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无填料喷雾冷却塔在循环水系统中的应用

作者:玻璃钢格栅 来源:www.boliganggeshan.com 发表时间:2011-11-23 浏览:次  百度一下
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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