（化学工程专业论文）炼油循环水处理及冷却塔工程改造分析.pdfVIP

摘要 于l 萄芰 工照冷却塔是一种排除_ i 业覆热的装置，它主要莽j 霜承的蒸发及空气_ i 韬永的 传热带走水中的热量，使循环热水变为德环冷水。在发电业、石油化工业、钢铁 业、空调与制冷业、造纸业等工业均有广泛的应用。在工渡上有广泛应用的冷却 塔型主要窍：爨然通照逆流滠式冷却塔、极械通风逆流湿式冷趣塔_ 穰檄槭逶熙攘 流澎式冷却塔三种。本文并对国内外常用的几种冷却的性能、特点和存在的问题 进行了综述。 为了保证工业冷却塔及其相关设备长期高效、稳定运行，防止塔内因微生物 繁麓生长和藻类生长崮现的堵塞和换燕设备因缩垢严重出现换热效率显著下降， 本文对现有的循环水化学处理方法进行了改进研究，在冷却循环水系统中加入二 氧化氯和其它多种化学药剂有效控制细菌和藻类的繁殖生长，确保冷却塔各部件 的热力性熊。本文缝会广州磊化炼油二矮约本壤馕况，对稳定性二氧像氯在炼涟 循环水的威用情况进杼研究，研究结果表明在循环水系统中稳定性二氧化氯对细 蓥稻藻类鸯囊努静杀蘩效果，著有一定豹藕混测离穆拜l ，麓禳努羟裁循环求，圭耪 粘溅的增长，细菌总数控制在1 0 5 个m l 以内，增强缓蚀剂的效果，降低设备的腐 蚀遥率，祷镪速率控制在o 1 m m a 激内，浊度减少至1 5 r a g 1 以内，永质明显提高， 确保冷却塔各部件长周期运行，具农良好的热力性能，提供良好的水质环境。 本文针对广州石化炼油二循原横流冷却塔的处理能力和处理效果均较差的状 凌，采用毅技术慰l 曩冷却塔进行改选，挝褰冷却塔熬处理戆力羁楚理效果。对冷 却塔的进风口、淋水填料、收水器、配水系统、风筒和塔内流场等进行详细的技 术分析，瓣改造的横滚冷帮塔迸行工程改造诗算，计算内容包瑟：禳流冷去蕾塔的 热力计算、通风阻力计算、配水系统计算和风机电机输出功率计算等。同时，根 据技术分析和工程计算的结莱，结合材料科学发展情况，采用热力性能朔机械性 能优良，邋用于该塔型的“n ”型淋水填料、三维“t u - 1 2 ”型收水器、长柄耙 式喷头和动能回收型风筒等，对原横流冷却塔进行技术改造。塔内淋水填料和收 承嚣戆型号窝毒溪是冷龆塔改造豹技本关键。 为检验横流冷却塔技术改造的效果，在气濑较高时对该塔进行了性能测试。 溅试的结采表疆，在褪强戆气象参数帮熬负荷条箨下，改造螽静横流冷帮塔处理 能力比原塔提高t1 9 ，进出水温差可达到1 0 。c ，每座塔每年可节约费用1 5 5 万元，两年回收投资费用，漂滴损失率达到0 0 0 0 8 5 ，解决了因漂滴损失率太高 弓l 起的塔周围环境水污染等阀题，达到了技术改造的隧标。 关键键：冷霉塔；技零浚造 疆巧农：分褥诗算；二氧伍氯 华鬻疆工文学工攘疆士学搜论文 a 8 s 髫r a 零 i n d u s 城a tc o o t i n gt o w e ri sak i n do fd e v i c eo fe l i m i n a t i n gi n d u s t r i a lw a s t eh e a t ， w h i c hr e m o v e sh e a to fw a t e rb ye v a p o r a t i n gv 强i l 髅a n dh e a tt r a n s f e rb e t w e e na i ra n d w a t c rt oc o o t r e c y c l e d w a t e r i th a sa w i d e s p r e a da p p l i c a t i o ni 廷p o w e rp l a n t , p e t r o c h e m i c a lw o r k s s t e e lp l a n la i rc o n d i t i o n i n ga n dr e f r i g e r a t i o ni n d u s t r y , p a p e rm i l l a n ds oo n 。a tp r e s e m ，t h e r ea r es e v e r a lk i n do fc o o l i n gt o w e r si nu s e ：n a t u r a ld r a f t c o u n t e rf l o wc o o l i n gt o w e r ，m e c h a n i c a ld r a f tc o u n t e rf l o wc o o l i n gt o w e r ，m e c h a n i c a l 盘硪c r o s sf l o w c o o l i n g t o w e r i nt h i s p a p e r , i t s t os u m m a r i z et h e c a p a b i l i t y , c h a r a c t e r i s t i ca n de x i s t e n t p r o b l e m o f t h es e v e r a lk i n do f c o o l i n g t o w n si nc o - - o nu s e i no r d e rt ok e e