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玻璃钢冷却塔与节能

日期: 2018-01-02
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冷却塔的高效低耗能是冷却塔技术发展中永恒不变的目标。冷却塔与节能有两种含义:一是强调冷却塔的研究,优化冷却塔配件(如填料、配水、收水器等),改善和完善冷却塔的设计方法(如流场的分析、配水配风的均匀性、冷却塔精确的气动计算等),从而提高效率,降低能耗。二是对目前正在运行的数量庞大的冷却塔开展挖潜改造,提高效率,降低能耗。我们认为通过以下途径可以实现冷却塔的节能。  

  降低冷却塔的供水扬程。冷却塔的能耗除电机外,还有热水送上配水系统的水泵功耗,其耗电量远大于风机,以4000m3/h循环水为例,风机轴功率耗电为l37kW·h,而把4000m3/h的水提升至10m扬程的水泵所耗电能为167.8kW·h,比风机耗电多了22.4%,若能降低2.0m的扬程,可节约电耗33kW·h,这是个不小的数值。众所周知,降低进风口高度、减少供水管的阻力和采用低压喷嘴都可以降低水泵的扬程。为了实现上述目标,我们分别进行进风口型式(包括不同的百叶及导流檐等)和低压喷头的配水均匀度的试验。试验证明,当风量不变时,随着进风口降低,进风流速提高,进风口阻力增加。烟气试验发现进风口上沿的尖端效应也越显著,这说明《机械通风冷却塔工艺设计规范》对冷却塔的进风口面积比要有一定的限制,但从冷却塔设计的总体而言,在进风口上沿增加导流板,可以大大改善进入填料气流上的均匀性,使填料的热力特性得到充分挖掘。判断气均匀分布与否,可以通过某特性断面(如气室处的某断面)的静压与进风口的动压之比(又称压力比)来决定。当压力比大于5~8时,可认为气流是均匀的。  

  降低供水压力除减少进风口高度外,另一个重要步骤就是选用配水均匀、低压力的喷嘴,为满足这两项要求,我们在喷嘴试验装置上进行喷嘴的筛选,分别测试喷嘴的流量与压力,喷射高度与喷射角、喷嘴的流量系数,考量每个喷嘴布水的均匀性,优者首选。在此基础上再去进行配水系统如主管、支管、连接喷嘴的管壁等的优化水力计算。目前在对有限的喷嘴种类测试后,比较理想的低压喷嘴为K2、NS5A、GEA上喷喷嘴等。  

  提升冷却塔的换热效率。高效率的冷却塔,为完成设计任务所需的气水比就低,风量小,功耗就小,以往研究提高冷却塔效率,着重点放在淋水装置(填料)上,如填料的构形(孔隙率、比表面积)、材质(亲水性、强度),而忽略了获得填料特性时的边界条件及模化试验时,受到试验边界条件的制约,使填料特性Ka=Agm·qn或N=A姿m性能发挥受到限制的情况,在冷却塔的设计时无论边界条件和气象、水温变化情况如何,均把热力特性方程中的“A”作为常数考虑,加上工业塔中的配水条件和配风条件与实验室的条件相差甚远,所以未能充分体现出填料特性的潜力。对比国内外同类填料的热力特性发现,虽然都是薄膜式填料,单位体积的质量相近,比表面和孔隙率相近,仅细部构形有别,但热力特性相差较大,性能高的填料为完成相同的设计任务,所需的气水比则小得多,风机功率就低得多。因此除了继续开发新的填料品种外,也要注重现有填料的潜力,改进试验装置及方法,在进行热力测试的同时,也应对试验时的配水均匀性及进气的均匀性以及不同淋水密度和不同风速下的特性给予区分,并在不同的气象条件与不同的运行区段加以论证,使填料的特性能得以充分和有效的运用。  

  冷却塔的挖潜改造。老塔改造不能停留在塔内配件损坏的更新上,改造的含义应着重于挖潜。  

  上世纪60~70年代前后建造的冷却塔大部分至今仍还在运行,但其冷却效率多数不尽人意,如塔的面积为8m×8m,处理水量为360m3/h~400m3/h,配椎4.75m风机,装机容量为47kW。  

  20世纪90年代中期建成的若干冷却塔冷却效率已有大幅度的提升,如l994年在华北某化工工厂建成的3500~4000m3/h的逆流式冷却塔平面尺寸l7m×l7m,两面进风,风机椎9.2m,配用电机180kW,经权威单位鉴定认为,当匹配电机功率为200kW,进一步提高风机风量(气水比达到0.705时),该塔的性能可以满足设计要求。由此可见,该塔的淋水密度己提升至13.8m3/h,冷却塔效率大大提高了,只是功耗与国外同类型的冷却塔相比高出近50kW。可想而知,目前正在运行的老的冷却塔,挖潜改造潜力巨大。  

  近几年来冷却技术有了很大发展,新材料、新工艺等不断出现,高效的冷却塔发展日新月异,对老塔挖潜改造客观条件已具备。  

  老塔的改造也许比新塔设计更复杂一些,因为要利用原有的主体结构,而且要尽可能地保留原有风机及其传动机构,这与理想的改造设计方案相比会有差异,因此必须对改造塔现状调查分析,因地制宣地进行老塔的改造设计,使冷却塔的新技术、新配件在老塔改造中发挥更大的作用。

来源:中国建材


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