自然通风冷却塔冬季结冰原因及其处理对策.doc

自然通风冷却塔冬季结冰原因及其处理对策摘要：对双曲线自然通风冷却塔的传热原理和配水系统进行了介绍，分析了冷却塔的冬季运行易结冰部位和原因，结合生产实践详细阐述了防止结冰的各种有效措施。关键词：冷却塔；结冰；处理 1 自然通风冷却塔传热原理自然通风逆流式冷却塔在我国闭式循环火电厂使用最多，这种塔型的通风筒常采用双曲线，用钢筋混凝土浇制，其循环水回水（热水）由管道通过竖井送入热水分配系统。这种配水系统在平面上呈网状布置，系槽式布水，然后通过喷溅装置，将水洒到填料上；经填料后成雨状落入蓄水池，冷却后的水由循环水泵抽走重新使用。塔筒底部为进风口，用人字柱或交叉柱支承。空气从进风口进入塔体，穿过填料下的雨区，和热水流动成相反方向流过填料（故称逆流式），通过收水器回收空气中的水滴后，再从塔筒出口排出。 塔外冷空气进入冷却塔后，吸收由热水蒸发和接触散失的热量，温度增加，湿度变大，密度变小。因此，收水器以上的空气经常是饱和或接近饱和状态。塔外空气温度低、湿度小、密度大。由于塔内、外空气密度有差异，在进风口内外产生压差，致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械提供动力，故称为自然通风。2 冷却塔的配水和喷溅装置2.1冷却塔的配水 循环水回水（热水）由管道送入冷却塔，经四个竖井至槽式配水系统（由主水槽、分水槽和配水槽组成的三级栅栏状配水结构），将水分布到整个塔的断面上，再由喷溅装置将热水转变成小水滴，尽量均匀地洒在填料上，以提高冷却效果。整个过程包括：将热水升到配水高程，分配到整个填料断面，通过喷头洒到填料上。 水槽的布置原则是配水均匀，水头损失小，对气流的阻力小，便于维修。为了配水均匀，槽内水面应保持基本水平。2.2喷溅装置 喷溅装置基本上可以分成两类，一类是靠冲击力将成股的水扯成水滴；另一类是旋转型的，靠离心力将水流扯开，洒向四周。前者要求水压较低，多用于槽式配水；后者要求水压较高，多用于管式配水。3 冷却塔的结冰情况 我厂冷却塔冬季运行时，当气温较低时，塔的某些部位会出现结冰现象，影响正常运行。3.1结冰部位及其原因 （1）塔的进风口处。自然通风逆流式冷却塔，一般容易在塔的筒内壁下缘或者在挡水檐结冰，严重者连人字柱一起将进风口的大部份封堵，我厂冷却塔在上述部位也存在结冰，但不太严重。 水结成冰必须具备一些条件，即水温降到冰点以下，要求水的含热量小，有充分的冷空气来冷却这些水。冰点又与水的流动有关，静止的水冰点高，流动的水冰点低。 塔的上述部位容易结冰是因为满足了这些结冰的条件：塔的内壁下缘处经常淋不到热水，只是从填料中溅出的水沿塔筒内壁流到这些部位，热水量不大；外部的冷空气以较高的流速从进风口上缘进入塔内，提供充分的低温空气；水的流速低、冰点高。（2）填料及支承梁柱上。一般情况下当机组负荷减小，循环水温或水量降低及气温突然下降时，如不及时采取相应措施，就可能在填料下端部位及支承梁上结冰。结冰会将支承梁柱压坏或使填料塌落。我厂两台机组在冬季气温零度以下运行时，即使机组满负荷运行，上述部位结冰也还比较严重，有时还会将淋水填料拉掉下来。（3）塔顶上。在自然通风冷却塔的塔筒顶部刚性环内外，由于出塔湿热空气的水蒸汽凝结在其上面结成冰。有的结成大的冰块，加重塔顶负荷，甚至会落下砸伤下面行人。3.2 结冰的危害性（1）影响塔的冷却效果。塔的进风口结成冰帘以后，进风面积减小，造成进风量减小，因而影响塔的冷却效果。填料处结冰以后，影响填料的效率，因而也影响了塔的冷却效果。（2）增加结构的荷重。结冰以后，增加了冰的荷重，如果设计中未考虑此荷重或考虑不充分，就会造成结构物破坏。填料部分结冰后，会造成填料塌落，这种事例也不少。（3）降低结构使用寿命。混凝土的多次冻融会减少使用寿命，尤其在有裂缝的部位，更易造成混凝土的破坏。4冷却塔防结冰措施4.采用热水旁路法在通常运行期间，冷却塔内部的全部循环水都分布在填料上，然后在某些运行工况下，需要将部分或全部热水经旁路直接送到集水池内，以提高池水温度。 4.2 加设防冻管在进风口上檐的塔筒内壁，加设一圈防冻管直接从进水管上引水，并加装一只引水阀起调节水量作用，最大设计防冻水量约为进塔总循环水量的2040。防冻管上开孔，向下喷水，形成一道热水幕，可防止塔在进风口处结冰。同时由于大量热水不经过填料冷却直接进入蓄水池，提高了蓄水池的水温，也可防止水池结冰。这种方法行之有效，但塔筒内壁安装空间较小，且费用较大费时费工，是否采用需在上述措施实施后再定。4.3采用淋水填料分区运行的方式在中小负荷或冬季运行的情况下热水不再送至塔中央的填料，而只是引入塔外围的填料形成所谓的干填料区和湿填料区，以增加外围的配水量形成高密度的环行降水区，使空气进入冷却塔的流动阻力增加，从而控制进入冷却塔的冷却空气量，同时冷却塔用以进行质交换的传热面积也大大减小，以达到防冻的目的。4.冷却塔进风口悬挂挡风板悬挂挡风板的作用有：一是改善进风口处的保温条件，使该区域的水流不受寒风侵袭；二是减少进入塔内的空气量，使进风口处易结冰的区域得以改善，根据经验挡风板悬挂及调整的依据是淋水装置处的气温控制在以上，池水温度在以上，并且不出现大量的结冰现象。4.当同一冷却水系统中冷却塔的数量较多时，可减少运行的塔数冷却塔在冬季停用时，宜选在气温相对较高的时间进行操作。5 结语 上述防止冷却塔结冰的措施，简单易行、操作方便、费用较低，生