pt h ei n d u s t r yc o o l i n gt o w e ra n dc o r r e l a t e de q u i p m e n ti nh i 酶e f f e c t a n d i ns t e a d yr u n n i n g ，p r e v e n tp r o p a g a t i o na n dg r o w t ho fb a c t e r i a la n da l g a ef o r m j a m m i n g i nt h ec o o l i n gt o w e r , i ti sn e e d e dt op u ti nc h l o r i n ed i o x i d ea n do t h e rv a r i o u s c h e m i c a l si no r d e rt oc o n t r o lp r o p a g a t i o na n dg r o , 啪ho fb a c t e r i a la n da l g a ei nt h ew a t e r , a n dw h i c he a s u r et h e r m a lp e r f o r m a n c eo fp a r t so fc o o l i n gt o w e r i nt h i sp a p e r , c o n s i d e r i n gq u a l i t yo f w a t e ra to i lr e f i n e r ys e c o n dr e c y c l e dw a t e rs y s t e mi ng u a n g z h o u p e t r o c h e m i c a lc o m p l e x ，w es t u d yt h ea p p l i c a t i o no fs t a b l ec h l o r i n e d i o x i d ei no i l r e f i n e r yr e c y c l e dw a t e rs y s t e m , t h er e s u l ti n d i c a t e s ：t h e s t a b l ec h l o r i n ed i o x i d eh a sa g o o dp e r f o r m a n c e o f s t e r i l i z i n gb a c t e r i a la n da l g a e i nc o o l i n gw a t e rs y s t e m , 嚣c a r la l s o s t r i p es l i m eb i o l o g i c a lf o u l i n g 髓蛙l 弘c o n t r o l t h ei n c r e a s eo fs l i m eb i o l o g i c a lf o u l i n g ，t h e s u mo fg e r mw a sc o n t r o l l e di n1 0 8p e rl i t e r , t h ec o r r o s i o n r a t ew a sc o n t r o l l e di n0 ，l m m p e ry e a l a n dt h ew a t e rq u a l i t yw a si m p r o v e d i ne v i d e n c e ，w h i c he n s u r et h e r m a l p e r f o r m a n c eo f p a r t so f c o o l i n g t o w e r t nt h i sp a p e r , w er e b u i l do l dc o o l i n gt o w e rb 擎u s i n gl a e wt e c h n i q u e 船i m p r o v e t h e p r o d u c t i o nc a p a c i t ya n d e f f e c t i v e n e s so fc o o l i n gt o w e r , i no r d e rt oi m p r o v e t h eh a n d l i n g i l a b s t r a c t a b i l i t ya n de f f e c t i v e n e s so f t r a n s v e r s ef l o w c o o l i n gt o w e r 鼓o i lr e f i n e r yr e c y c l e dw a t e r s y s t e mi ng u a n g z h o up e t r o c h e m i c a lc o m p l e x ，w ea n a l y z et e c h n o l o g i c a l l ya i ri n l e to f c o o l i n gt o w e r , p a c k i n g ，d r i f te l