于同山
摘 要:選擇一個高效率的冷卻塔,延長冷卻塔的使用壽命,盡可能減少熱回流現(xiàn)象的產(chǎn)生,這些都是使用冷卻塔的客戶最基本的要求,本文根據(jù)多年的實際施工經(jīng)驗詳細介紹了冷卻塔常見技術(shù)問題中的選型、電機控制、填料等問題的解決方案,用案例和數(shù)據(jù)來驗證理論。
關(guān)鍵詞:冷卻塔逼近度;填料
冷卻塔是用水作為循環(huán)冷卻劑,從一系統(tǒng)中吸收熱量排放至大氣中,以降低水溫的裝置;其冷是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產(chǎn)生蒸汽,蒸汽揮發(fā)帶走熱量達到對流、輻射和蒸發(fā)散熱傳熱等原理來散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的余熱來降低水溫的蒸發(fā)散熱裝置,以保證系統(tǒng)的正常運行,裝置一般為桶狀,故名為冷卻塔。冷卻塔是集空氣熱力學、動力學、流體力學、生物化學、材料學、動、靜態(tài)結(jié)構(gòu)力學等多種學科為一體的綜合成果產(chǎn)品。水作為介質(zhì)為多變量的函數(shù),冷卻更是多因素,多變量與多效應綜合的過程。
冷卻塔的種類很多,按空氣與水接觸的方式有干式和濕式以及二者結(jié)合的干濕式,我們常常把空氣與水直接接觸的稱為濕式,把水與空氣間接接觸的稱為干式;冷卻塔按通風方式來分的話把利用內(nèi)外空氣密度差實現(xiàn)空氣流動的稱為自然通風,把利用抽風式和鼓風式的稱為機械通風;冷卻塔按水和空氣的流動方向來分,把風向與水向相反的稱為逆流式,把風向與水向相垂直的稱為橫流。本文以逆流和橫流來進行對比說明。
一、方形橫流冷卻塔和方形逆流冷卻塔的優(yōu)劣
橫流塔構(gòu)造較簡潔,制造成本低,維修清洗方便,淋水噪聲低,飄水低,但熱力性能受風向、風速及環(huán)境影響大,易熱回流,填料受陽光照射易老化,適用空間開闊或散熱良好的地方,如機場,市郊的大學城項目等;
常規(guī)逆流塔構(gòu)造復雜一些,制造成本高一些,清洗填料工作量大一點,維護傳動機構(gòu)需上塔頂,有淋水噪聲,飄水率高一些,但環(huán)境適應性好、抗熱回流能力強、熱力性能相比橫流冷卻塔穩(wěn)定,受環(huán)境及氣候影響小些,適用于環(huán)境空間受限制的地方;
因為這兩種塔型各有特點,所以我國目前不同的生產(chǎn)廠家都同時生產(chǎn)橫流和逆流塔以滿足項目客戶不同要求。
二、冷卻塔選型注意事項
1.選擇質(zhì)量過硬的品牌。質(zhì)量經(jīng)過專業(yè)相關(guān)部門檢測檢驗是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié),口碑好的品牌往往得到了使用者的信任。
2.選擇適合項目要求的材料。選擇冷卻塔材料時是選擇玻璃鋼還是鍍鋅鋼,抑或不銹鋼要考慮項目的要求,比如防腐、耐高溫要求的要考慮高溫填料,其次還要根據(jù)項目對面板、框架、緊固件、填料這些細節(jié)材料的要求。不同的材料各有優(yōu)缺點,比如玻璃鋼制品,報廢后本身的毒性會釋放出污染填埋的土壤,況且在生產(chǎn)過程中也會釋放苯類毒氣。鍍鋅鋼雖然有回收價值,具有傳熱較快、機械壽命長、阻燃性好的特點,但是不耐酸、不抗氧化;不銹鋼主要優(yōu)點是耐腐蝕、耐高溫,但是成本高不耐堿性介質(zhì)的腐蝕。
3.冷卻塔逼近度的確定。冷卻塔逼近度為冷卻塔出水溫度與進風濕球溫度之差。逼近度直接影響冷卻塔的制冷量,逼近度越小,其冷卻能力越?。环粗?,逼近度越大,其冷卻能力越大。一般的進出水溫差是按標準工況條件設計的,進水溫度為37度,濕球溫度為28度,出水溫度為32度,當濕球溫度變化時,進出口水溫也會變化進而使得逼近度和制冷量都發(fā)生變化,因此,選用時要密切復核該參數(shù)是否滿足要求。比如冷卻100噸水時,如果逼近度為3就需要選擇標準型為125噸的冷卻塔,只有當逼近度為4時才可以選用標準型100噸的冷卻塔。
