王世輝

(唐山三友氯堿有限責(zé)任公司,河北 唐山 063305)

在化工企業(yè)中，冷卻塔是傳統(tǒng)的冷卻設(shè)備，它利用循環(huán)水系統(tǒng)的余壓，將用戶換熱后的循環(huán)回水送入冷卻塔頂部的布水管內(nèi)，然后通過布水管的噴頭，均勻地將循環(huán)水噴灑至填料上，循環(huán)水沿著填料向下流動，而冷卻塔四周的冷空氣自填料下方向上流動，此時，循環(huán)水與冷空氣之間產(chǎn)生熱交換，形成對循環(huán)水的降溫。并且，在塔頂上方的風(fēng)機(jī)將循環(huán)水蒸發(fā)的水蒸氣抽出，起到對循環(huán)水降溫的作用。冷卻塔結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在循環(huán)水的蒸發(fā)過程中，為了避免由于蒸發(fā)量過大造成循環(huán)水的損失，往往在布水管噴頭上方布置一層收水器，當(dāng)水蒸氣在上升過程中，收水器給上升氣流所攜帶的飄滴提供了一個可撞擊助表面，使水汽產(chǎn)生慣性分離，撞擊后的水摘由小變大，順著收水器落回填料層后流回塔內(nèi)。

1 原收水器

1.1 原收水器的形式

唐山三友氯堿有限公司(以下簡稱“唐山三友氯堿”)原冷卻塔在設(shè)計時，所用的收水器為S形收水器(如圖2所示)。該收水器由連接筋及S形波片組成，由于波片間隙過大(間隙達(dá)到20～30 mm)，且經(jīng)過多年使用，存在破損、老化的情況，在使用過程中，飄水量日益增加，大量的水滴被風(fēng)機(jī)抽走，然后散落于冷卻塔四周，對冷卻塔的墻體、護(hù)欄造成腐蝕。冬季，冷卻塔四周的道路經(jīng)常結(jié)冰，對過往行人帶來安全隱患。

圖1 冷卻塔工作原理示意圖

圖2 S形收水器

1.2 冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)

冷卻塔布水管位于水泥梁下方，用扁鋼將布水管固定。布水管噴頭距離布水管水平中心處約1 m，在布水管兩側(cè)均勻布置(噴頭沿布水管方向間距1 m)。塔內(nèi)共計布水管11根。冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 冷卻塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)

水泥梁間距為1.5 m，符合一般收水器的布置寬度；布水管噴頭位置距離水泥梁1.5 m，噴淋下來的水蒸氣上升，遇到收水器冷凝成水滴后，回落至冷卻塔內(nèi)，減少飄水。

2 新型收水器

2.1 飄水損失的形成

飄水損失主要是出塔空氣中帶出的小水滴(又稱飄滴)。由于風(fēng)筒內(nèi)風(fēng)機(jī)的強(qiáng)大抽力作用，填料中呈碎沫狀水滴被塔內(nèi)濕空氣帶到大氣中。且這部分損失對散熱幾乎不起作用,所以應(yīng)盡量避免。

2.2 新型收水器的優(yōu)勢

通過調(diào)查、分析，了解到一種新型收水器，即嵌套孔窩式立體三折向設(shè)計的收水器，具有較好的節(jié)水效果。其入風(fēng)角度和出風(fēng)角度均按照塔內(nèi)水蒸氣氣流方向而設(shè)計的，從而保證了冷卻塔空氣流場的均勻性，因此通風(fēng)阻力極小，飄水損失小，設(shè)計風(fēng)吹損失為循環(huán)水量的0.000 5%～0.001%。

2.3 塔內(nèi)布置效果

該收水器是PVC片材經(jīng)真空熱塑成型， 用溶性膠黏結(jié)成多片的組裝塊，可以實現(xiàn)冷卻塔內(nèi)腔平面全部覆蓋，且單片厚度≥0.45 mm，滿足強(qiáng)度要求。塔內(nèi)布置圖如圖4所示。

圖4 冷卻塔內(nèi)布置效果

3 效益測算

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

按照實際測算，收水器改造后,1臺冷卻塔的水量損失減少8 m3/h，5—10月循環(huán)水水量約為13 500 m3/h，開7臺風(fēng)機(jī)；1—4月和11—12月循環(huán)水量約為12 000 m3/h，開2臺風(fēng)機(jī)。

8 m3/h×7×24 h/d×184 d=247 296 m3;

8 m3/h×2×24 h/d×181 d=69 504 m3。

開發(fā)區(qū)工業(yè)用水補(bǔ)水價格為3.75元/m3，廠內(nèi)井水補(bǔ)水價格為6元/m3。

使用開發(fā)區(qū)工業(yè)用水補(bǔ)水時，每年節(jié)約費(fèi)用(247 296 m3+69 504 m3)×3.75元/m3≈118.8萬元。

使用井水補(bǔ)水時，每年節(jié)約費(fèi)用(247 296 m3+69 504 m3)×6元/m3≈190萬元。

因為在全年生產(chǎn)過程中，開發(fā)區(qū)工業(yè)用水和廠內(nèi)井水混合使用，故直接節(jié)約生產(chǎn)成本118.8萬～190萬元/a。

3.2 環(huán)境效益及安全效益

項目實施后，飄水量明顯減少。

風(fēng)機(jī)上端白霧減少，公司環(huán)保管理登上新臺階；塔上塔下無水滴聚集，冬季塔上及路面無結(jié)冰，消除安全隱患。