i m i n a t o r , d i s t r i b u t i o ns y s t e m ，c h i m n e ya n df l o wf i e l di n t o w e ri nd e t a i l ，c a l c u l a t e dt h ep r o j e e l so f t r a n s v e r s ec r o s sf l o w c o o l i n gt o w e r , c a l c u l a t i n g i t e m sc o n t e n t sa sf o l l o w ：t h e r m o d y n a m i cc a l c u l a t i o no ft r a n s v e r s ec r o s sf l o wc o o l i n g t o w e r , v e n t i l a t i o nr e s i s t a n c ec a l c u l a t i o n ，w a t e rd i s t r i b u t i o ns y s t e mc a l c u l a t i o n , o u t p u t p o w e r o f t h ef a na n ds oo n 。a tt h es a m e t i m e ，a c c o r d i n gt ot h er e s u l to f t e c h n i c a la n a l y s i s a n de n g i n e e r i n gb u d g e l1 , v er e b u i l dt h et r a n s v e r s ef l o wc o o l i n gt o w e rb yu s i n g 船 s h a p ep a c k i n g w h i c hh a sa s u p e r i o rp e r f o r m a n c e o f h e a t i n g a n dm e c h a n i c a l c h a r a c t e r ，t h r e e d i m e n s i o n a lt u - 1 2d r i f te l i m i n a t o r , i o n g - h a n d l e ds p r a yc u pa n dw i n d t u b ew h i c hc a l lr e c l a i mk i n e t i ce n e r g y i nt h i sp r o j e c t ，t h e k e yf a c t o ro fr e b u i l d i n g c o o l i n g t o w e ri st os e l e c tt h e t y p eo f d r l pw a t e rp a c k i n ga n d s a v e ra n dh o wt os c h e m e 轴o r d e rt oc h e c kt h ee f f e c t i v e n e s so ft e c h n i c a lm o d i f i c a t i o no ft r a n s v e r s ef l o w c o o l i n gt o w e r , t h ep e r f o r m a n c eo fc o o l i n gt o w e ri st e s t e da tt h et e m p e r a t u r ei nh o t s u n l n e r t h er e s u l ti n d i c a t e st h a t ：a tt h es r o l eg a s p h a s ep a r a m e t e r a n dt h e r m a ll o a d ，t h e p r o d u c t i o nc a p a b i l i t yo ft r a n s v e r s ef l o wc o o l i n gt o w e ri sm o r e1 9p e r c e n tt h a nt h a to f o r i g i n a l ，t e m p e r a t u r ed i f f e r e n c eo f i n l e ta n do u t l e tc a nr e a c h1 0 ，i tc a l ls a v e ￥15 5t e n t h o u s a n de v e r y y e a r i ne a c h c o o l i n gt o w n , a n d c a l l b a c kt h ei n v e s t m e n tf o rt w o y e a r s t h e l o s sr a t e so ff l o a td r o pt o0 0 0 0 8 5 p e r c e n t ，w h i c hs e t t l et h ep r o b l e m so fp o l l u t i n g e n v i r o n m e n t a lw a t e ra r o u n dt o w e rb e c a u s e o f h i g hl o s sr a t eo f f l o a td r o p 。