喷雾冷却塔在工业循环冷却水中的应用.doc

2003年1月第23卷第1期工业水处理Industrial Water TreatmentJan，2003Vo123 No1无填料喷雾冷却塔在工业循环冷却水中的应用梁武，曹佑斌(南宁化工股份有限公司，广西南宁530031)摘要填料冷却塔的最大特点是在塔内有一层厚厚的填料，塔内阻力很大，而无填料喷雾冷却塔的最大特点则是塔内没有填料，它的阻力很小。介绍了无填料塔与填料冷却塔的结构区别、冷却机理和特点，以及其在工业循环冷却水中的实际应用效果。关键词无填料塔；高效低压雾化装置；冷却水中图分类号TQ085 文献标识码B 文章编号1005829X(2003)O1006703Application of the no-padding and atomizing cooling tower to industrialcirculating cooling WaterLiang Wu，Cao Youbin(Nanning Chemical Engineering Co，Lid，Nanning 530031，China)Abstract：The main characteristic of the padding cooling tower is that there is a thick layer of padding in the towerIts resistance in the tower is very strongBut the main characteristic of the nopadding and atomizing cooling tower(called briefly as nopadding tower)is that there is not any padding in the towerIts resistance in the tower is veryweakCompared with the padding cooling tower，the structure，coling principle，characteristic and effect in use ofthe nopadding cooling tower are introducedKey words：nopadding tower；equipment with high eficiency and low pressure atomization；cooling water填料冷却塔一直是工业循环冷却水处理的常用设备之一，其广泛应用于石化、化纤、化工、冶金、生化、轻工、电力、制药和空调制冷系统等工业领域，但其运行普遍存在的一个问题是：新装投运时效果尚好，但运行一段时间后由于填料变形或堵塞造成布水不均，冷却效果逐渐下降。因此保证循环水冷却塔长期高效运行，一直是冷却塔设计工程技术人员长期追求的目标。现在我公司采用了无填料喷雾冷却塔技术并安装投用了3台，经过半年多的运行均取得了良好的效果。1 无填料塔的结构与冷却机理11 无填料塔的特点(1)无填料塔与填料塔在结构上的主要区别为：无填料塔用高效低压离心雾化装置(压力0035MPa)作为冷却元件取代填料塔的填料和布水装置，使整塔几乎成为一个空塔，结构大大简化。(2)无填料塔在取消填料和布水装置后，将高效低压雾化装置安装在进风道上方，水的喷射方向与轴流风机抽吸的冷风同向，水同时有上升和下降两个过程，冷却也有顺流和逆流冷却两个过程。(3)无填料塔是通过高效低压雾化装置将水喷成雾状，使水和空气以微小粒状均匀接触，而填料塔是通过布水喷头将水分布在填料上以膜状与冷风接触。(4)无填料塔因填料取消，质量大大减轻，使塔体载荷大大减少，毋需更多支承梁板，土建结构大大简化。作为任何一种冷却设备来说，它的冷却效果主要取决于三个因素：一是冷空气量与冷却水量的比值；二是冷却介质(冷空气)和被冷却介质(水)接触的表面积；三是冷却时间。无填料塔的设计构思正是基于以上三个因素并摒弃传统填料塔的不足而使冷却效果、工作可靠程度趋于理想化。12 冷空气量和冷却水量的比值无填料塔由于填料取消后使冷却塔的系统阻力一风机的全压值降为588784 Pa，比填料塔的系统阻力1078147 Pa低50左右。由风机特性曲一67 维普资讯 经验交流 工业水处理2003一O1，23(1)线可知，塔阻力降低50 ，轴流风机风量增大20以上。相同冷却水量时，气水比增大20。实践证明无填料塔气水体积比为900：1，而填料塔为750 ：1。13 空气和水接触的表面积无填料塔采用高效低压雾化装置，在较低压力(雾化装置工作压力仅为0035 MPa，即进风道下平面处压力008015 MPa)下，将水喷射成051mm的微小的球状或偏球状雾滴，比水被填料分散成的平面或曲面膜状表面积稍大，能连续快速地更新传热传质表面积，迅速将雾化流的潜热带走。14 空气和水接触时间无填料塔采用上喷式，将高效低压雾化装置合理分布和安装在进风道上方，使水的雾粒在塔内有顺流和逆流两个过程，部分雾粒在塔内喷雾段上部呈悬浮状态，因此水在塔内停留时间大大延长，充分保证了冷空气和水的热交换时间。2 无填料塔的应用我公司于2001年底在浓碱、盐酸和氯氢冷却系统陆续建成了三台无填料塔，设计参数均为：进水温度为42 c【=，出水平均温度为32 c【=，设计空气湿球温度为28 c【=。表1一表3是它们在2001年12月至2002年5月的实际运行数据(南宁市气压9931O Pa，全年2O天以上空气日平均湿球温度为271c【=)。