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      水動風機冷卻塔

      發布日期:2017-01-17   點擊數: 1492

      水輪機冷卻塔改造的基本原則和條件

      水動風機冷卻塔問世以來,首先用于對已有的電動風機冷卻塔的改造中。改造的基本原則和條件為:

      1. 不改變原來的設計水量和風量

      冷卻塔根據設計的冷卻水量,按設計的氣象參數、進出塔水溫差Δt、氣水比λ等,計算出設計風量G ,確定風機直徑和配用的電動機功率等。則改用水輪機驅動風機后,在冷卻水量保持不變的前提下,仍達到原來的冷卻風量和冷卻效果。也就是說,采用的水輪機軸功率達到原來配用的電動機功率,則風機的轉速、風量、冷效等均能達到。

      2 .冷卻塔的部件、結構保持不變

      無論是圓形逆流式機械通風冷卻塔,還是組合式方形逆橫式機械通風冷卻塔,其塔體都由上殼體(風筒及收縮段)、中殼體和進風口(窗)、底盤組成。塔體內自上而下為:風機支架(位于風筒頂部)、風機、收水器、布水(配水)系統、填料、填料支架。原電動機及傳動減速系統設在風筒外部(注:小型塔電動機在風機支架正中立軸安裝,與風機軸連接,同步旋轉),進、出塔水管設在塔內正中,F改造采用的水輪機設在風機與收水器之間(見圖8-11 ,圖中收水器未繪出,應在布水系統上面),水輪機體積小,安裝較方便,進水管可由原正中進入,也可在收縮段從外部水平進入?梢,冷卻塔原來的結構和部件基本均沒有改變,改造的工作量小,較方便簡單。

      3. 利用原有的提升水泵,不增加揚程

      原冷卻塔的提升水泵,是根據設計水量和需要的揚程(壓力)選用的,并考慮多方面的因素和選泵的實際情況,選用的水泵一般均有較富余的水頭。在電動機驅動風機的冷卻塔中,這部分富余水頭未被利用,實際上是被浪費了,F利用這部分水泵的富余水頭來推動水輪機驅動風機,達到相同的軸功率、轉速和風量,沒有調換水泵和增加揚程。如果水泵的富余水頭雖然能推動水輪機,但達不到軸功率(也達不到轉速和風量),則該塔就不能改造,即不能用水輪機代替電動機驅動風機。否則要調換揚程高的水泵,那么就不一定經濟和省電。

      4. 達到節能省電、降低噪聲、便于維護管理的目的

      利用水泵的富余水頭來推動水輪機驅動風機的首要目的是省去電動機、節省電耗、降低運行成本,同時達到降低冷卻塔噪聲和便于維護管理的目的。

      上述4 個方面的基本原則和條件,是相輔相成的,包含著對冷卻塔改造的出發點、動機和目的。

      水動風機冷卻塔的實踐

      利用水輪機驅動冷卻塔風機問世以來,首先用于對現有冷卻塔(通常稱為老塔)的改造中,至今已改造了100 多臺,多數為圓形逆流式玻璃鋼機械通風冷卻塔,部分為方形組合式逆橫流式玻璃鋼機械通風冷卻塔。其中有民用塔和工業塔,有標準型(低溫)塔和中溫塔,不少塔改造至今已運行3 年以上,一切正常,均達到了4 條原則中的第4 條目的,用戶普遍感到滿意。為更清楚地說明問題,現舉以下實例。

      【例1 】上海某研究所設2 臺200m3/h 玻璃鋼逆流式(圓形)機械通風冷卻塔,每臺塔的冷卻水供一臺8FS10 制冷機(134400kcal/h )進行冷卻,選用IS150-125-250 水泵3臺,2 用1 備,1 臺水泵供1 臺塔和1 臺制冷機。風機的有效軸功率為3.9k W ,配用的電動機為5.5k W 。提升水泵至冷卻塔配水管高度及沿程損失與局部損失是H =h 凈+h l +h f =11.7m 。

