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水动风机冷却塔

发布日期:2017-01-17   点击数: 638

水轮机冷却塔改造的基本原则和条件

水动风机冷却塔问世以来,首先用于对已有的电动风机冷却塔的改造中。改造的基本原则和条件为:

1. 不改变原来的设计水量和风量

冷却塔根据设计的冷却水量,按设计的气象参数、进出塔水温差Δt、气水比λ等,计算出设计风量G ,确定风机直径和配用的电动机功率等。则改用水轮机驱动风机后,在冷却水量保持不变的前提下,仍达到原来的冷却风量和冷却效果。也就是说,采用的水轮机轴功率达到原来配用的电动机功率,则风机的转速、风量、冷效等均能达到。

2 .冷却塔的部件、结构保持不变

无论是圆形逆流式机械通风冷却塔,还是组合式方形逆横式机械通风冷却塔,其塔体都由上壳体(风筒及收缩段)、中壳体和进风口(窗)、底盘组成。塔体内自上而下为:风机支架(位于风筒顶部)、风机、收水器、布水(配水)系统、填料、填料支架。原电动机及传动减速系统设在风筒外部(注:小型塔电动机在风机支架正中立轴安装,与风机轴连接,同步旋转),进、出塔水管设在塔内正中。现改造采用的水轮机设在风机与收水器之间(见图8-11 ,图中收水器未绘出,应在布水系统上面),水轮机体积小,安装较方便,进水管可由原正中进入,也可在收缩段从外部水平进入。可见,冷却塔原来的结构和部件基本均没有改变,改造的工作量小,较方便简单。

3. 利用原有的提升水泵,不增加扬程

原冷却塔的提升水泵,是根据设计水量和需要的扬程(压力)选用的,并考虑多方面的因素和选泵的实际情况,选用的水泵一般均有较富余的水头。在电动机驱动风机的冷却塔中,这部分富余水头未被利用,实际上是被浪费了。现利用这部分水泵的富余水头来推动水轮机驱动风机,达到相同的轴功率、转速和风量,没有调换水泵和增加扬程。如果水泵的富余水头虽然能推动水轮机,但达不到轴功率(也达不到转速和风量),则该塔就不能改造,即不能用水轮机代替电动机驱动风机。否则要调换扬程高的水泵,那么就不一定经济和省电。

4. 达到节能省电、降低噪声、便于维护管理的目的

利用水泵的富余水头来推动水轮机驱动风机的首要目的是省去电动机、节省电耗、降低运行成本,同时达到降低冷却塔噪声和便于维护管理的目的。

上述4 个方面的基本原则和条件,是相辅相成的,包含着对冷却塔改造的出发点、动机和目的。

水动风机冷却塔的实践

利用水轮机驱动冷却塔风机问世以来,首先用于对现有冷却塔(通常称为老塔)的改造中,至今已改造了100 多台,多数为圆形逆流式玻璃钢机械通风冷却塔,部分为方形组合式逆横流式玻璃钢机械通风冷却塔。其中有民用塔和工业塔,有标准型(低温)塔和中温塔,不少塔改造至今已运行3 年以上,一切正常,均达到了4 条原则中的第4 条目的,用户普遍感到满意。为更清楚地说明问题,现举以下实例。

【例1 】上海某研究所设2 台200m3/h 玻璃钢逆流式(圆形)机械通风冷却塔,每台塔的冷却水供一台8FS10 制冷机(134400kcal/h )进行冷却,选用IS150-125-250 水泵3台,2 用1 备,1 台水泵供1 台塔和1 台制冷机。风机的有效轴功率为3.9k W ,配用的电动机为5.5k W 。提升水泵至冷却塔配水管高度及沿程损失与局部损失是H =h 净+h l +h f =11.7m 。

IS150-125-250 为单级单吸悬臂式离心泵,主要参数为:

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

配用电动机为Y180 M-4 ,功率N =18.5k W ,η=81 %,转速为n =1460r/min 。

则冷却水量Q =200m3/h ,水泵扬程H =20m ,则富余水头为H富=20 -11.7 =8.3m 。

水轮机效率以85 %计,那么水轮机的有效轴功率为:

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 年来运行正常省去了2 台5.5k W 的电动机,每年运行以240d 计,已节电为:

5.5 ×2 ×240 ×24 ×5 =316800k W ,每1k W 以0.6 元计,节省19 万元。用户非常满意。

【例2 】河南某股份有限公司有同规格并列3 台逆流式机械通风冷却塔,两边的2 台塔不进行改造,中间1 台冷却水量700m3/h 塔进行改造(用水轮机代替电动机驱动风机),该塔的基本情况为:Q =700m3/h ,风机直径4.7m ,风机型号为JXLF-47 ,风机的主要参数为:风量G =31.8~64 万m3/h ,全压85~178Pa ,叶轮转速10~280r/min ,叶片安装角度8°~15°,叶片6 片,轴功率12.7~31.5k W ,配用电动机功率14~37k W ,减速机型号FZ-350 。

配用的提升水泵型号为:12Sh-13A 双吸离心泵,主要参数为:Q =551~810m3/h(0.153~0.225m3/s),扬程H =30~24m ,泵轴功率N =56.7~65.8k W ,配用电动机功率N =75k W 。转速n =1470r/min 。查水泵特性曲线得Q =700m3/h 时,H =27m 。

