探討冷卻塔常見技術問題

于同山

摘 要：選擇一個高效率的冷卻塔，延長冷卻塔的使用壽命，盡可能減少熱回流現(xiàn)象的產(chǎn)生，這些都是使用冷卻塔的客戶最基本的要求，本文根據(jù)多年的實際施工經(jīng)驗詳細介紹了冷卻塔常見技術問題中的選型、電機控制、填料等問題的解決方案，用案例和數(shù)據(jù)來驗證理論。

關鍵詞：冷卻塔逼近度；填料

冷卻塔是用水作為循環(huán)冷卻劑，從一系統(tǒng)中吸收熱量排放至大氣中，以降低水溫的裝置；其冷是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產(chǎn)生蒸汽，蒸汽揮發(fā)帶走熱量達到對流、輻射和蒸發(fā)散熱傳熱等原理來散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的余熱來降低水溫的蒸發(fā)散熱裝置，以保證系統(tǒng)的正常運行，裝置一般為桶狀，故名為冷卻塔。冷卻塔是集空氣熱力學、動力學、流體力學、生物化學、材料學、動、靜態(tài)結(jié)構(gòu)力學等多種學科為一體的綜合成果產(chǎn)品。水作為介質(zhì)為多變量的函數(shù)，冷卻更是多因素，多變量與多效應綜合的過程。

冷卻塔的種類很多，按空氣與水接觸的方式有干式和濕式以及二者結(jié)合的干濕式，我們常常把空氣與水直接接觸的稱為濕式，把水與空氣間接接觸的稱為干式；冷卻塔按通風方式來分的話把利用內(nèi)外空氣密度差實現(xiàn)空氣流動的稱為自然通風，把利用抽風式和鼓風式的稱為機械通風；冷卻塔按水和空氣的流動方向來分，把風向與水向相反的稱為逆流式，把風向與水向相垂直的稱為橫流。本文以逆流和橫流來進行對比說明。

一、方形橫流冷卻塔和方形逆流冷卻塔的優(yōu)劣

橫流塔構(gòu)造較簡潔，制造成本低，維修清洗方便，淋水噪聲低，飄水低，但熱力性能受風向、風速及環(huán)境影響大，易熱回流，填料受陽光照射易老化，適用空間開闊或散熱良好的地方，如機場，市郊的大學城項目等；

常規(guī)逆流塔構(gòu)造復雜一些，制造成本高一些，清洗填料工作量大一點，維護傳動機構(gòu)需上塔頂，有淋水噪聲，飄水率高一些，但環(huán)境適應性好、抗熱回流能力強、熱力性能相比橫流冷卻塔穩(wěn)定，受環(huán)境及氣候影響小些，適用于環(huán)境空間受限制的地方；

因為這兩種塔型各有特點，所以我國目前不同的生產(chǎn)廠家都同時生產(chǎn)橫流和逆流塔以滿足項目客戶不同要求。

二、冷卻塔選型注意事項

1.選擇質(zhì)量過硬的品牌。質(zhì)量經(jīng)過專業(yè)相關部門檢測檢驗是至關重要的一個環(huán)節(jié)，口碑好的品牌往往得到了使用者的信任。

2.選擇適合項目要求的材料。選擇冷卻塔材料時是選擇玻璃鋼還是鍍鋅鋼，抑或不銹鋼要考慮項目的要求，比如防腐、耐高溫要求的要考慮高溫填料，其次還要根據(jù)項目對面板、框架、緊固件、填料這些細節(jié)材料的要求。不同的材料各有優(yōu)缺點，比如玻璃鋼制品，報廢后本身的毒性會釋放出污染填埋的土壤，況且在生產(chǎn)過程中也會釋放苯類毒氣。鍍鋅鋼雖然有回收價值，具有傳熱較快、機械壽命長、阻燃性好的特點，但是不耐酸、不抗氧化；不銹鋼主要優(yōu)點是耐腐蝕、耐高溫，但是成本高不耐堿性介質(zhì)的腐蝕。

3.冷卻塔逼近度的確定。冷卻塔逼近度為冷卻塔出水溫度與進風濕球溫度之差。逼近度直接影響冷卻塔的制冷量，逼近度越小，其冷卻能力越小；反之，逼近度越大，其冷卻能力越大。一般的進出水溫差是按標準工況條件設計的，進水溫度為37度，濕球溫度為28度，出水溫度為32度，當濕球溫度變化時，進出口水溫也會變化進而使得逼近度和制冷量都發(fā)生變化，因此，選用時要密切復核該參數(shù)是否滿足要求。比如冷卻100噸水時，如果逼近度為3就需要選擇標準型為125噸的冷卻塔，只有當逼近度為4時才可以選用標準型100噸的冷卻塔。