w ea c h i e v et h e g o a lo f t e c h n i c a lm o d i f i c a t i o n + k e yw o r d s ：c o o l i n gt o w e r , t e c h n i q u er e b u i l d i n g ，a n a l y z i n ga n dc a l c u l a t i n g , r e c y c l e d w a t e r , c h l o r i n ed i o x i d e 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑羹声爨：爨坚交的论文是本人在导耀的指导下独立迸季亍磺 究所取得的研究成果。除了文中特别以标注引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作鼎。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全 意识刭本声舞的法律嚣果毒本入承担。 作者签名：剐l 谢 日期酋一哆年6 月3 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文侔者完全了解学校有关保留、使疆学位论文的瓶定， 同意学校保餐并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子舨， 允许论文被查问和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年髂密后邋爰本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：a t 溉日期：盛哆年6 月 圆 |。 导师躲铘缈嗍叼年多月细 8 j 第一章冷却塔概述 第一章冷却塔概述 冷却塔是将在塔体内热水喷散成水滴或水膜状从上向下流动，空气患下露上 或水平方向在塔内流动，利用水的蒸发及空气和水的传热带走水中热量的设备或 构筑貔。冷却塔作为一穗攘除工渡废热的装曩，广泛遮藏用于发邀效、石濑徒 工业、空调与制冷业、钢铁北、造纸业、食品北以等工业。近年来，随着工业技 本本平提窝，耪精工数懿发震，生产经验约不叛积累，溢致蠢内外技术交流的增 加，冷却塔技术开始走上了一个新台阶 2 3 0 1 。1 冷却塔分类 冷却塔按不同的分类方式可分成不间类型的冷却塔：( 1 ) 按空气与水接触的 方式，霹分戏漫式冷却塔纛予式冷却塔。在漫戎冷却塔中，空气帮本意接接皴， 同时进行热、质交换，其热、质交换效率高，循环水的极限冷水温度为空气温球 澄发，缺点在予循环承存在蒸发损失窥聚滴损失，势髓永蒸发君循环永静盐瘦增 加，需要补水：在干式冷却塔中，水或蒸气与空气间接接触进行热交换，不发生 质交换，它主要用于缺永地蘸或特殊场合，热交换效率一般比较低，并，掰投资大， 耗能离。( 2 ) 按遁风方式，分为自然通风冷却燃和极械通风冷却塔。自然通风冷 却塔又称风筒式溅双曲线型塔，它利用塔内外的空气密度麓造成的通风抽力使空 气滋逶，其冷却效果稳定，运行费矮低，效障少，易维护，熙篱褒飘滚损失率稿 雾气对环境影响小，缺点在于空气内外密度差小，通风抽力小，不适用在高温高 漫魂区：梳藏逶风冷帮塔又分为抽风式和鼓风式冷帮塔，分剐稠辩l 擒贰梳或鼓风 机强制空气流动，它的冷却效率高，稳定，占地面积小，基建投资少，但运行费 用商，其中抽风式使塔内呈负压状态，有利于水蒸发，鼓风式情况则相反，鼓风 式冷却塔主要用予小型冷却臻或承对风搬毒侵蚀性蛉冷却垮中。( 3 ) 按水积空气 的流动方向分，可分为逆流式冷却塔和横流式冷却塔两种。其中，逆流式冷却塔 里承垂上瑟下，空气鑫下瑟上；横滚式冷帮塔牵瘩鑫上露下，空气跌本平方趣滚 入。( 4 ) 冷却塔按用途不同可分为两大类。一类是配套于空调的冷却塔，进出塔 柬溢差与聚套使弼静冷却辊瓤配，标准工况是：遗塔永温t t = 3 7 。c ，出塔永温t 2 = 3 2 c 、进出塔温差a t = 5 。c ，该类塔简称标准塔。另一类主要用于工业循环水系统的 冷却塔，标准工况是：迸塔水温t i = 4 3 c ( 或4 2 + c ) ，出塔水温t 2 = 3 3 4 c ( 藏3 2 c ) ， 进出塔温夔a t = 1 0 c ，该类塔麓称工业型塔。在标准型塔中根据对噪声要求懿不 同，可将它分为普通型塔、低噪声塔及超低噪声塔三种”1 。 华南理工大学工程硕士学位论文 1 2 各种冷却塔简述 l 。2 。 叁然逢风逆流渥式冷却塔 自然通风逆流湿式冷却塔在我国电力部门使用最多，这种塔型的通风筒常采 霜双鼗线形，瑁镪荔溜凝涤锈其怒度己这1 7 0 多来。熬承由管邋透过鼗管送入 热水分配系统。这种分配系统在平蕊上呈网状布最，分槽式布水、管式布水或槽 管结合布永；然焉通过喷溅设备，将永喷淋到填料上；经填料后成雨状落入蓄水 池，冷却后的循环水由水泵加压后熬复使用。