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冷却塔的选择

发布日期:2017-01-17   点击数: 611

冷却塔选择考虑的主要因素

1. 冷却水的水量、水温、水质及其运行方式

水量的大小关系到选择大中小型3 种塔形。水量< 500t/h 采用逆流式机械通风冷却塔较多,采用横流式机械通风冷却塔相对较少;水量> 500t/h 的多数采用单台或多台并联横流式机械通风冷却塔,或逆横流多台组合机械通风冷却塔。

水温是进塔水温t 1 和出塔水温t 2 之差(Δt =t 1 -t 2 ),它关系到选择低温塔(设计Δt =5 ℃)、中温塔(设计Δt =10 ℃)还是高温塔(设计Δt =20 ℃)。一般Δt ≥ 6 ℃的以中温塔选择;Δt ≥ 11 ℃以高温塔选择。

水质的好与差及水中所含有的物质成分,关系到循环水水质稳定处理和旁流处理,并关系到采用何种水处理药剂。 运行方式主要是指全年运行还是间断运行,它关系到冷却塔的维护管理和维修。

2. 所在地区气象条件和参数、 工程地质和水文地质条件

各地设计的冷却塔气象参数(θ、τ、 等)是不同的,选用冷却塔的设计气象参数应与所在地气象参数基本一致,或优于所在地气象参数,以保证水的冷却效果。

工程地质和水文地质条件主要关系到冷却塔的基础设计和水池设计,特别是大水量的大塔关系更为密切。

3. 交通运输、水、电供应现状

冷却塔从外地运输到所在地,根据塔体的大小,可以整体运输与散装运输(到现场组装),运输交通工具分卡车与火车两种,视具体情况而定。

冷却塔安装所在地必须先通路、通水、通电,即“三通”,否则无法安装。

4. 现场场地、标高、供冷却塔布置面积的大小

现场场地和面积的大小关系到采用何种塔形。因冷却塔安装按规范对周围构筑物及塔之间的距离均有规定值,如果采用多台圆形逆流式冷却塔的间距达不到要求时,则就有可能改用多台方塔组合或横流塔多台并联组合布置。有的宾馆、饭店把冷却塔布置在裙房屋顶上,则根据冷却塔的自重和运行荷载,屋顶的结构能否承受,需要实施那些加强措施等。

冷却塔位置的标高,关系到热水靠重力流流入冷却塔还是冷却水靠重力流流入车间去冷却设备或产品。前者要建造冷水池,后者要建造热水池。

5. 设备材料的供应情况和施工安装条件

设备材料的供应包括风机、电机、淋水填料、配水系统及安装时的起吊设备、电源等。

6. 技术经济指标

技术指标主要有以下方面:

1 )热负荷H :是指冷却塔每m2 有效面积上单位时间内所能散发的热量(kJ/(m2 ·h))。

2 )水负荷q :冷却塔每m 2 有效面积上单位时间内所能冷却的水量(m3/(m2·h )),即为淋水密度。热负荷与水负荷之间的关系为: H =1000Δt ·C w·q =4187Δt·q  (kJ/(m2·L )) (9-1 )

式中 C W——水的比热。C W =4.187kJ/(kg 、 ℃)。

热负荷或水负荷越大,冷却水量越多。

3 )水冷却温差(Δt =t 1 -t 2 ):它反映温降绝对值的大小,但不反映冷却效果与外界气象条件的关系。Δt 值大,说明散热多,但不说明冷却后水温很低。

4 )冷幅高Δt′:出冷却塔水温t 2 与当地当时湿球温度τ之差。Δt′越小,t 2 越接近于τ值,冷却效果越佳。

5 )冷却塔的冷却效率η:简称冷效,常用冷却效率系数η来衡量,表达式为:

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Δt 一定时,η是冷幅t 2 -τ的函数,这说明t 2 越接近理论冷却极限值τ,则冷率系数η值越高,冷却效果越好。

技术指标与经济指标密切相关,一般来说技术越先进、效率越高则越经济。如能采用第8 章中论述的《水动风机冷却塔》,则节能、节电,经济效益明显。

7. 周围环境现状和要求

一般是指通风、热源、噪声、水雾等条件和要求。冷却塔对环境的污染主要是热污染、 噪声、飘水(含水雾)。如果冷却塔周边是居民点、 办公室(楼),则要考虑上述几方面对居民、 办公的影响,要实施隔热、隔雾、降噪等措施。

8. 运行、维护和检修能力

冷却塔运行管理和维修要有技术熟悉的专业专门人员,内容包括机电、管路、淋水填料等。但不少单位(企业)缺少这方面人员,故要专门的进行培训、实习。

9. 工艺对冷却水可靠性要求

这主要是冷却塔的设计和选用问题及系统工艺设计,保证在设计水量下达到冷却效果。

机械通风玻璃钢冷却塔的优缺点

凡是玻璃钢冷却塔都是机械通风,它与其他材料的冷却塔(如钢筋混凝土塔)相比具有明显优特点,现普遍采用,故主要介绍该塔的优缺点。

1. 优点

1 )冷却效果高,运行比较稳定;

2 )布置紧凑,占地面积小;

3 )风吹的水量损失小(即飘水损失少);

