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      行業資訊

      冷卻塔的選擇

      發布日期:2017-01-17   點擊數: 1521

      冷卻塔選擇考慮的主要因素

      1. 冷卻水的水量、水溫、水質及其運行方式

      水量的大小關系到選擇大中小型3 種塔形。水量< 500t/h 采用逆流式機械通風冷卻塔較多,采用橫流式機械通風冷卻塔相對較少;水量> 500t/h 的多數采用單臺或多臺并聯橫流式機械通風冷卻塔,或逆橫流多臺組合機械通風冷卻塔。

      水溫是進塔水溫t 1 和出塔水溫t 2 之差(Δt =t 1 -t 2 ),它關系到選擇低溫塔(設計Δt =5 ℃)、中溫塔(設計Δt =10 ℃)還是高溫塔(設計Δt =20 ℃)。一般Δt ≥ 6 ℃的以中溫塔選擇;Δt ≥ 11 ℃以高溫塔選擇。

      水質的好與差及水中所含有的物質成分,關系到循環水水質穩定處理和旁流處理,并關系到采用何種水處理藥劑。 運行方式主要是指全年運行還是間斷運行,它關系到冷卻塔的維護管理和維修。

      2. 所在地區氣象條件和參數、 工程地質和水文地質條件

      各地設計的冷卻塔氣象參數(θ、τ、 等)是不同的,選用冷卻塔的設計氣象參數應與所在地氣象參數基本一致,或優于所在地氣象參數,以保證水的冷卻效果。

      工程地質和水文地質條件主要關系到冷卻塔的基礎設計和水池設計,特別是大水量的大塔關系更為密切。

      3. 交通運輸、水、電供應現狀

      冷卻塔從外地運輸到所在地,根據塔體的大小,可以整體運輸與散裝運輸(到現場組裝),運輸交通工具分卡車與火車兩種,視具體情況而定。

      冷卻塔安裝所在地必須先通路、通水、通電,即“三通”,否則無法安裝。

      4. 現場場地、標高、供冷卻塔布置面積的大小

      現場場地和面積的大小關系到采用何種塔形。因冷卻塔安裝按規范對周圍構筑物及塔之間的距離均有規定值,如果采用多臺圓形逆流式冷卻塔的間距達不到要求時,則就有可能改用多臺方塔組合或橫流塔多臺并聯組合布置。有的賓館、飯店把冷卻塔布置在裙房屋頂上,則根據冷卻塔的自重和運行荷載,屋頂的結構能否承受,需要實施那些加強措施等。

      冷卻塔位置的標高,關系到熱水靠重力流流入冷卻塔還是冷卻水靠重力流流入車間去冷卻設備或產品。前者要建造冷水池,后者要建造熱水池。

      5. 設備材料的供應情況和施工安裝條件

      設備材料的供應包括風機、電機、淋水填料、配水系統及安裝時的起吊設備、電源等。

      6. 技術經濟指標

      技術指標主要有以下方面:

      1 )熱負荷H :是指冷卻塔每m2 有效面積上單位時間內所能散發的熱量(kJ/(m2 ·h))。

      2 )水負荷q :冷卻塔每m 2 有效面積上單位時間內所能冷卻的水量(m3/(m2·h )),即為淋水密度。熱負荷與水負荷之間的關系為: H =1000Δt ·C w·q =4187Δt·q 。╧J/(m2·L )) (9-1 )

      式中 C W——水的比熱。C W =4.187kJ/(kg 、 ℃)。

      熱負荷或水負荷越大,冷卻水量越多。

      3 )水冷卻溫差(Δt =t 1 -t 2 ):它反映溫降絕對值的大小,但不反映冷卻效果與外界氣象條件的關系。Δt 值大,說明散熱多,但不說明冷卻后水溫很低。

      4 )冷幅高Δt′:出冷卻塔水溫t 2 與當地當時濕球溫度τ之差。Δt′越小,t 2 越接近于τ值,冷卻效果越佳。

      5 )冷卻塔的冷卻效率η:簡稱冷效,常用冷卻效率系數η來衡量,表達式為:

      Δt 一定時,η是冷幅t 2 -τ的函數,這說明t 2 越接近理論冷卻極限值τ,則冷率系數η值越高,冷卻效果越好。

      技術指標與經濟指標密切相關,一般來說技術越先進、效率越高則越經濟。如能采用第8 章中論述的《水動風機冷卻塔》,則節能、節電,經濟效益明顯。

      7. 周圍環境現狀和要求

      一般是指通風、熱源、噪聲、水霧等條件和要求。冷卻塔對環境的污染主要是熱污染、 噪聲、飄水(含水霧)。如果冷卻塔周邊是居民點、 辦公室(樓),則要考慮上述幾方面對居民、 辦公的影響,要實施隔熱、隔霧、降噪等措施。

      8. 運行、維護和檢修能力

      冷卻塔運行管理和維修要有技術熟悉的專業專門人員,內容包括機電、管路、淋水填料等。但不少單位(企業)缺少這方面人員,故要專門的進行培訓、實習。

      9. 工藝對冷卻水可靠性要求

      這主要是冷卻塔的設計和選用問題及系統工藝設計,保證在設計水量下達到冷卻效果。

      機械通風玻璃鋼冷卻塔的優缺點

      凡是玻璃鋼冷卻塔都是機械通風,它與其他材料的冷卻塔(如鋼筋混凝土塔)相比具有明顯優特點,現普遍采用,故主要介紹該塔的優缺點。

      1. 優點

      1 )冷卻效果高,運行比較穩定;

      2 )布置緊湊,占地面積;

      3 )風吹的水量損失。达h水損失少);