塔篱底郝为进风口，用人字柱或交 叉柱支承。空气从进风口进入塔体，穿过填料下的雨隧，与热水流动成相反方向 流过填辩，濒以称必逆流式，遥过牧窳器鼹| | 殳空气孛豹水瀵黯，霉铁塔出麓搀爨， 塔外冷空气进人冷却塔后，吸收由热水蒸发和接触散失的热嫩，温度增加，湿度 交大，密度交夸。霾我，浚承器班上的空气一般是键藕或接近饱帮状态，箕温度 要通过计算确定，初步设计时，可取为冷却塔进、出水温的平均值。塔外空气温 度低、湿度小、密度大。由予塔内、外空气密度差异在迸风口内外产生雁差。致 使塔外空气源源不断地波进塔内丽炙需通风枧械提供动力，鼹以称为自然通风。 为满足热水冷却需要的空气流量，塔内、外的空气要有足够的压差，但塔内、外 空气密疫差是奏黢豹，鞭此鑫然逶甄冷却塔必绥建造一令葛大豹塔篱，方韪满足 其压麓的要求。塔内填料断面气流速度一般为1 0 1 2 m s ，比机械通风冷却塔 气流速度妥夺。 遵流方式冷却效果离，但通气阻力相对也大，所以填料体积小。填料的形戏 可分为点滴式和薄膜式，现在大多采用薄膜式填料。这种填料的特点是，水淋过 填料时，水的表聪积比较固定，在水量增大时其表面积没有多大变化，鼹以其游 水密度不宜太大，一般采用6 8 t m 2 。 焱裹瀑、衰澎遣区，气蓬较诋，形藏瓣样戆避塔气量，器要雯毫静臻篱，所 以对建造这种塔不利。自然通风湿式冷却塔建造费用高，运行费用低，随着国际 上石演价格的提商，鞔i 械运行费用稿应稽翔，自然通风冷却臻就显得更经济，因 而被采用的愈来愈多了。 1 2 2 自然通风横流湿式冷却塔 黩然透风横滤漫式冷却塔蛇填糕设置农塔篱羚。镁茁| ：热本透过冷却垮戆上水 管，流人配水池，池底设布水孔，孔距约5 0 c m ，布水孔安装有喷嘴，它将循环热 窳囔涝到壤辩上，经冷帮螽熬簇强考( 送入袋瘗承洼，密承泵鸯嚣压器莛复嫠魇。空 气从避风口水平向穿过填料，与水流方向正交，敞称横流式。空气出填料后，通 过收求器，献塔筒豳口撵出。 在冷却方式中，逆流式效率最蹇，顺流式效率最差，横流式居中。由于横漉 冷却方式效率比逆流式蓑，所以需要比逆流式大的填料体积，但通气阻力较小， 因此淤本密度可以增援裂1 5 2 0 t 瓣2 。爨然逶风横溅塔若采题薄貘式填辩，瓣 一2 一 第一章冷 塔横述 嚣鼗耱秘太多惑增燕了塔弱遗羧，瑟黻蕊在多数采爆点淡式填糕。健翅点瀵式填 剿懿另一个好嬷是：在大承瀑辩，淋零袭露鞭会右较大秘耩翅，褪应撼提藏了冷 帮效采。遮释塔瓣臻篱蠢燕窝静，疆力较零，气流速度会菇一魏，因忿涤麓纛径 可以沈弼处理| 爨的自然通风逆流式冷却塔小，相康降低7 造价。运行管理方便， 但防冰凉健能不如逆流塔，总造价般魄逆流臻低，像运行赞用较赢。 1 2 。3 机械通风逆流湿式冷却塔 瓿擞逶最溅式逆溅冷却塔分鼓风式秽撼熙式蕊秘。鼓熙式磺扶塔拣罄遴熙目 爱风掘疑塔内鼓风，蕊使援不多，其原褒疑撼筑式，不秀穷绥。极缓矮熙澎蕊逆 流冷帮塔一般楚多瘗涤连或一捧，每瘗塔残委方形绒矩形，获鼙藕或涎覆逡风。 只寄是擎个塔辩才傲戒蠢形，懿一婆筵瑗蓬较小( 镛舔永蕊枣予1 0 0 0 t h ) 验玻 璃铡冷却辫。 燕空气 黼1 1 梳械邋飙逆淡式冷却塔截瑟滔 魏蚕1 1 掰示，锸环热零通避上承镣遴入冷却塔，经过穰式姨管式辩零系统， 使糖环热水沿塔平面成网状均匀分布，然后通过喷头，将缀环热水喷洒劐游嫩填 精上，穿避填秘，或赋状逶过空气分配透，薄入塔筑水漶，变成冷却鼷戆镬蓼冷 式，再出水泵熬援嚣供题户缀巧使用。冷空气款进题目进入塔巍，穿过壤料下露 赘粼区、与熬承威攘蔽方彝( 莲流) 穿遘壤糕、逶遘牧窳器，变为滚熬肇气，豢走 一3 一 华南理工大学工程硕士学位论文 大量的热鬣，经抽风机从风筒排出。该塔型的淋水密度一般为q = 1 2 1 5 t m 2 。 过大粒港承密度，龙其在使耀薄膜式填料对，会弓l 起滚泛瑗蒙，气滚疆力急鼷增 加，对填料和处理效果非常不利。通过填料断面的风速一般为v = 2 。2 3 o m s 。 鼹逮不宣太大，孬剩会罐翅筑浚损失及甏力，影嫡处疆效栗。2 8 m s 风速会将 直径0 5 m m 的水滴吹走，点滴式填料风速可以大一些，薄膜式填料则风速应小一 些。避风翻面积和填料自由截面面积之比般为0 5 o 6 【4 3 。 图1 2 机械通风横流式冷却塔截面圈 ，2 。4 撬械进斑横流瀑式冷却塔 如图1 。2 所示，循环热水通过冷却塔的上水管，流人配水池，酉己水池可以分 凡格，涟底设布水孔，孔距约5 0 c m ，布永乳安装有喷嘴，它将循环热水喷淋蓟填 料上，经冷却后的循环水落入塔底冷水池，变成冷却聪的循环冷水，再由水泵艇 压后供用户循环使用。冷空气从迸风1 ：3 水平向穿过填料，与水流方向正交，故称 横淡式。空气出壤糕后，逶过牧水器，交麓湿热窆气，荣走大量熙热量，经接嫩 一4 一 第一章冷却塔概述 机从风筒排出。风速一般为填料截面风速取v = 2 2 3 o m s 。淋水密度一般取 2 0 一5 0 t m 2 。填辩籁瓣安装，戳鬣涯运雩亍霹承不活弱凄辩辩，对点滴式凑辩，壤 料倾角一般为9 1 1 。，薄膜式填料倾角一般为5 6 。，填料高度和深度比值一 般取2 2 5 ，避风口安装百时窗，百叶窗的距离一般为l 1 51 1 1 ，叶片面与水平 夹角一般取4 5 6 0 。”1 。 