4 )温差Δt 较大,冷幅高可实现比较低(3~5 ℃,指中、低温塔),负荷常年较稳定;

5 )可设置在建筑物(使用点)和泵站附近;

6 )造价较低,材料消耗少并可采用新型、价廉的材料;

7 )施工周期短,上马快;

8 )因塔体工厂化、规格化生产,运输方便。

2. 缺点

1 )耗电较多,风机及电力成本较高;

2 )机械设备(主要是风机、电机、传动装置)维护较复杂,维护费大些;

3 )噪声较大,有时对环境和居民有一定影响;

4 )当风筒出风口靠近地面时,湿热空气会产生回流,使环境湿度和温度增加,从而降低冷却效果,并造成对周围环境的热污染。

3. 适用条件

目前在我国,除大型火力发电厂、大型汽车制造企业(如第一汽车)等采用双曲线风筒式自然通风冷却塔之外,大多数采用抽风式机械通风冷却塔,在大中型冷却塔中,明显的趋势是玻璃钢冷却塔替代钢筋混凝土冷却塔。对于老的在使用的钢筋混凝土塔的风筒,不少均改为玻璃钢风筒。

机械通风冷却塔的适用条件主要为:

1 )气温(θ及τ)、湿度较高的地区;

2 )冷却水温要求高、稳定要求严格的地方与单位(企业);

3 )占地面积有限、场地较狭窄。

逆流式与横流式冷却塔的比较

逆流式与横流式冷却塔的选型引起人们的关注。两种塔的优缺点比较见表9-1 。一般情况下,逆流式冷却塔可准确有效地控制冷却水温度,占地面积小,并可达到比较小的t 2 -τ和比较大的Δt 。其缺点是,由于底部进风面积受到限制,空气进口速度大,增加了风机的功率消耗,热水系统不易维护。相反认为横流式冷却塔空气静压损失小,配水系统维护方便,在一定的塔情况下,能够达到较高的水负荷。缺点是热交换效率比逆流式差。温差Δt 愈大,t 2 -τ愈小,逆流式冷却塔的优点愈显著,为此横流塔比逆流塔需要更大的占地面积。

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在进行逆流式、横流式冷却塔塔型选择时,必须考虑冷却塔的造价。而冷却塔的造价又受到交换数N、气水比λ和冷却水量Q 的影响,在条件相同的情况下,虽然两者造价相差不多,但风机、水泵及辅助设施等的成本很难准确计算,原设计的工作点有此高彼低的情况,所以风机和冷却温度要实行自动调节。

据有关方面介绍,在进行单位成本分析时引入了“塔单位”这个概念,用来计量冷却塔的单位成本,具有较小的波动。从国外几十台机械通风冷却塔的实际运行分析(水量均大于34000t/h ),其造价单位成本分别以单位热负荷计,单位水流量或以每“塔单位”来计量时,它们的波动范围分别为±24 %、±20 %、±12 %。根据观察认为,在调整冷却塔的运行期间,它们的风机运转,往往采用恒湿器来控制,达到所要求的冷水温度,风机就能自动停止。

在上述的计量方法内,被称为“需要的塔单位”在数值上等于“难易度”乘以水流量(L/min )所得。“难易度”是以温度进行积分的交换数N 和气水比λ 的函数,由专门的难易度曲线图查得。

海拔高度对冷却塔冷却过程的影响

不同的海拔高度,则大气压力、空气的含湿量等不同,影响水的冷却,应进行修正。

若冷却塔布置在海拔相当高的地方,则在计算冷却能力时,要考虑两个因素:一是1m3 空气的重量较在海平面处小;二是单位重量的空气中,在饱和状态时,含有较多的水分。

“空气相对湿度计算图”是按大气压力为745m m H g 制作的,在其他的大气压力下,“空气相对湿度计算图”中数值不能保证所需的精确度。当大气压力差别不大时,误差不大,但是当大气压力有明显的降低情况下,如处在很高的海拔高度,则应在计算冷却塔时进行修正。修正系数见图9-1 。

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大气的干球温度与θ1 绝对含湿量X 1 一定时,空气的热焓值与大气压力无关。但是空气的含湿量随压力的降低而变化,从而水与空气的重量比(绝对含湿量)在饱和状态下是变化的。因此,随着冷却塔所在地海拔高度的增高,被水蒸气饱和的空气热焓也增大。图9-2 绘出了被蒸汽饱和的空气热焓值的修正系数对大气压力及温度的关系曲线,当大气压力为760mm H g (101.3 千帕)时,空气热焓需要按校正数增加。

当被蒸汽饱和的空气热焓增加时,热量质量交换过程的“推动力”也应该增大,这就使相同计算条件下冷却塔的尺寸减少。但是以kg 计的风量将由于密度的降低而减少。图 9-1 绘出了在15 ℃并在海平面处大气压力为760m m H g 条件下计算的空气密度的修正系数f γ 曲线(海拔高度与大气压力之间的关系曲线以虚线表示)。当冷却塔布置在海拔很高的位置及计算的空气温度不等于15 ℃的情况下,建议将空气密度值乘以相应的系数f γ ,同样按图9-2 中的曲线修正被蒸汽饱和的空气的热焓。

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