      IS150-125-250 為單級單吸懸臂式離心泵,主要參數為:

      Q1 =130m3/h ,H =22m ;Q2 =200m3/h ,H =20m ;Q3 =250m3/h ,H =18m 。

      配用電動機為Y180 M-4 ,功率N =18.5k W ,η=81 %,轉速為n =1460r/min 。

      則冷卻水量Q =200m3/h ,水泵揚程H =20m ,則富余水頭為H富=20 -11.7 =8.3m 。

      水輪機效率以85 %計,那么水輪機的有效軸功率為:

      P效=9.81 ×H ×Q ×η=9.81 ×8.3 ×0.056 ×0.85 =3.88k W ≈ 3.9k W

      改造至今近5 年來運行正常省去了2 臺5.5k W 的電動機,每年運行以240d 計,已節電為:

      5.5 ×2 ×240 ×24 ×5 =316800k W ,每1k W 以0.6 元計,節省19 萬元。用戶非常滿意。

      【例2 】河南某股份有限公司有同規格并列3 臺逆流式機械通風冷卻塔,兩邊的2 臺塔不進行改造,中間1 臺冷卻水量700m3/h 塔進行改造(用水輪機代替電動機驅動風機),該塔的基本情況為:Q =700m3/h ,風機直徑4.7m ,風機型號為JXLF-47 ,風機的主要參數為:風量G =31.8~64 萬m3/h ,全壓85~178Pa ,葉輪轉速10~280r/min ,葉片安裝角度8°~15°,葉片6 片,軸功率12.7~31.5k W ,配用電動機功率14~37k W ,減速機型號FZ-350 。

      配用的提升水泵型號為:12Sh-13A 雙吸離心泵,主要參數為:Q =551~810m3/h(0.153~0.225m3/s),揚程H =30~24m ,泵軸功率N =56.7~65.8k W ,配用電動機功率N =75k W 。轉速n =1470r/min 。查水泵特性曲線得Q =700m3/h 時,H =27m 。

      從水泵吸水水位至冷卻塔配水位高度約13.1m ,塔距水泵水平距離約50m ,沿管有3個異徑管,10 個彎頭和1 個閥門。沿程水頭損失和局部水頭損失之和(hl +hf)為2.8m ,則水泵實際需揚程H =h凈+hl +hf =13.1 +2.8 =15.9m 。富余水頭為27 -15.9 =11.1m ,水輪機效率以80 %計,則水輪機的有效軸功率為:                                           P效=9181 ×1111 ×011944 ×018 =16193k W

      風機轉速達到n ≥ 185r/min ,風量達到G =60 萬m3/h ,與左、右兩臺500m3/h 塔的比較見表8-2 。

      水輪機的軸功率,在η不變時,決定于流量Q 和水泵的富余水頭H ,這兩者是可以互補的,有的可能Q 小但H 大,有的可能Q 大但H 小,只要9.81 ×H ×Q ×η達到水輪機所要的軸功率,則就能進行改造。例如山西某有限公司,設計冷卻水量700m3/h ,采用2臺逆流式機械通風冷卻塔,每臺冷卻水量350m3/h 。但實際運行中總冷水量僅為530m3/h ,每臺塔冷卻水量只有265m3/h ,按設計水量缺少85m3/(h·臺)。但水泵總揚程H =45m ,冷卻塔高僅14m ,加上管道的沿程水頭損失和局部水頭損失,總和不會超過25m ,則水泵富余水頭≥ 20m ,以20m 計,水輪機效率以η=78 %,則水輪機的有效軸功率為:

      P效=9.81 ×H ×Q ×η=9.81 ×20 ×(265/3600 )×0.78 =11.3k W

      可見水輪機有效軸功率達到11.3k W ,遠大于實際所需要的有效軸功率,改造是成功的,也說明Q 與H 是可以互補的。

      水動風機冷卻塔的優特點

      用水輪機代替電動機驅動冷卻塔風機,在達到設計的冷卻風量和冷卻效果的前提下,與原電動機驅動風機冷卻塔相比較,有以下幾方面優特點:

      1. 塔體、結構、部件保持不變

      無論是安裝水輪機的新塔還是老塔改造,其原來的塔形(圓形逆流塔、方形組合塔、橫流塔)均保持原樣,無改變。內部的結構、 部件也無改變,僅在配水系統上部安裝了一臺與風機連軸的水輪機(入口與進水管連接),還省去了塔頂的風機支架、 電動機及變速傳動裝置系統。

      2. 節能節電、大幅度降低運行成本

      利用水輪機驅動風機的目的是省去驅動風機的電動機,在不增加提升水泵揚程的基礎上,利用水泵富余水頭做功,達到節能節電、大幅度降低運行成本的目的。

      現按標準型(即Δt =5 ℃)逆流塔為例來計算節能節電情況。按一年365d 中運行天數為250d 計,一天按24h 計,電費按0.6 元/k W 計,冷卻水量50~1000m3/h 共11 種規格,其1 年和10 年所節省的電能和運行成本費見表8-3 。如果一個循環冷卻水量為5 萬m3/h 的企業,則按上述數據計算,需要冷卻水量為3000m3/h 的塔近17 臺,每臺配用電動機功率為80.72k W ,則總功率為17 ×80.72 =1378.24k W ,需要支付電費494 萬元,則10 年為4940 萬元?梢娛欠浅?捎^的數字。

      3. 降低冷卻塔的噪聲

      冷卻塔按噪聲大小可分為標準型[65~75dB (A )]、低噪聲型[62~72dB (A )]、超低噪聲型[57~67dB (A )]3 種,均為A 聲計。大塔趨向上限,小塔超向下限。冷卻塔噪聲為:風機轉動產生的噪聲、淋水噪聲、風機、電機、傳動裝置共振產生的噪聲,有時共振產生的噪聲占了較重要的地位。

      現用水輪機取代了電動機、水輪機軸與風機軸直接連接,又省去傳動裝置系統,故基本上不存在共振,也就消除了共振引起的噪聲。更為重要的是,原風機支架設在風筒頂上,風機懸吊在風筒內,風機運轉時不僅整個塔體振動,而且風機的波動也大,現風機與水輪機連軸,支承在正中進水管上,穩定、振動小,故風機引起的噪聲也大幅度降低。如表8-2 所示,噪聲從75dB (A )降低到65dB (A ),從標準型成為低噪聲塔。

      冷卻塔的噪聲往往成為環境污染源之一,環保局對冷卻塔的噪聲有嚴格的要求和限制,一般安靜居住小區白天≤ 55dB (A ),晚上≤ 50dB (A )(注:減少5dB (A ),人的耳朵聽到的聲音減小一倍),因此對于飯店、賓館、影劇院等冷卻塔產生的噪聲,對周圍居住的居民影響較大,往往造成居民白天不能休息,晚上無法睡覺,投訴較多,F用水輪機取代電動機驅動風機,大幅度降低噪聲,具有明顯的環境效益和社會效益。

      4. 減少了維護管理工作量

      冷卻塔的日常維護管理,除適當時間更換填料、防止噴嘴堵塞和管道內異物沉積等之外,大量的、較多的是電動機、傳動變速系統的日常維護管理工作。如電機不轉、發熱、產生異常噪聲、達不到轉速;變速箱出現噪聲、齒輪磨損、皮帶打滑、油位太低等,F電機、變速裝置系統等均取消了,因此這些日常維護管理工作也不存在了,大大減少了維護管理工作量。

      從上述可見,取消電動機,用水輪機驅動風機,具有明顯的經濟效益、環保效益、社會效益和運行管理效益。








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