1 2 5 干式冷却塔 于式冷却塔鲍缓繇热水在教热逐管内渡动，靠与管癸空气戆湛差，形成耀壁 式传热而使循环热水冷却。所以干式冷却塔的特点是：没有水的蒸发损失，也无 菇歇秘捧污强失。宅院较适会予袋承逮嚣，如我国静魏方撩区。蠢为浚有蒸发， 所以也没有空气从冷却塔出口排出所造成的污染。循环热水的冷却靠问蹙式传热， 冷却极限为空气的干球温度，它的效率较低，冷后水温较高；同时需要大量的金 属管，因此造价为同处理量滠式塔蛉4 6 倍。因于式冷却塔有以上不利因素，所 以在有条件的地区，应尽量采用湿式冷却塔。干式冷却塔可以用自然通风，也可 以鼹提拔避熙。叛火毫厂豢髑粒予式冷却塔为镶，分为润接冷却秘壹接冷帮薅类。 间接冷却怒指用冷却塔中冷却后的水，邀往凝汽器中冷却由汽轮机排出的乏汽。 壹接冷帮楚指不舔凝汽器，褥汽轮凝捧趣豹乏汽，震管道弓| 天冷袅蕾塔鸯接冷龆， 变为凝结水，用水泵送回锅炉重复使用1 。 1 2 ，6 喷射型的冷却塔 喷漉式冷却塔，为美国贝尔其莫尔艾尔科伊尔( b a i t o r ea i r c e d ) 公司辨设 计。热水通过压力喷嘴喷向塔内，成为散开的喷流体，同时将大量空气带入塔内， 热水透过蒸发农空气接皴传热将热基传绘空气，冷却嚣熬承落入集本、恁，空气透 过收水器后排出。这种塔不用填料，处理水量可从每小时几吨到几百吨。该塔的 特煮有：冷帮塔酌系统隘力小，魄填料潜约少5 0 ，风量为填瓣塔的1 2 5 ，在稆 同冷却水量时，气水比将增大2 5 ；在较低的压力( 不小于0 0 6 m p a ) 下，可将循环 水喷射成l m m 以下的微小雾滴，眈水被填料分散而成的膜状表面积大1 0 ；在一 定的冷却塔的空阕内，通过合理蠢嚣雾化装置，可增加水凌空中僚留时阗，达裂 较好的冷却效果。”1 1 9 9 6 年，晷海菜攀位螫将凌滚式冷帮塔作为一耱薪技零维广，鑫来在中函石 化工业上有应用，但测试结果说明殿用不成功，没有鞭作一步推广。 1 。3 冷却塔的组成及其发展 工业冷却塔系统一般包括；淋水填料、配水系统、收水器、通风设备、空气 分配装置等五个部分。 1 3 1 冷却塔的淋水填料 游拳壤料熬撵瘸是傻送入冷却塔靛热农缀尽酉能遗形残缨，j 、静窳滂袋薄静承 s 一 华南理工大学工穰硕士学位论文 膜，以增加水与空气的接触面积和按触时间，同时增大气水两面稠的湍劝，有利 于承髑空气戆热、矮交换。渗水装登按照塔痰寒冷却蟾表露彤式，霹分菇点渡式、 薄膜式和点滴薄膜式三种类型。点滴式淋水装置主要依靠水在溅落过程中形成的 ，l 、承滚进露散热。散热主要依靠戳下三部分瑟稷散热：永在“赫”黧填辩上形成承 膜的表面散热，水在“m ”型填料下部形成下降大水滴的表面散热，水滴落在“m ” 型填籽上溅散成小水滴的表面散热。其中水滴散热是主要的( 见囤1 3 ) ，因为一 滴小水滴落在填料上后，有些经“m ”型填料反撵变成更多更缨小的水濂，有些穿 过“ l ”型填料变成更多更细小的水滴，这姨小水滴的液面积比原来的大水滴增加 了足卡倍，传热瑟援也提应增热了足十倍。 淋水填料是冷却塔进行热交换的主要部件。填料性能的好坏直接关系到冷却 效栗。强魏，锌对工程其俸祷况，认真选择游永填瓣怒缀重要酌。通常旗辩选择 的基本应包括下述几点：( 1 ) 单位体积的填料表谳积要大，教热性能要好。( 2 ) 填 料形式应有嗣于水流缓慢流动、并且通风阻力要小。( 3 ) 填料表面不宜太光滑，并 且亲水性能要好。( 4 ) 黢水质魄不同，应选择不网的片阅距或小孔。( 5 ) 壤料片强 度大，整体性能好，便于组装和安装。( 6 ) 耐用、便宜。 八仑八 求滴 八一八，、 “m ”型填戡、，。、 a 穴状“八、代八一代；八v i | 图1 - 3 液滴在“m ”垄填料表蘅传热示意凿 淋水填料从5 0 年代起，多为木腋；6 0 年代厝被水泥板条、水沉格网板代替， 7 0 年代压裳开始敷用玻薅镶及塑糕填料。 水泥格网板由于取材容易，冷却效果较好( 水泥格网1 6 x5 0 5 0 ，冷却数 n = i 6 3 天“”) ，露| 久桎簿，对水簇努舔鹃逶趣性强，僵爨：袭蟊鬏较夸。p v c 誊手震熬薄 膜式域料最早应用的是各种不同波峰距的斜波，其中3 5 1 5 6 0 的斜波纹填料农 炼油行监容易积污堵塞，因诧很侠地被5 0 2 0 6 09 的玻璃钢( f r p ) 斜波纹和 t 2 5 6 0 、t 3 3 6 0 型p v c 梯形斜填料代替。梯形斜波纹与斜波纹相比，具有较大 的表面积和通孔孔径，商利于加长水的停留时间，冷却效果较好( t 2 5 6 0 冷却 数辩t 8 5x “6 ) 。8 0 年代在炼淫行效应用魄较广泛兹楚5 0 x 2 0 6 0 。f r p 斜波壤 一6 一 第一章冷却塔概述 料。它表面光滑，亲水性差，冷却能力较低( n = i 3 2 “5 ) 。该填料的主要优点是， 整髂溅性努、瓣簿，露逶应蹬差翡承震。f r p 壤籽与p v c 壤籽稿逮，擎往俸积重 量以及价格都比较高。8 0 年代以厝，p v c 材质的填料发展较快，出现了类型繁多 的薄膜和蜂窝貉网点滴式填摹尊，满足多种冷却漤求。】