于同山
摘 要:選擇一個(gè)高效率的冷卻塔,延長(zhǎng)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(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)詳細(xì)介紹了冷卻塔常見(jiàn)技術(shù)問(wèn)題中的選型、電機(jī)控制、填料等問(wèn)題的解決方案,用案例和數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)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(dòng)接觸后進(jìn)行冷熱交換產(chǎn)生蒸汽,蒸汽揮發(fā)帶走熱量達(dá)到對(duì)流、輻射和蒸發(fā)散熱傳熱等原理來(lái)散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的余熱來(lái)降低水溫的蒸發(fā)散熱裝置,以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行,裝置一般為桶狀,故名為冷卻塔。冷卻塔是集空氣熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、生物化學(xué)、材料學(xué)、動(dòng)、靜態(tài)結(jié)構(gòu)力學(xué)等多種學(xué)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(yīng)綜合的過(guò)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(fēng)方式來(lái)分的話把利用內(nèi)外空氣密度差實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)的稱為自然通風(fēng),把利用抽風(fēng)式和鼓風(fēng)式的稱為機(jī)械通風(fēng);冷卻塔按水和空氣的流動(dòng)方向來(lái)分,把風(fēng)向與水向相反的稱為逆流式,把風(fēng)向與水向相垂直的稱為橫流。本文以逆流和橫流來(lái)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)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(jiǎn)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(fēng)向、風(fēng)速及環(huán)境影響大,易熱回流,填料受陽(yáng)光照射易老化,適用空間開闊或散熱良好的地方,如機(jī)場(chǎng),市郊的大學(xué)城項(xiàng)目等;
常規(guī)逆流塔構(gòu)造復(fù)雜一些,制造成本高一些,清洗填料工作量大一點(diǎn),維護(hù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)需上塔頂,有淋水噪聲,飄水率高一些,但環(huán)境適應(yīng)性好、抗熱回流能力強(qiáng)、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?yàn)檫@兩種塔型各有特點(diǎn),所以我國(guó)目前不同的生產(chǎn)廠家都同時(shí)生產(chǎn)橫流和逆流塔以滿足項(xiàng)目客戶不同要求。
二、冷卻塔選型注意事項(xiàng)
1.選擇質(zhì)量過(guò)硬的品牌。質(zhì)量經(jīng)過(guò)專業(yè)相關(guān)部門檢測(cè)檢驗(yàn)是至關(guān)重要的一個(gè)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(xiàng)目要求的材料。選擇冷卻塔材料時(shí)是選擇玻璃鋼還是鍍鋅鋼,抑或不銹鋼要考慮項(xiàng)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(xiàng)目對(duì)面板、框架、緊固件、填料這些細(xì)節(jié)材料的要求。不同的材料各有優(yōu)缺點(diǎn),比如玻璃鋼制品,報(bào)廢后本身的毒性會(huì)釋放出污染填埋的土壤,況且在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)釋放苯類毒氣。鍍鋅鋼雖然有回收價(jià)值,具有傳熱較快、機(jī)械壽命長(zhǎng)、阻燃性好的特點(diǎn),但是不耐酸、不抗氧化;不銹鋼主要優(yōu)點(diǎn)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(jìn)風(fēng)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,其冷卻能力越小;反之,逼近度越大,其冷卻能力越大。一般的進(jìn)出水溫差是按標(biāo)準(zhǔn)工況條件設(shè)計(jì)的,進(jìn)水溫度為37度,濕球溫度為28度,出水溫度為32度,當(dāng)濕球溫度變化時(shí),進(jìn)出口水溫也會(huì)變化進(jìn)而使得逼近度和制冷量都發(fā)生變化,因此,選用時(shí)要密切復(fù)核該參數(shù)是否滿足要求。比如冷卻100噸水時(shí),如果逼近度為3就需要選擇標(biāo)準(zhǔn)型為125噸的冷卻塔,只有當(dāng)逼近度為4時(shí)才可以選用標(biāo)準(zhǔn)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(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力也就不同,將逆流和橫流的的抗熱回流能力進(jìn)行對(duì)比的話,最好的是鼓風(fēng)式逆流冷卻塔,其次是下側(cè)進(jìn)風(fēng)逆流式。
