李長(zhǎng)寬

(中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司遼寧北方分公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003)

受國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排政策的影響，同時(shí)也由于設(shè)備制造和材料科學(xué)的進(jìn)步，火電廠單機(jī)容量有了跨越式的提高，急需開(kāi)展相關(guān)研究工作，以解決工程設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，滿足工程建設(shè)的需要。

1 冷卻塔分類和比較

在冷卻構(gòu)筑物中，冷卻塔形式最多，構(gòu)造最為復(fù)雜。按照通風(fēng)方式分類，有自然通風(fēng)冷卻塔和機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。按照熱水和空氣的接觸方式分類，有濕式冷卻塔(敞開(kāi)式)、干式冷卻塔(密閉式)和干濕(混合)式冷卻塔。按照熱水和空氣的流動(dòng)方向分類，有逆流式冷卻塔和橫流式冷卻塔[1-2]。

按熱水和空氣的流動(dòng)方向分有逆流式冷卻塔、橫流式冷卻塔、混流式冷卻塔。逆流式冷卻塔中水自上而下，空氣自下而上，橫流式冷卻塔中水自上而下，空氣從水平方向流入。逆流塔阻力大，冷卻效果好，占地小，價(jià)格相對(duì)較高；橫流塔阻力小，冷卻效果相對(duì)較差，占地相對(duì)較大，價(jià)格相對(duì)便宜。橫流冷卻效果比逆流差，但是易維護(hù)，一般動(dòng)力消耗低。逆流式冷卻塔和橫流式冷卻塔比較分析見(jiàn)表1。

表1 逆流式冷卻塔和橫流式冷卻塔比較分析

2 冷卻塔風(fēng)機(jī)的選擇計(jì)算

2.1 風(fēng)速

空氣動(dòng)力計(jì)算的目的是根據(jù)風(fēng)量計(jì)算全塔通風(fēng)阻力，選擇合適風(fēng)機(jī)或驗(yàn)算所選風(fēng)機(jī)是否符合要求[3-4]。機(jī)械通風(fēng)冷卻塔可根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量或從工作點(diǎn)求得的氣水比計(jì)算出風(fēng)量，按式(1)計(jì)算風(fēng)速：

(1)

式中：vi為空氣通過(guò)冷卻塔各部位的流速，m/s;G為進(jìn)入冷卻塔的風(fēng)量，kg/h；Fi為空氣通過(guò)冷卻塔各部位時(shí)的橫截面積，m2；ρm為冷卻塔內(nèi)濕空氣的平均密度，kg/m3。

2.2 空氣阻力

冷卻塔空氣阻力包括淋水填料阻力和塔體阻力兩部分。塔體阻力計(jì)算公式見(jiàn)式(2)：

(2)

式中：Hi為各部位氣流阻力損失，Pa;εi為各部位局部阻力系數(shù)。

2.3 通風(fēng)機(jī)選擇

根據(jù)空氣體積流量和總阻力值，選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)，并從風(fēng)機(jī)特性曲線上選定風(fēng)機(jī)葉片的安裝角度。風(fēng)機(jī)配備的電機(jī)功率按式(3)計(jì)算：

(3)

式中：GP為將空氣重量流量換算成的風(fēng)量，m3/s;H為實(shí)際工作壓力，Pa；η1為風(fēng)機(jī)機(jī)械效率，%；η2為風(fēng)機(jī)效率；B為電機(jī)安全系數(shù)，B=1.15～1.20。

3 循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定基本指標(biāo)

循環(huán)冷卻水水質(zhì)穩(wěn)定處理效果的兩個(gè)基本指標(biāo)是腐蝕率和污垢熱阻，分別反映水的腐蝕、結(jié)垢的微生物所造成的影響。

3.1 腐蝕率

3.1.1 均勻腐蝕

腐蝕率表示金屬的腐蝕速度，其物理意義是：如果金屬表面各處的腐蝕是均勻的，則金屬表面每年的腐蝕深度以mm表示，即為腐蝕速率。

腐蝕率可用失重法測(cè)定，即將金屬材料試件掛在熱交換器冷卻水中的某個(gè)部位，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，由試驗(yàn)前后的試片質(zhì)量差計(jì)算出年平均腐蝕深度，腐蝕率CL見(jiàn)式(4)：

(4)

式中：CL為腐蝕率，mm/a；P0為腐蝕前的金屬質(zhì)量，g；P為腐蝕后的金屬質(zhì)量，g；ρ為金屬密度，g/cm3；F為金屬與水接觸面積，m2；t為腐蝕作用時(shí)間，h。

3.1.2 局部腐蝕(點(diǎn)蝕)

對(duì)于局部腐蝕，如點(diǎn)蝕，通常用“點(diǎn)蝕系數(shù)”反映點(diǎn)蝕的危害程度。點(diǎn)蝕系數(shù)是金屬最大腐蝕深度與平均腐蝕深度之比。點(diǎn)蝕系數(shù)越大，對(duì)金屬危害越大。

3.1.3 緩蝕率

經(jīng)水質(zhì)處理后使腐蝕率降低的效果稱為緩蝕率，用η表示，見(jiàn)式(5)：

(5)

式中：C0為循環(huán)水處理前的腐蝕率，mm/a；CL為循環(huán)水處理后的腐蝕率，mm/a。

3.2 污垢熱阻

熱阻為傳熱系數(shù)的倒數(shù)。熱交換器傳熱面上由于結(jié)垢及污垢沉積使得傳熱系數(shù)下降，從而使熱阻增加，此熱阻稱為“污垢熱阻”。傳熱系數(shù)倒數(shù)之差見(jiàn)式(6)：

(6)

式中：Rt為即時(shí)污垢熱阻，m2·h·℃/kJ；K0為傳熱表面清潔(未結(jié)垢)所測(cè)得的總傳熱系數(shù)，kJ/(m2·h·℃)；ψt為結(jié)垢后傳熱效率降低的百分?jǐn)?shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

冷卻塔是大型工業(yè)循環(huán)水場(chǎng)中最重要的設(shè)備，是工業(yè)水循環(huán)使用的根本保障。如今大力提倡循環(huán)經(jīng)濟(jì)，有越來(lái)越多的企業(yè)和用戶開(kāi)始重視和關(guān)注冷卻塔技術(shù)的研究和發(fā)展，本文可為其提供參考。