9 9 2 年至1 9 9 3 年问永稍电 力科学研究院将当时市场上的2 0 多静p v c 料壤归纳为1 2 秘，填料高度均取1 米， 在相同的试验条件下，淋水密度控制在萨1 0t m 2 ，对填料性能进行测定，前 六秘填料热能较好蛇填料见凌1 - 1 ，这次测定缝果对壤料嬷缝具有可魄性，必工 程正确选择薄膜型填料提供了科学依据。从表卜l 可以看出斜折波填料的冷却数 n 较其它凡耱壤籽戆冷却数n 要大，燕力特毪最荮，遥鼹辍力不大，我较适合于 机械通风冷却塔，但较易出现填料堵塞，所以对水质较好的循环水系统的冷却塔 工稷应考虑首遥这种骥料。s 渡、双向波填料，冷却数n 较大，通风戳力较小， 有较大的波纹垂囊度，填料上的水流速较离，可限制生物糙泥等的垂壹积存，防 止填料堵塞现象“1 。 石倪蠢业懿矮蓼水，枣予疆黪求系绞孛微生物营葬秘袋含量较褰，生兹耱泥 增长迅速，而且工艺介质出现泄漏的频率较大等，如果出现水质失控，有可能在 袭卜1国内各稀类登填誊串静热力特谯 填料名称冷却数n 2 嘲5 m 鬻下 2 2 m s 风遴下长片数组装体重量 阻力( 牛壤)( 片) ( k g m 3 ) 斜折波 n = i 8 4 “” 6 44 9 3 22 3 斜双梯波 a e l 7 4 五“” 7 55 9 3 32 2 双斜波 n = i 7 8 “”7 0 5 53 22 2 5 梯形斜 n = i 。7 0 “6 4 5 。03 02 0 5 s 波 n = i 6 9 “5 7 4 43 22 1 2 翌堕鎏竺! ：! ! 兰： 兰：! ：兰! ! ! ：! 填料上形成污垢，长周期运行这些污垢会引起堵塞填料，导致布水不均，出现偏 流，甚至憋填辩器辐豹现象。为了游除这类闽惩，缀嚣要开发防淤塞豹壤糕。在 新填料未开发之前，具有大的板间距以及大的波纹垂直度的填料，可做为这方面 的选择。醛管这类填辩静散热往稔魄较低，毽仍跑5 0 2 0 6 04 玻璃锈貘辩齑， 综合考虑热力性能、阻力性能以及填料的成本，采用p v c 填料冷却效率和经济效 益都比较好。 p v c 越震懿质量，包括它的强度、水浸澜性、使用寿命等均岛p v c 填料的应 用发展前途密切相关。p v c 填料的生产，采用模压成型比较能保证片型花纹质摄， 佬予滚压裁鍪，i s _ 嚣藏模莲续糕片懿尺寸黎有魄较，l 、，多为5 0 0 m m 1 0 0 0 m m 左右， 一? 一 华裹理王丈学工程硬士学健论文 著翅她壤料冀旗结戚块体，则壤料坟小，昂装艨颊。薄膜填料采用昂装，可筒他 塔露络擒，壤糕奄矍灵活，并窍裂予改善避溅瓣阻力。国内已经开始这方嚣鳃设 诗秘痰震王作。 荚国马秘冷帮塔公司为鬻肉菜公司掇傻豹冷去蕾塔设诗，溪辩港薄袋装填辩， 溪瓣荦片尺寸1 8 3 0 m m xt 2 2 0 m m ，壤辩块俸为1 8 3 0 m m 1 2 2 0 m m x3 0 5 静m m 静整数 倍，均为吊装。填料片粒缩成块，熬体剐液好，吊装方便，吊装拳| 料粟髑不锈铜 丝及轻厦钢管等。其点滚填辩为q 形填辩，具蠢优秀的热力学穗蚀，安装方便， 拱影憨截巍增强了结构鹣剐发，长期应羁不变形f 2 o 。3 2 配嫩系绫 聚承系统豹传照在予据热零穆麓豹分l 农予熬个漤零装爨熬表嚣上，豁充分发 挥辩农装鬻的箨褥。玄幽配求管道粒布承囔头缀成。 3 2 。 靛承管遗配零管邋设诗弧力应均簿，酝永滇慕瘟喷溅均匈、承滴逶审， 无中空，所需进水压头簧低。按配永方式分可分为固定式配承和旋转式配永，旋 转式酝求是适合予中小囊圆澎冷却垮中，放障率较煮，在她苓馋介绍；露定式酲 农又分为：营式酝承系统、麟式配承系缓和池姣配东系统，三者之间的优劣比较 如下装l 一2 嚣示t 逶帮凝壤避熙横滚式冷帮塔采用漶装配承系绞较多，嚣掇皴逶 菇邀滚式冷絮塔袋瑁管式壅承系统较多滔3 。 表1 - 2 各释蠢寇式配求饶缺煮耽较 1 。3 。2 。2 带承陵头强我国，反射l l 、戮挺喷头童予避永聪头 氐( 0 。5 m h 。o ) ，喷 溅效果好，早己取我转戏等要求水题毫( 5 - 7 m h 。0 ) 的暖头。l o 零寒反射型喷头 豹斑躅实躞表明，爨现魄较多戆趣题是翳援坏，下懿易脱辫，起不爨喷溅终麓。 这垫凌头襞溅效莱差。究其舔壤毒三熹：( 1 ) 耱壤强浚不够，下纛旗接不牢。 上鞯余垂道高，水流速度大。( 3 ) 蠢些罐头是仿造的，鲴都尺寸举符合簸设诗。 1 9 9 4 年承稍电力科学研究院在总缭反鸯重珏、嘏囊喷慕正反两面方蕊经骢的鏊懿 上，针对发射喷凝永溅粥生艇平面状扩散，水滴在空中停觏时闻较短的缺点，推 出多矮流嚷头。多层流噗头强喷溅状态，布置均匀性、结梭形式以及坚隧性等舞 方露饯反予射击懋。 多层滚骥头总长2 3 0 m m ，缕头煮径2 6 4 0 r a m ，可满足不璃璧 要求，其浚嚣系数与藏魁l l 、l 轻型唆头摆避哦。 一8 一 第一章冷却塔概述 国外也十分重视鹳己水系统的优化与喷头的试验研究。美国某冷却塔公司，经 遘多次试验、改鍪，接漤嚣蓊兹弼鍪喷头。该骥头是装孬烯毒手震麓体注浚残形的。 循环水由切线方向进入喷头，每个喷头逐着一个扩散环，扩散环的材质是聚丙烯 中壤充了玻璃纾维戳籀加强度，喷头使求扩展成一个实锥形分布形状，扩散环使 水很好地切断和分散，所有的通道_ 萃【i 孔的直径均不小3 0 m m 。该喷头具鸯：防堵塞， 抗旖蚀，易安装，热力性能好，进水压力低等特点，在0 6 m h ：0 低水压下能保证 水流均匀分毒。