无填料喷雾冷却塔在循环水系统中的应用

点击：1789 日期：[ 2014-04-26 21:39:58 ]

无填料喷雾冷却塔在循环水系统中的应用 (1.华北制药股份有限公司110车间，河北石家庄050015；2.东方热电集团有限公司热电二厂，河北石家庄050041)王建立1,张晓玲2 [摘要]通过对比传统填料式冷却塔与无填料喷雾冷却塔的特点，对传统冷却塔进行技术改造，增大系统运行的气水比，强化了冷却塔的换热效果，降低了冷却塔的出水温度，减小了系统的维修费用，使系统运行更加经济、安全。 [关键词]无填料喷雾冷却塔；冷却元件；气水比；比表面积 [中图分类号]TQ 051.5[文献标识码]B[文章编号]1003-5095(2007）06-0058-02 能源问题是当代世界各国面临的重大社会问题之一，能源是现代社会和生活的物质基础。随着世界人口和经济的迅速增长，能源的消耗也急剧增加，尤其是在国家“十一五”期间提出经济可持续发展的需要，对工业生产中的能源消耗提出了严格的要求，如何有效地利用现有资源成为了新的课题。制药企业是耗能大户，其冷却水系统的运行是否经济直接影响到能耗的高低。 1·传统填料式冷却塔存在的问题冷却塔的作用是将挟带废热的冷却水在塔内与空气间进行热交换，使废热传输给空气并散入大气。冷却塔中水和空气的热交换方式主要有蒸发散热和接触散热，也就是所谓的传质和传热。冷却塔最主要的问题就是如何解决好系统的配风和配水，使其做到配风和配水均匀，且达到最大化，从而使整个塔能经济运行。由于现有的冷却塔采用的是传统的填料式结构，冷却元件是薄膜式填料，从而存在诸多缺陷：（1）填料容易老化、变形及堵塞而产生的死区、沟流等导致冷却温度分布不均匀现象，这些都严重影响了塔的效果和寿命。同时，填料塔冬季容易结冰、拉伤、损坏填料和塔体，大大降低了填料的使用寿命和对塔体造成伤害。（2）填料是菌、藻类滋生的温床，其尸体会沉积在填料表面，造成堵塞，从而形成沟流和束流的不利于热交换的因素；另外还会形成淤泥堆积在换热器表面，从而降低换热系数，降低了系统效率，影响生产。（3）填料塔的填料一般使用寿命为4－5年，填料塔的维护、维修、清洗和更换十分烦琐及困难，浪费了大量的资金和人力资源。新建或更换填料时，安装造成的填料破损率为8%以上，且破损的填料进入系统后，会堵塞在换热器，引起系统停产检修，尤其是对连续生产的企业，损失巨大。（4）填料塔经长期运行产生的碎片和菌藻类尸体进入换热器，堵塞、结垢现象严重，清洗、维护十分困难。如长期大量外排热水和补充新鲜冷却水，必将造成冷却水浓缩倍数加大，钙、镁离子和其他杂质含量大量增加，在流失药剂的同时，使填料结垢和堵塞更为严重。（5）由于填料特性的要求，淋水密度不宜太大，一般采用12－15 t/（m2·h）,如果淋水密度太大，尤其是使用薄膜式填料时，会引起阻塞现象，气流阻力急剧增加，系统风量迅速减小，从而达不到要求所需的冷却水温降。综上所述，可见对现有冷却塔进行改造是当前的惟一办法。 2·无填料冷却塔的性能特点无填料冷却塔在冷却水降温方面，结合冷却塔传质和传热的降温机理方面，对比三大要素：增大气水比（冷空气和冷却水量的比值）、比表面积（冷空气与冷却水接触的表面积）、热交换时间（冷空气与冷却水的热交换时间）做了技术改进：（1）无填料喷雾冷却塔将传统的冷却方式———成膜理论跨到更先进的分散理论，其采用高效低压离心雾化装置代替填料（PVC、玻璃钢等），不仅可以降低系统阻力，使塔的系统阻力由填料塔的147.15 Pa降到68.67 Pa，使系统阻力降低50%，取消填料后可以提高系统风量达到20%以上，使冷空气和冷却水的比值增大。（2）增大冷空气和水的接触面积：喷雾冷却塔采用高效低压雾化装置，在较低压力下将水喷射成0.5－1.0 mm微小雾滴，增大气液接触比表面积，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。（3）无填料喷雾冷却塔，采用顺向布置，水在塔内具有顺、逆流两个冷却过程，部分微小雾滴在塔上部呈悬浮状态，合理布置雾化装置，从而延长了水在塔内的停留时间，充分保证了热交换时间。无填料喷雾冷却塔克服了填料塔的冷却元件（填料）的老化、变形、脆裂的现象，增加了系统运行的可靠性，增加了系统的使用寿命。 3·旧系统的改进方案针对现有冷却塔出力低，冷却效率低，配水和配风不均匀的现象，我们在改造时采用以下方法；在保留原塔主体结构，利用现有的风机及其传动系统、电机、风筒的条件下，更换配水系统；使用高效低压离心雾化装置代替填料；增加了防壁流措施，防止或减小进风口处的挂冰，解决了冬季进风口挂冰的现象，从而在冬季增大了进风量，减小了冬季班组的工作量，同时也降低了职工在砸冰过程中的危险性。 4·改造后的效果 4.1改造前后循环水气温、出水温度的比较(表1) 由表1可见,通过气温和供水温度的相比,供水温度有所下降，延长了生产车间直接使用循环水的时间。对于化工企业，使用循环水比使用冷媒水节约3元/t，在2006年比2005年天气较暖的情况下，仍多用34天，节约人民币约88万元。 4.2费用比较采用无填料冷却塔后，其布水系统使用寿命为15年，费用为50万，原来填料冷却塔填料的使用寿命为4－5年，费用为40万/次，如果按照5年更换一次，则15年要更换3次，所需费用为120万元。由此可见，其维护成本上节约的费用为70万元。折合每年节约费用为4.66万元。 4.3改造比较由于使用了无填料冷却塔，避免了碎填料堵塞换热器的现象，为生产的正常运行提供了保障，同时节约了检修费用；由于循环水出水温度降低，可以使制冷机组的制冷效率大大提高，对于溴化锂制冷机组循环水温度每降低1℃，制冷效率可以提高3%，对于氟里昂机组，循环水温度每降低1℃，氟机的制冷效率可以提高3%，可见其间接经济效益也是巨大的。在建设节约型社会的今天，由于资源的日益匮乏，节能降耗是我们当前的首要任务，在当前资源十分紧张的情况下，采取此措施，节约了大量的资源，其所形成的社会效益也是巨大的。

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