表1 浓碱冷却系统无填料塔运行数据 c【=时间 12月 1月 2月 3月4月 5月 累计平均塔进水平均温度 3186 3O73 3237 3419 38Ol 424l 3493塔出水平均温度 2355 2305 2425 2596 2962 3155 2633进出水温差 831 768 812 823 839 1086 860注：循环水量400 nl h。表2 盐酸冷却系统无填料塔运行数据 cI二时间 l2月 1月 2月 3月 4月 5月 累计平均塔进水平均温度 一 2988 2970 3141 3345 3581 3205塔出水平均温度 2675 2665 28o9 2992 3O55 2839进出水温差 313 305 332 353 526 366注：循环水量300 nl h。表3 氯氢冷却系统无填料塔运行数据 c【=时间 l2月 1月 2月 3月 4月 5月 累计平均塔进水平均温度 一 一 3145 3321 3586 3942 33499塔出水平均温度 一 一 2864 2929 3O62 3185 3O1O进出水温差 一 一 28l 392 524 757 489注：循环水量2500 m3h。表4 无填料塔与填料塔现场实测数据比较序号 参数 序号 参数 氯氢冷却系聚氯乙烯氯氢冷却系 聚氯乙烯冷却 冷却统无填料塔 系统填料塔 统无填料塔 系统填料塔l 大气压Pa 99310 993lo4 2 进气干球温度 375 363 进气湿球温度 325 3O5 4 进气相对湿度 64 6355 进气密度(kgnl ) 1138 1103 6 进气含热量(Jkg ) lo68 9427 出气干球温度 34 3l 8 出气湿球温度 34 3l9 出气相对湿度 l0o l0o lO 出气密度(kgnl ) 11o3 11l6ll 出气含热量(Jkg ) 1256 lo68 l2 进水温度 35 3ll3 出水温度 3l 28 14 电机电压V 380 380l5 电机电流A 3O 38 l6 功率因数co鲫 09 09l7 风机效率 O82 l8 传动效率 O95 O95l9 湿度影响系数 12 12 2O 水热量损失 5 52l 冷却塔的总阻力Pa 784 1274 22 风机轴功率kw 14572 l845723 冷却风量(nl -h ) 529510 412710 24 空气带走热量(kJh ) 9 025 4721 6 29l 256425 冷却水量t 5677 5272 26 气水体积比 933：l 783：l27 无填料塔比填料塔 无填料塔比填料塔气流增大量 276 28 节能量 267 68 维普资讯 工业水处理200301，23(1) 无填料喷雾冷却塔在工业循环冷却水中的应用由上可见，三台冷却塔的冷却效果是很好的，特别是其逼近度(出水温度与当地气温之差)大多能小于3 。氯氢冷却系统500 m h无填料塔与我公司聚氯乙烯冷却系统500 m h填料塔于2002年9月9日下午14：3016：30现场实测运行数据比较，如表4所示。3 无填料塔和填料塔相比的优点(1)阻力小、冷却温差大、逼近度小。由于无填料塔空心无填料，阻力小，风量大，布水均匀，避免了填料因老化变形或结垢堵塞而产生的死区、沟流等导致冷却点温度分布不均匀和冷却性能下降的现象，冷却效果稍优于填料塔。(2)无填料塔专用雾化装置高效低压喷头，选材合理，设计科学，强度很高，其喷雾雾粒均匀，在机械杂质小于10 mm时无堵塞、无维修、运行稳定可靠，特别适用于水质较差的工业循环水使用。(3)冷却水量大，即在同风机同温差下，塔系统阻力减少，风量增大，冷却水量比填料塔可提高20 。(4)运行费用低，节能效果好。无填料塔由于系统阻力为填料塔的一半左右，在冷却水量、风机相同时，电机功率比填料塔可降低25左右，节电明显；消除了定期对填料进行清洗除垢或更换填料等，维修费用大大降低。(5)噪音比填料塔低。根据空气动力学原理，风机噪声L=10 lgQP + (其中Q、P、ALA分别为风量、风压和比噪声常数)的大小与风压的平方的对数成正比，按风机的风压由1274 Pa降至735Pa，冷却塔的风机噪音降低6 dB，因此冷却塔的噪音相应也有所下降。(6)采用专用优良收水器，防止了飞水现象的发生，运行环境良好。(7)结构简单、轻巧、支承梁板少，造价低，工程造价约为填料塔的80 。4 结束语无填料塔因其冷却温差大、冷却水量大、节能效果好、运行费用低、运行稳定可靠、维修少、使用寿命长、造价低等优点，已被我公司工程技术人员所认可，现我公司正在利用该技术对别的冷却塔进行改造。参考文献1华东建筑设计院给水排水设计手册(第4册)M北京：中国建筑工业出版社作者简介】粱武(1966一)，1989年7月毕业于天津轻工业学院工程师。联系电话：07712104309。收稿日期】20020816“水处理剂生产企业名录征录通知各有关单位：全国化标委水处理剂学会已与化学7-4出版社签订了出书合同，计划于2003年出版工业循环冷却水水质及水处理药剂实用分析手册。本书以实用为宗旨，将理论与实际紧密结合起来，将给出最新的分析方法、实际操作中的注意事项，部分疑难分析示例、部分最新ISO及AWWA译文。加入WTO后，国内水处理剂产品出口量激增，但由于目前标准滞后的原因，导致一些产品的分析方法和指标与国外要求不一致，因而为了适应社会主义市场经济发展和促进国际贸易的需要，本书将列入部分国外产