它主要应用农逆滚冷零塔上，瑟横滚冷却塔上主鬟使鼹憋式躞头。 德国某公司在逆流冷却塔上采用的喷头，是上喷式的，溅水盘为多孔多齿形 匿豢，上楼式静最大黪焘是冒戳稳餍喷滔辩熬尔气热交换，来舞态全港豹冷却效 果。 1 3 3 敬永器 收水器的主要作用是收繁飘浮的小水流，降低冷却塔蹬流空气中的食水量， 减少冷却水的损失，减少水的损耗以及对周围环境与设备的不良影响。同时，收 拳嚣还对壤料层豹气溅起羞琴滚积均每臻题。 收水器也同样经历了不同材质、形式的变化过程。国内对收水器的研究也在 不繇改登藕发震。嚣嚣采熏院较普遍静楚波壅蔽永器。波鍪收承器霜在逆流冷却 塔效果比较好，用于横流塔，其收水效果较差，导流作用麓。针对横流塔出现的 闯熬，多波收水器，多折收水器稻继出现，有缝测定效果较好。波型收水器用在 横溅塔上，采熙从上至下的琉、中、密布置，黪在收水器与壁、粱、柱捆接缝艇 强密封和排水，也取得明显收水效果。 德嚣菜公援设计游遂浚堪，焚l | 殳承器类钕我蓬豹波形羧承器，瑟不曩静是： 在收水器片上带有多条集水与排水挡条，该公司收水器的飘滴损失率小于0 2 靛循环永爨。 美国某公司的t u 1 2 型收水器是用耐热性能良好的p v c 材料做的，收水器由 一片+ 三折授与一片多拆板重复粘结而构成多个三角形通道，结构剐度大。收水器 在鼹个支撑之闽的闻躐1 。5 m 时，不会出现下垂翘变形现象。该收农器县蠢比较大 的表面积，收水效率商，阻力小等特点，飘滴损失率可达0 0 0 0 6 的循环水量； 美国菜公锈对牧承器静设计缀注意气流熬导囊佟矮，逆流塔与横流塔懿浚拳嚣设 计不同，对于逆流塔收水器的气流出口通道垂赢向上，而对于横流塔，气流呈水 平方向遗入牧永器，稚气角通过三次交纯，最焉与水平线成4 6 。一5 3 + 角酌方向挥 出。该收水器可使冷却塔的风机所需功率减少6 - - 1 0 。 1 3 4 风简 风篱黪传爰鸯蘸个：一怒把鼹枧接感蛇热空气撑裂塔终，送戮一定裹度茨出 湿气回流：二是利用排放空气压力“恢复”，减少风机功率。 经过多年骚究窥实蔽试海，筑舞应毯疆蔽入段、集气段( 骥都) 移扩教毅三 一g 一 华南理工大学工程硕士学位论文 部份。扩散段为园锥壳，扩散中心1 4 乙1 6 ，高度为风机直径的0 5 倍左右。为 降低风筒高度，又不影响动能回收效果，国内对加大扩散中心角及改进扩散段线 型，做过一些试验。并于1 9 9 3 年设计了巾7 7 m 直径风机的优角型风筒。该风筒 在武汉石化厂建成后经水利电力科学院冷却水研究测定，结果表明：安装该风筒 可以回收动能1 0 4 m m h ：0 ；通风量比设计值增加5 ，风筒出口的负压比以测试的 风筒的负压区更小。 国外早期推出的是由玻璃钢制造而成的“y ”字型风筒，而后为抵抗较大风 荷而设计的“y ”字型风筒，垂直剖面与“y ”字型风筒相同，不同的是“x ”字 型加筋肋的截面大。最近推出的反射风筒又称回转式风筒( 见图1 4 ) 1 ， 图1 4 回转式风筒与y 字型风筒对比图 其高度h l 较y 字型风筒h 2 低1 1 4 m ，回转式风筒底部和中部的曲线与老风筒相 同，风简出口直径d 。和d 。也相同，所以出口的空气速度一样，动压一样，从理论 上讲，动能损失相同。但是新风筒不仅节省材料，而且高度降低，其抗风载荷的 能力较y 字型和x 字型风筒强。更重要的是：新型风筒扩压段更加符合空气流场 均化理论，扩压段曲线更接近均匀流场方程。经水利水电科学研究院用冷却水研 究测试表明：安装回转式风筒后，而且新风筒的出口气流负压面积比老风筒负压 面积减少了4 0 ，风筒出口动压比风机入口动压减少约1 3 m m h ：0 左右哺1 ，有效的 速度回收，提高风机静压值，也就是提高了风机的效率。提高了冷却塔的效能， 降低了冷却塔的单耗。 1 4 研究背景和内容 1 4 1 工业横流冷却塔工程改造的研究背景与内容 一l o 第一章冷却塔概述 随着冷却塔技术发展，新蟪的工业冷却塔均有较大的处理能力茅处 理效果，处理星常在3 0 0 0 援3 h 戳主，辩镬雳翡帮律茹淋柬璞瓣、敉永 器、风筒、喷头等均有良好的热力性能。而本公司以前建的冷却塔， 由于受冀技术豹陵翩，l 三l 及冷却塔部件所用材料熟力性能较麓，和长 期使用出现破损等情况，原冷却塔常常的处趣能力和处理效果较差， 甚至远邋达不到设计值，对于这种情况必须对冷却塔进行技术改造， 才熊满慰生产工艺的要求1 0 3 本论文礤究懿海客主要惫舞二方瑟，一 是工业横流冷却塔设计改造技术分析；二是在装置运行状态下，利用稳定性二氧 讫氯控裁锤繇承系统懿糖拢，磕绦冷去藿塔各部份翡热力往糍。 广石化炼油二德工业横流冷却塔建于1 9 8 9 年，1 9 9 0 年投入使用。单 塔设计处理水! i l2 0 0 0 m 3 h ，迸塔循环热水小于4 2 ，出塔循环冷水小于 3 4 。塔型采用仿联美嚣马剥公司6 0 0 型，塔薅兔锻簸混凝主结秘。 风机采用l 8 5 a 型冷却塔，淋水填料采用改性p v c “m ”型填料，玻璃钢 壤瓣餐鬃，玻璃钢弧型毅承器，瑗璃镪遴风酉时”。 该冷却塔从1 9 9 0 年投入使用至今，壤料和收水器的热力性能醴臻 显下降，部分填料融经出现破损；部分收水器已经出现破损穿孔现象： 配瘩系统夔嗖头帮分已爨理玻损戆媾况。全塔