4.冷卻塔結(jié)構(gòu)形式的確定。冷卻塔結(jié)構(gòu)形式不同對環(huán)境的適應能力也就不同，將逆流和橫流的的抗熱回流能力進行對比的話，最好的是鼓風式逆流冷卻塔，其次是下側(cè)進風逆流式。

5.使用及維護問題。按照廠家的規(guī)定，冷卻塔在使用過程中需定期進行維護，其中包括定期清洗，但是用戶很少能做到這點，這是冷卻塔效率低的一個主要原因，冷卻塔使用到一定年限后，傳動機構(gòu)的靈敏性變差，填料里的雜質(zhì)降低了效率，更為嚴重的塔中循環(huán)水的水溫（約20—32℃）加上周圍潮濕的環(huán)境以及不斷濃縮而形成的營養(yǎng)液，都為肺親和性菌在冷卻塔里繁殖提供了條件，這種細菌在冷卻塔運行時隨水飄出而進入大氣中，如被人們吸入，便易被感染。

6.冷卻塔的布置。冷卻塔的布置大多采用一字排列或多排布置，不管哪一種形式都存在著熱回流問題，熱回流的存在會影響運行時的熱力性能。采用一字排列時排列臺數(shù)越多，熱回流越嚴重；多排布置時，就算相距的距離不遠，也會使冷卻塔的熱力性能在惡化氣象情況下會有相當大程度的衰減，冷卻塔實際運行的進風濕球溫度大于設計運行環(huán)境的計算濕球溫度，亦即形成塔群較大熱回流。根據(jù)多年的經(jīng)驗很多施工單位大多采用一臺冷水機組需多臺冷卻塔時優(yōu)選用2臺，當單機制冷量較大時選用3臺。置于冷卻塔排列的列數(shù)一般不要超過2，當然當空間足夠開闊時可考慮3列，但是會出現(xiàn)伴隨熱回流的集水盤水力平衡方面的問題。

三、冷卻塔的電機控制及電機功率性能

當冷卻塔采用雙速電機時，由于電機體積重量加大，結(jié)構(gòu)件需相應加強的同時；控制回路數(shù)應增加一倍；還要配置非標溫控件，單雙速電機在低速運行時節(jié)能效果不明顯，而且初投資的費用較高，現(xiàn)階段不太主張采用。

當冷卻塔采用智能溫控變頻控制時，可使得運行漂水的費用降低，而且運行的噪聲也明顯低于雙速電機的，具有自動化程度高，性價比高，延長電機使用壽命，并且啟停平緩。從國標噪聲限值來看，增加風機數(shù)量采用小風機組合并不能降低多少滿負荷時運行的噪聲值。

品質(zhì)過硬的產(chǎn)品往往都很注重制造理念，在產(chǎn)品的能耗、水漂、噪音方面都會提出較高的要求，真正做到綜合成本最低但質(zhì)優(yōu)。比如標準工況下處理水量200T的冷卻塔電機功率來說，按新國標GB/T 7190.1-2008的要求：冷卻塔的耗電比要小于0.035Kw/m3/h，即標準工況下，處理水量200T的冷卻塔電機功率應在小于7Kw或在7Kw左右，但是目前市場上制造綜合性能好的冷卻塔可以達到4Kw至5.5Kw。

四、冷卻塔填料顏色

冷卻塔填料的顏色，目前有藍色、綠色、黑色、白色等，材質(zhì)大多是改性PVC或PP-聚丙烯塑料；常規(guī)冷卻塔填料為改性PVC（聚氯乙烯），主要用于40度以下冷卻塔填料中；改性PP填料因耐高溫性強，目前用于中高溫冷卻塔填料。

改性pvc填料呈現(xiàn)黑色是因為添加了性能優(yōu)良的防紫外光劑，黑色的淋水填料片比藍色和綠色的耐老化性能好，pp填料的顏色大多是白色或透明色。目前性能最好的冷卻塔橫流或逆流塔填料大都是阻燃型改性PVC塑料，氧指數(shù)一般不低于32%，阻燃性能達到難燃 B1級，檢測值為36.3%；高溫冷卻塔填料PP塑料的氧指數(shù)一般在17.4-18.5%，屬易燃材料。

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