5.使用及維護(hù)問(wèn)題。按照廠家的規(guī)定,冷卻塔在使用過(guò)程中需定期進(jìn)行維護(hù),其中包括定期清洗,但是用戶很少能做到這點(diǎn),這是冷卻塔效率低的一個(gè)主要原因,冷卻塔使用到一定年限后,傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的靈敏性變差,填料里的雜質(zhì)降低了效率,更為嚴(yán)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(yíng)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(xì)菌在冷卻塔運(yùn)行時(shí)隨水飄出而進(jìn)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(wèn)題,熱回流的存在會(huì)影響運(yùn)行時(shí)的熱力性能。采用一字排列時(shí)排列臺(tái)數(shù)越多,熱回流越嚴(yán)重;多排布置時(shí),就算相距的距離不遠(yuǎn),也會(huì)使冷卻塔的熱力性能在惡化氣象情況下會(huì)有相當(dāng)大程度的衰減,冷卻塔實(shí)際運(yùn)行的進(jìn)風(fēng)濕球溫度大于設(shè)計(jì)運(yùn)行環(huán)境的計(jì)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(yàn)很多施工單位大多采用一臺(tái)冷水機(jī)組需多臺(tái)冷卻塔時(shí)優(yōu)選用2臺(tái),當(dāng)單機(jī)制冷量較大時(shí)選用3臺(tái)。置于冷卻塔排列的列數(shù)一般不要超過(guò)2,當(dāng)然當(dāng)空間足夠開闊時(shí)可考慮3列,但是會(huì)出現(xiàn)伴隨熱回流的集水盤水力平衡方面的問(wèn)題。
三、冷卻塔的電機(jī)控制及電機(jī)功率性能
當(dāng)冷卻塔采用雙速電機(jī)時(shí),由于電機(jī)體積重量加大,結(jié)構(gòu)件需相應(yīng)加強(qiáng)的同時(shí);控制回路數(shù)應(yīng)增加一倍;還要配置非標(biāo)溫控件,單雙速電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)節(jié)能效果不明顯,而且初投資的費(fèi)用較高,現(xiàn)階段不太主張采用。
當(dāng)冷卻塔采用智能溫控變頻控制時(shí),可使得運(yùn)行漂水的費(fèi)用降低,而且運(yùn)行的噪聲也明顯低于雙速電機(jī)的,具有自動(dòng)化程度高,性價(jià)比高,延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命,并且啟停平緩。從國(guó)標(biāo)噪聲限值來(lái)看,增加風(fēng)機(jī)數(shù)量采用小風(fēng)機(jī)組合并不能降低多少滿負(fù)荷時(shí)運(yùn)行的噪聲值。
品質(zhì)過(guò)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(huì)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(biāo)準(zhǔn)工況下處理水量200T的冷卻塔電機(jī)功率來(lái)說(shuō),按新國(guó)標(biāo)GB/T 7190.1-2008的要求:冷卻塔的耗電比要小于0.035Kw/m3/h,即標(biāo)準(zhǔn)工況下,處理水量200T的冷卻塔電機(jī)功率應(yīng)在小于7Kw或在7Kw左右,但是目前市場(chǎng)上制造綜合性能好的冷卻塔可以達(dá)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(lán)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(qiáng),目前用于中高溫冷卻塔填料。
改性pvc填料呈現(xiàn)黑色是因?yàn)樘砑恿诵阅軆?yōu)良的防紫外光劑,黑色的淋水填料片比藍(lán)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(dá)到難燃 B1級(jí),檢測(cè)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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