為沒有蒸發(fā)，所以也沒有但空氣從冷卻塔出口排出所造成的污染。 ②水的冷卻靠接觸傳熱，冷卻極限為空氣的干球溫度效率低，冷卻水溫高。 ③需要大量的金屬管（鋁管或鋼管），因此造價為同容量濕式塔的4～6倍。因干式冷卻塔有后兩點不利因素，所以在有條件的地區(qū)，應(yīng)盡量采用濕塔。干塔可以用自然通風(fēng)，也可以用機(jī)械通風(fēng)。以火電廠常用的干式冷卻塔為例，分為間接冷卻和直接冷卻兩類。間接冷卻是指用冷卻塔中冷卻后的水，送往凝汽器中冷卻由汽輪機(jī)井出的乏汽。直接冷卻是指不用凝汽器，將汽輪機(jī)排出的乏汽，用管道引冷卻塔直接冷卻，變?yōu)槟Y(jié)水，用水泵送回鍋爐重復(fù)使用。 干濕式冷卻塔   這種塔為濕式塔和干式塔的結(jié)合，也有的塔四面進(jìn)風(fēng)，相對兩邊為濕部；另外兩邊為干部。采用這種塔的目的，部分是為了省水，但大多數(shù)是為了消除從塔出口排出的飽和空氣的凝結(jié)，因而造成塔周圍的污染。     噴射型的冷卻塔     熱水通過壓力噴嘴噴向塔內(nèi)，成為散開的噴流體，同時將大量空氣帶入塔內(nèi)，熱水通過蒸發(fā)和接觸傳熱將熱量傳給空氣，冷卻后的水落集水池，空氣通過收水器后排出。這種塔不用填料和風(fēng)機(jī)，因而沒有風(fēng)機(jī)噪聲。處理水量可從每小時幾噸到幾百噸。 5、冷卻塔的設(shè)計與測試 冷卻塔是工業(yè)生產(chǎn)的輔助設(shè)備，是為工藝設(shè)備服務(wù)的。這就決定了冷卻塔的大小、型式及部件的組成必須適應(yīng)水統(tǒng)的要求和特點，也只有這樣，設(shè)計出的冷卻塔才有其經(jīng)濟(jì)及運行的合理性。 冷卻塔服務(wù)的工藝設(shè)備各行業(yè)有所不同，現(xiàn)在從工藝設(shè)備的差異來看冷卻塔的合理變化。民用冷卻塔所服務(wù)的對象都是制冷機(jī)，它要求冷卻塔的水溫是相同的，即：進(jìn)塔水溫37℃，出塔水溫32℃。所不同的是：制冷機(jī)的容量不同，不同的容量配不同大小水量的冷卻塔，民用塔的冷卻水量與其它工業(yè)冷卻水量相比較小。這就決定了民用塔可以做成標(biāo)準(zhǔn)型塔，為提益，民用塔的適用氣溫分成了兩個檔次，即：南方設(shè)計氣溫按濕球溫度為28℃；北方按濕球溫度為27℃。 電力行業(yè)的工藝設(shè)備都是汽輪機(jī)，它對冷卻塔的水溫要求都是按夏季0%保證率時，出塔水溫不超出33℃，水溫差因地因機(jī)組有所不同。與民用塔相比它的冷卻水量大的多，這就決定了不同的發(fā)電機(jī)組配套不同大小的冷卻塔，同一機(jī)組在不同地理位置配的冷卻塔的大小也應(yīng)不同。以常用的200MW機(jī)為例，其冷卻水量為36000t/h左右，在北京地區(qū)(濕球溫度為：24.4℃)配4500平方米自然通風(fēng)冷卻塔。同樣的機(jī)組在山西的大同(濕球溫度為：1.0℃)需配用塔的淋水面積僅需3000平方米。山西和北京都地處北方，若僅按民用塔的劃分標(biāo)準(zhǔn)，大同就要多投入1500平方米的冷卻塔投資。 而冶金、石油、石油化工以及其它工業(yè)領(lǐng)域的工藝設(shè)備千差萬別，其不僅對水溫的要求差別較大，而所需冷卻水量的大小也都各不一樣。 因此，只有針對不同的工藝統(tǒng)特點，進(jìn)行該統(tǒng)的冷卻塔的量體裁衣式的非標(biāo)設(shè)計，哪怕是個別部件的非標(biāo)設(shè)計才是合理的、經(jīng)濟(jì)的。 上述情況是從不同的工藝統(tǒng)來認(rèn)識冷卻塔非標(biāo)設(shè)計的必要性的，另一方面結(jié)合我國的國情，新建項目減少，改造項目卻增多，這時地皮的占用的多少也越來越被重視。