      4 )溫差Δt 較大,冷幅高可實現比較低(3~5 ℃,指中、低溫塔),負荷常年較穩定;

      5 )可設置在建筑物(使用點)和泵站附近;

      6 )造價較低,材料消耗少并可采用新型、價廉的材料;

      7 )施工周期短,上馬快;

      8 )因塔體工廠化、規格化生產,運輸方便。

      2. 缺點

      1 )耗電較多,風機及電力成本較高;

      2 )機械設備(主要是風機、電機、傳動裝置)維護較復雜,維護費大些;

      3 )噪聲較大,有時對環境和居民有一定影響;

      4 )當風筒出風口靠近地面時,濕熱空氣會產生回流,使環境濕度和溫度增加,從而降低冷卻效果,并造成對周圍環境的熱污染。

      3. 適用條件

      目前在我國,除大型火力發電廠、大型汽車制造企業(如第一汽車)等采用雙曲線風筒式自然通風冷卻塔之外,大多數采用抽風式機械通風冷卻塔,在大中型冷卻塔中,明顯的趨勢是玻璃鋼冷卻塔替代鋼筋混凝土冷卻塔。對于老的在使用的鋼筋混凝土塔的風筒,不少均改為玻璃鋼風筒。

      機械通風冷卻塔的適用條件主要為:

      1 )氣溫(θ及τ)、濕度較高的地區;

      2 )冷卻水溫要求高、穩定要求嚴格的地方與單位(企業);

      3 )占地面積有限、場地較狹窄。

      逆流式與橫流式冷卻塔的比較

      逆流式與橫流式冷卻塔的選型引起人們的關注。兩種塔的優缺點比較見表9-1 。一般情況下,逆流式冷卻塔可準確有效地控制冷卻水溫度,占地面積小,并可達到比較小的t 2 -τ和比較大的Δt 。其缺點是,由于底部進風面積受到限制,空氣進口速度大,增加了風機的功率消耗,熱水系統不易維護。相反認為橫流式冷卻塔空氣靜壓損失小,配水系統維護方便,在一定的塔情況下,能夠達到較高的水負荷。缺點是熱交換效率比逆流式差。溫差Δt 愈大,t 2 -τ愈小,逆流式冷卻塔的優點愈顯著,為此橫流塔比逆流塔需要更大的占地面積。

      在進行逆流式、橫流式冷卻塔塔型選擇時,必須考慮冷卻塔的造價。而冷卻塔的造價又受到交換數N、氣水比λ和冷卻水量Q 的影響,在條件相同的情況下,雖然兩者造價相差不多,但風機、水泵及輔助設施等的成本很難準確計算,原設計的工作點有此高彼低的情況,所以風機和冷卻溫度要實行自動調節。

      據有關方面介紹,在進行單位成本分析時引入了“塔單位”這個概念,用來計量冷卻塔的單位成本,具有較小的波動。從國外幾十臺機械通風冷卻塔的實際運行分析(水量均大于34000t/h ),其造價單位成本分別以單位熱負荷計,單位水流量或以每“塔單位”來計量時,它們的波動范圍分別為±24 %、±20 %、±12 %。根據觀察認為,在調整冷卻塔的運行期間,它們的風機運轉,往往采用恒濕器來控制,達到所要求的冷水溫度,風機就能自動停止。

      在上述的計量方法內,被稱為“需要的塔單位”在數值上等于“難易度”乘以水流量(L/min )所得!半y易度”是以溫度進行積分的交換數N 和氣水比λ 的函數,由專門的難易度曲線圖查得。

      海拔高度對冷卻塔冷卻過程的影響

      不同的海拔高度,則大氣壓力、空氣的含濕量等不同,影響水的冷卻,應進行修正。

      若冷卻塔布置在海拔相當高的地方,則在計算冷卻能力時,要考慮兩個因素:一是1m3 空氣的重量較在海平面處;二是單位重量的空氣中,在飽和狀態時,含有較多的水分。

      “空氣相對濕度計算圖”是按大氣壓力為745m m H g 制作的,在其他的大氣壓力下,“空氣相對濕度計算圖”中數值不能保證所需的精確度。當大氣壓力差別不大時,誤差不大,但是當大氣壓力有明顯的降低情況下,如處在很高的海拔高度,則應在計算冷卻塔時進行修正。修正系數見圖9-1 。

      大氣的干球溫度與θ1 絕對含濕量X 1 一定時,空氣的熱焓值與大氣壓力無關。但是空氣的含濕量隨壓力的降低而變化,從而水與空氣的重量比(絕對含濕量)在飽和狀態下是變化的。因此,隨著冷卻塔所在地海拔高度的增高,被水蒸氣飽和的空氣熱焓也增大。圖9-2 繪出了被蒸汽飽和的空氣熱焓值的修正系數對大氣壓力及溫度的關系曲線,當大氣壓力為760mm H g (101.3 千帕)時,空氣熱焓需要按校正數增加。

      當被蒸汽飽和的空氣熱焓增加時,熱量質量交換過程的“推動力”也應該增大,這就使相同計算條件下冷卻塔的尺寸減少。但是以kg 計的風量將由于密度的降低而減少。圖 9-1 繪出了在15 ℃并在海平面處大氣壓力為760m m H g 條件下計算的空氣密度的修正系數f γ 曲線(海拔高度與大氣壓力之間的關系曲線以虛線表示)。當冷卻塔布置在海拔很高的位置及計算的空氣溫度不等于15 ℃的情況下,建議將空氣密度值乘以相應的系數f γ ,同樣按圖9-2 中的曲線修正被蒸汽飽和的空氣的熱焓。









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