4.冷卻塔結(jié)構(gòu)形式的確定。冷卻塔結(jié)構(gòu)形式不同對環(huán)境的適應能力也就不同,將逆流和橫流的的抗熱回流能力進行對比的話,最好的是鼓風式逆流冷卻塔,其次是下側(cè)進風逆流式。
5.使用及維護問題。按照廠家的規(guī)定,冷卻塔在使用過程中需定期進行維護,其中包括定期清洗,但是用戶很少能做到這點,這是冷卻塔效率低的一個主要原因,冷卻塔使用到一定年限后,傳動機構(gòu)的靈敏性變差,填料里的雜質(zhì)降低了效率,更為嚴重的塔中循環(huán)水的水溫(約20—32℃)加上周圍潮濕的環(huán)境以及不斷濃縮而形成的營養(yǎng)液,都為肺親和性菌在冷卻塔里繁殖提供了條件,這種細菌在冷卻塔運行時隨水飄出而進入大氣中,如被人們吸入,便易被感染。
6.冷卻塔的布置。冷卻塔的布置大多采用一字排列或多排布置,不管哪一種形式都存在著熱回流問題,熱回流的存在會影響運行時的熱力性能。采用一字排列時排列臺數(shù)越多,熱回流越嚴重;多排布置時,就算相距的距離不遠,也會使冷卻塔的熱力性能在惡化氣象情況下會有相當大程度的衰減,冷卻塔實際運行的進風濕球溫度大于設計運行環(huán)境的計算濕球溫度,亦即形成塔群較大熱回流。根據(jù)多年的經(jīng)驗很多施工單位大多采用一臺冷水機組需多臺冷卻塔時優(yōu)選用2臺,當單機制冷量較大時選用3臺。置于冷卻塔排列的列數(shù)一般不要超過2,當然當空間足夠開闊時可考慮3列,但是會出現(xiàn)伴隨熱回流的集水盤水力平衡方面的問題。
三、冷卻塔的電機控制及電機功率性能
當冷卻塔采用雙速電機時,由于電機體積重量加大,結(jié)構(gòu)件需相應加強的同時;控制回路數(shù)應增加一倍;還要配置非標溫控件,單雙速電機在低速運行時節(jié)能效果不明顯,而且初投資的費用較高,現(xiàn)階段不太主張采用。
當冷卻塔采用智能溫控變頻控制時,可使得運行漂水的費用降低,而且運行的噪聲也明顯低于雙速電機的,具有自動化程度高,性價比高,延長電機使用壽命,并且啟停平緩。從國標噪聲限值來看,增加風機數(shù)量采用小風機組合并不能降低多少滿負荷時運行的噪聲值。
品質(zhì)過硬的產(chǎn)品往往都很注重制造理念,在產(chǎn)品的能耗、水漂、噪音方面都會提出較高的要求,真正做到綜合成本最低但質(zhì)優(yōu)。比如標準工況下處理水量200T的冷卻塔電機功率來說,按新國標GB/T 7190.1-2008的要求:冷卻塔的耗電比要小于0.035Kw/m3/h,即標準工況下,處理水量200T的冷卻塔電機功率應在小于7Kw或在7Kw左右,但是目前市場上制造綜合性能好的冷卻塔可以達到4Kw至5.5Kw。
四、冷卻塔填料顏色
冷卻塔填料的顏色,目前有藍色、綠色、黑色、白色等,材質(zhì)大多是改性PVC或PP-聚丙烯塑料;常規(guī)冷卻塔填料為改性PVC(聚氯乙烯),主要用于40度以下冷卻塔填料中;改性PP填料因耐高溫性強,目前用于中高溫冷卻塔填料。
改性pvc填料呈現(xiàn)黑色是因為添加了性能優(yōu)良的防紫外光劑,黑色的淋水填料片比藍色和綠色的耐老化性能好,pp填料的顏色大多是白色或透明色。目前性能最好的冷卻塔橫流或逆流塔填料大都是阻燃型改性PVC塑料,氧指數(shù)一般不低于32%,阻燃性能達到難燃 B1級,檢測值為36.3%;高溫冷卻塔填料PP塑料的氧指數(shù)一般在17.4-18.5%,屬易燃材料。
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