从水泵吸水水位至冷却塔配水位高度约13.1m ,塔距水泵水平距离约50m ,沿管有3个异径管,10 个弯头和1 个阀门。沿程水头损失和局部水头损失之和(hl +hf)为2.8m ,则水泵实际需扬程H =h净+hl +hf =13.1 +2.8 =15.9m 。富余水头为27 -15.9 =11.1m ,水轮机效率以80 %计,则水轮机的有效轴功率为: 6629ccom澳门金沙 www.sharondaddihair.com  P效=9181 ×1111 ×011944 ×018 =16193k W

风机转速达到n ≥ 185r/min ,风量达到G =60 万m3/h ,与左、右两台500m3/h 塔的比较见表8-2 。

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水轮机的轴功率,在η不变时,决定于流量Q 和水泵的富余水头H ,这两者是可以互补的,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达到水轮机所要的轴功率,则就能进行改造。例如山西某有限公司,设计冷却水量700m3/h ,采用2台逆流式机械通风冷却塔,每台冷却水量350m3/h 。但实际运行中总冷水量仅为530m3/h ,每台塔冷却水量只有265m3/h ,按设计水量缺少85m3/(h·台)。但水泵总扬程H =45m ,冷却塔高仅14m ,加上管道的沿程水头损失和局部水头损失,总和不会超过25m ,则水泵富余水头≥ 20m ,以20m 计,水轮机效率以η=78 %,则水轮机的有效轴功率为:

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

可见水轮机有效轴功率达到11.3k W ,远大于实际所需要的有效轴功率,改造是成功的,也说明Q 与H 是可以互补的。

水动风机冷却塔的优特点

用水轮机代替电动机驱动冷却塔风机,在达到设计的冷却风量和冷却效果的前提下,与原电动机驱动风机冷却塔相比较,有以下几方面优特点:

1. 塔体、结构、部件保持不变

无论是安装水轮机的新塔还是老塔改造,其原来的塔形(圆形逆流塔、方形组合塔、横流塔)均保持原样,无改变。内部的结构、 部件也无改变,仅在配水系统上部安装了一台与风机连轴的水轮机(入口与进水管连接),还省去了塔顶的风机支架、 电动机及变速传动装置系统。

2. 节能节电、大幅度降低运行成本

利用水轮机驱动风机的目的是省去驱动风机的电动机,在不增加提升水泵扬程的基础上,利用水泵富余水头做功,达到节能节电、大幅度降低运行成本的目的。

现按标准型(即Δt =5 ℃)逆流塔为例来计算节能节电情况。按一年365d 中运行天数为250d 计,一天按24h 计,电费按0.6 元/k W 计,冷却水量50~1000m3/h 共11 种规格,其1 年和10 年所节省的电能和运行成本费见表8-3 。如果一个循环冷却水量为5 万m3/h 的企业,则按上述数据计算,需要冷却水量为3000m3/h 的塔近17 台,每台配用电动机功率为80.72k W ,则总功率为17 ×80.72 =1378.24k W ,需要支付电费494 万元,则10 年为4940 万元。可见是非常可观的数字。

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3. 降低冷却塔的噪声

冷却塔按噪声大小可分为标准型[65~75dB (A )]、低噪声型[62~72dB (A )]、超低噪声型[57~67dB (A )]3 种,均为A 声计。大塔趋向上限,小塔超向下限。冷却塔噪声为:风机转动产生的噪声、淋水噪声、风机、电机、传动装置共振产生的噪声,有时共振产生的噪声占了较重要的地位。

现用水轮机取代了电动机、水轮机轴与风机轴直接连接,又省去传动装置系统,故基本上不存在共振,也就消除了共振引起的噪声。更为重要的是,原风机支架设在风筒顶上,风机悬吊在风筒内,风机运转时不仅整个塔体振动,而且风机的波动也大,现风机与水轮机连轴,支承在正中进水管上,稳定、振动小,故风机引起的噪声也大幅度降低。如表8-2 所示,噪声从75dB (A )降低到65dB (A ),从标准型成为低噪声塔。

冷却塔的噪声往往成为环境污染源之一,环保局对冷却塔的噪声有严格的要求和限制,一般安静居住小区白天≤ 55dB (A ),晚上≤ 50dB (A )(注:减少5dB (A ),人的耳朵听到的声音减小一倍),因此对于饭店、宾馆、影剧院等冷却塔产生的噪声,对周围居住的居民影响较大,往往造成居民白天不能休息,晚上无法睡觉,投诉较多。现用水轮机取代电动机驱动风机,大幅度降低噪声,具有明显的环境效益和社会效益。

4. 减少了维护管理工作量

冷却塔的日常维护管理,除适当时间更换填料、防止喷嘴堵塞和管道内异物沉积等之外,大量的、较多的是电动机、传动变速系统的日常维护管理工作。如电机不转、发热、产生异常噪声、达不到转速;变速箱出现噪声、齿轮磨损、皮带打滑、油位太低等。现电机、变速装置系统等均取消了,因此这些日常维护管理工作也不存在了,大大减少了维护管理工作量。

从上述可见,取消电动机,用水轮机驱动风机,具有明显的经济效益、环保效益、社会效益和运行管理效益。








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