工業逆流冷卻塔技術改造

郜奎山 崔煜（蘭州石化公司動力廠，甘肅 蘭州 730060）

工業逆流冷卻塔技術改造

郜奎山 崔煜（蘭州石化公司動力廠，甘肅 蘭州 730060）

對現有冷卻塔存在的問題及原因進行了分析探討。提出了解決這一問題的切實可行方法。采用這一方案對冷卻塔進行了改造，收到了較好的效果。為此類冷卻塔的改造提供了理論上和實踐上的依據。

冷卻塔；填料；逆流

1 工程概況

某化工企業二循共有2臺φ10.06m風機鋼結構冷卻塔，型號為：GFNS2-5000，該塔2012年11月建成并投入使用，主體為18m×18.5m鋼混結構支撐機械逆流通風冷卻塔，冷卻塔分為1#塔和2#塔，風機直徑10.06m，設計總循環水量10000m3/h,單塔處理水量5000m3/h。

2013年8月中旬標定，標定結論：該塔冷卻效果只達到設計能力的48.92%，飄滴損失率0.0054%，實際進出水溫差最大6℃，未達到設計冷卻能力。自2012年11月投運后，噴頭損壞情況逐年增多，噴頭墜落造成填料遭水沖擊損壞，冷卻能力下降。

2 冷卻塔存在主要問題及原因分析

2.1 配水系統設計不合理

配水系統采用梁上支狀配水(16根支管樹狀)，為避免冷卻塔結構梁對噴頭噴灑效果的影響，噴頭設計安裝時采用管徑為DN60mm、長1075mm的ABS下引管，與DN200配水管馬鞍垂直連接，下引管下端連接噴頭，運行中由于安裝垂直度偏差及水流速變化，使噴頭中心受力不均勻而產生抖動；加之噴頭和配水管之間的連接管較長，使循環水持續沖擊噴頭，造成部分噴頭連接管斷裂、連接馬鞍損壞導致噴頭脫落。循環水在失去噴頭的分散作用后，形成柱狀水流直接沖擊填料，長時間沖刷致使填料出現破碎、孔洞等。填料遭受不同程度的損壞，從而影響冷卻塔整體的冷卻能力。

2.2 塔內噴頭數量不足

單間塔內噴頭376個，噴頭間距1m，噴頭間距過大、不能有效保證淋水密度（13.8m3/m2·h），單碰頭噴灑面積0.8m2,冷卻塔填料利用率較低，且該型反射三濺式噴頭，噴灑出的水存在中空現象，配水存在死角。

2.3 FRP填料未有效利用冷卻塔內空間

冷卻塔內填料層由兩層PVC填料和一層玻璃鋼填料組成，裝填高度1.5m，交錯布置，其中有0.5m高的FRP材質填料，其孔距超過3cm且FRP填料表面光滑親水性差，水流滯留時間短，冷卻效率低。

2.4 收水器收水效率低

塔周圍有明顯的水滴飄出，塔頂及周邊濕滑，影響環境。

2.5 風機檢修平臺設計不合理

檢修通道均為鋼板，風機中心部位負壓區增大，嚴重阻礙塔內配風的流暢性，阻力增大，直接影響風機的性能，導致冷卻性能下降。

針對以上問題，本著挖潛利舊的原則，我們和相關部門技術人員經過反復探討論證，采用某公司技術進行挖潛改造，改造工程于2016年7月18日開始至2017年8月4日結束，工期18天。

3 改造情況

3.1 配水系統

改造后的配水系統為支狀下噴濺自動穩壓管式配水系統（28根支管樹狀）。由兩條玻璃鋼DN700管線引入塔內，管徑由DN700變徑至DN500再變徑至DN 400，在主管的水平兩側各接引DN200的8條支管和DN100的6條支管進行配水，單間安裝噴頭576套，采用水力平差設計，配蝸殼式噴頭，設穩壓盒，對填料無沖擊，具體有以下4項特點：剛性懸吊固定、設穩壓盒防水錘，耐沖擊、防松設計，噴頭不脫落、蝸殼噴頭，噴水均勻。

3.2 淋水填料

此次改造采用TX型斜折波填料，填料高度1.75m，分三層安裝，第一層和第二層填料高度為500mm，第三層填料高度為750mm，使冷卻塔冷卻面積增加了16%。

對新舊填料波紋對比發現，填料高度均為50cm，原填料波紋為“S”型，新填料波紋為“W”型，現場測量原填料波長為54cm，新填料波長為60cm，新填料可以更有效地延長水流經過填料時的滯留時間，從而延長了循環水在下流過程與空氣的接觸時間，使得冷卻更充分。

改造后涼水塔冷卻數由原來1.4025增加至2.9705，容積散質系數由12902提高至24095kg/(m3/h),極大地提升涼水塔冷卻能力。

3.3 收水器

采用改性PVC MWDP型收水器，該收水器片材含橡塑組份，抗老化，不變形，片間無透視，收水效率高、氣流阻力小、強度高，不變形，經測試飄滴損失率為0.0002%，塔上無雨感，原收水器飄滴損失率為0.0054%，塔上飄雨。

3.4 改造檢修平臺

塔內原有檢修平臺采用花紋鋼板制作，平臺面積達到8.6m2，風筒面積80m2，平臺損失塔內通風面積10%。經測試風機通風量由原來249.91萬m3/h增至254.986萬m3/h，雖增加填料但風機全壓由原來111.25Pa降至109.49Pa，通風阻力降低。

4 改造后效果

采取以上方案進行技術改造后提高了冷卻塔的冷卻效果，為了準確地考核改造效果，2016年9月對改造后的2號冷卻塔進行了熱力性能考核試驗。改造前該冷卻塔曾于2013年8月進行過熱力性能考核試驗。

改造后單塔冷卻能力在設計條件(q1=31℃，t1=21.3℃，P= 84820Pa，t1=38℃，t2=28℃）下達到設計水量5030m3/h的要求比改造前冷卻水量增加了1289m3/h，提高了34.46%，飄滴損失由改造前的0.0054%降至0.0002%，效果是明顯的，達到了改造預期目的。

5 結語

由以上論述可知，采用以上技術方案進行冷卻塔改造是成功的，提高了冷卻塔的冷卻性能，可供相同類型冷卻塔參考。由于冷卻塔的應用環境、工藝要求、水質等不同，同時由于冷卻塔技術改造是一項有相當實施難度的技術，須在原有結構基礎上對冷卻塔配水、配風做重大調整，故在選擇實施冷卻塔技術改造時，應進行充分的論證、準備和慎重考慮。

[1]趙振國.《冷卻塔》.北京：水利電力出版社，1997.

[2]史佑吉《冷卻塔運行與試驗》北京：水利電力出版社，1990.