有許多工程項目的冷卻塔在總圖上不易找到位置，對于這種情況，冷卻塔必須服從總圖的要求，同時還要完成冷卻任務(wù)。這種情況下，冷卻塔必須根據(jù)現(xiàn)埸的地形進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計來滿足工藝和地形的要求。 冷卻塔的工藝設(shè)計關(guān)鍵是緊抓主要矛盾 近年來大家都較注重冷卻塔填料的質(zhì)輕，因此，塑料淋水填料有較大的發(fā)展，很多單位開發(fā)出了多種不同的塑料淋水填料，一種比一種散熱效果好。在冷卻塔的設(shè)計時，設(shè)計員都選用熱力特性高的淋水填料，而其它一些散熱性能差的塑料或其它材質(zhì)的淋水填料受到了冷落。這種作法是對的，但不全面，而在有些情況下是錯誤的。 冷卻塔整塔設(shè)計：根據(jù)工程的工期、水量、水溫、埸地條件及水質(zhì)情況，在塔的總體設(shè)計上需要作如下的考慮： A、冷卻塔的基本結(jié)構(gòu)采用砼結(jié)構(gòu)放置在地面上，這樣塔的基本結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固結(jié)實并且維護(hù)方便。 B、冷卻塔的配水誼采用槽管結(jié)合的方式，這樣可以減小冷卻塔的塔內(nèi)進(jìn)風(fēng)阻力，使風(fēng)機(jī)的效能發(fā)揮更好，因而整塔冷效提高。 C、風(fēng)機(jī)直徑要有所增大，從而改善塔內(nèi)的風(fēng)速分布情況，提高了塔的冷效。 D、由于有以上總體設(shè)計的幾方面改進(jìn)，塔的平面尺寸比常用的風(fēng)機(jī)直徑的砼塔有所減小。這樣節(jié)省了占地同時減小了造價。 爐體水統(tǒng)冷卻塔塔芯設(shè)計 爐體水統(tǒng)的特點是：爐體水統(tǒng)為凈水統(tǒng)，水質(zhì)相對較好，另一方面，水溫的要求比較高。 根據(jù)這個特點塔的填料、淋水及收水作如下選擇。這個水統(tǒng)的主要矛盾是散熱。 A、填料：填料采用質(zhì)輕的PVC填料。這種填料的熱力阻力綜合性能好，它的結(jié)構(gòu)剛度也強(qiáng)。常期使用可以不變型，從而能保持其性能。 B、噴頭：選用多層流噴頭。目前常用的噴頭是反射三型噴頭，該噴頭的配水比較均勻，但它的缺點是下面的濺水盤易掉，造成配水不均。故需對反射三型噴頭進(jìn)行改進(jìn)，研制多層流噴頭。 C、收水器：選用常用的波160-45填料。 水沖渣水統(tǒng)冷卻塔塔芯設(shè)計：水沖渣統(tǒng)的冷卻水特點：熱水溫度高達(dá)70℃、水質(zhì)是有鐵渣的濁水。這個水統(tǒng)主要矛盾是水溫高，而出塔水溫要求低。 冷卻塔的測試目的:冷卻塔的測試目的有兩個，一是考核冷卻塔是否達(dá)到設(shè)計能力，是反應(yīng)供貨商對用戶是否提供了性能合格的冷卻塔，稱為考核測試；二是通過測試得到塔的熱力特性，積累實測資料，服務(wù)設(shè)計，提高設(shè)計水平，稱為性能測試。 冷卻塔測試的幾個必須測試參數(shù):無論是冷卻塔的考核測試還是冷卻塔的性能測試以下參數(shù)是必須測試的:冷卻塔的水量、進(jìn)塔空氣的干濕球溫度、大氣壓、進(jìn)出塔的水溫。 測試上述幾個參數(shù)一般可以回答，冷卻塔能否達(dá)到設(shè)計能力。隨著冷卻塔技術(shù)的不斷完善，冷卻塔的供貨商應(yīng)能提供精度相對較高的冷卻塔運行曲線簇。通過測試上述幾個參數(shù)與運行曲線作比較，即可回答冷卻塔是否達(dá)到設(shè)計要求。