冷卻塔水輪機的應用

艾琳

摘要：冷卻塔是指開放式冷卻塔：是在塔內通過布水系統將熱水噴灑成水滴或水膜狀，水從上向下流動，空氣由下向上或水平方向流動，利用水的蒸發及冷空氣和熱水的熱傳遞帶走水中熱量的設備。

關鍵詞：冷卻塔;水動風機

冷卻塔的主要分類：

橫流塔：指熱水從上向下穿過填料，而空氣從水平方向流動穿過填料，熱水和空氣的流動方向呈近乎90°的一種冷卻塔。（有些廠家稱為直交式冷卻塔）

逆流塔：指熱水從上向下穿過填料，而空氣從下向上流動穿過填料，熱水和空氣的流動方向呈近乎180°的一種冷卻塔。

冷卻塔實際上是個容器，在這個容器內利用水和空氣的接觸，通過蒸發作用來散去工業上或制冷空調中產生的廢熱的一種設備。其基本原理是低溫、干燥（低焓值）的空氣經過風機的抽動，自進風網處進入冷卻塔內;飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動，濕熱（高焓值）的水自播水系統灑入塔內。當水滴和空氣接觸時，一方面由于空氣與水的直接傳熱，另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差，在壓力的作用下產生蒸發現象，帶走蒸發潛熱，將水中的熱量帶走即蒸發傳熱，從而達到降溫之目的。

為確保冷卻塔的溫降，國內設計院、制造企業均采取了相對保守的設計和制造參數，近四十年的演變，現行的冷卻塔行業設計和制造標準，較多考慮冷卻塔的安全性、可靠性能，而很少從節能的角度來考慮。無論在冷卻塔的氣水比、布水面積、填料面積、淋水密度、水泵流量及揚程、管道系統及閥門、風機風量及功率等各個參數上均有富余，而冷卻塔是個物理產品，定量的風與定量的水在定量的容器內產生熱交換，設計上多余的風量和水量及揚程均被白白的浪費掉。消耗了大量的能源。

風機、壓縮機、空調冷凍機組及水泵這三機一泵是工業生產中絕對的4個電老虎，其中冷卻塔就占了兩個。水輪機是將水的動能或勢能轉化成旋轉機械能的原動機，是水力發電的主要設備之一，在水資源豐富的地區得到了廣泛的應用。利用循環水系統中富余能量來推動水輪機轉動，由此帶動風機旋轉，一樣能夠達到冷卻水的目的。理論上，水輪機的輸出功率只有達到或超過所帶動風機的軸功率才能滿足冷卻要求，在達到水輪機設計額定流量時，水輪機的轉速也能達到原來風機的轉速，在流量小于水輪機設計額定流量時，風量相應減少，氣水比依然恒定，依然可滿足降溫要求。水輪機結構合理，可靠性高，效率遠比電機、聯軸節和減速機要高，其轉速為無極自行調節，運用方便。將水輪機技術成功運用到冷卻塔中是南京星飛公司在國內首創，目前已有數百家企業成功運用。

水動風機冷卻塔是一種新型的高效節能型冷卻塔，其核心技術是利用水輪機取代電機、聯軸節、減速機作為風機動力源，使風機由原來的電力驅動改為水力驅動。水輪機的工作動力完全來自于循環水系統的能量，把原先循環水系統的能量回收并二次利用，確保不另增水泵電耗。水輪機的輸出軸直接與風機相連而帶動其旋轉，同時相應地修改循環冷卻回水上塔管道的配管，增設旁通管道，安裝用于切斷、檢修、控制流量的切換閥門，經過改造，循環冷卻回水先通過水輪機后做功后，再進入冷卻塔的布水系統。

合理的利用該項技術可對傳統的任何電機驅動風機的冷卻塔進行節能改造。

水動風機冷卻塔比電機塔的優點介紹

節能：在保證冷卻塔溫降設計參數的前提下，以水輪機取代風機電機，改電力驅動為水力驅動，完全省去電機的能耗，節電100%;

節約電費=電機軸功率（千瓦）× 開機時間（小時） ×電價（元/度）

環保 ：由于水動風機冷卻塔省去了風機電機和減速箱，可大大降低冷卻塔的震動和噪聲，減少對環境的污染;

經濟：水動風機設計嚴謹，結構合理，因轉速較電機大幅下降，故運行平穩，故障率低;同時因取消了電機、連軸節、減速機、電控、電纜等，從而大大減少日常的維修保養費用。此外降低飄水，減少補充水量，節約相應的水費支出;

安全：由于水動風機上無任何的電氣設備，杜絕了漏電漏油現象，從而可在任何需防爆的環境下安全運行。

隨著季節的變化，水動風機的轉速隨著誰的壓力的增減而增減，風量業隨之增減，使冷卻塔的氣水比穩定在最佳的狀態，以達到冷卻的最佳效果。

通用：凡是使用傳統冷卻塔的場合，均可采用水動風機冷卻塔，并能對所有類型的傳統冷卻塔進行節能改造，實施節能技改越早，改造的塔形越大，其節能效果越明顯。

對采用變頻技術對冷卻塔進行節能改造與水輪機改造相比的分析：

變頻技術是前幾年發展起來的一門新技術，調節頻率從50HZ---45HZ---40HZ調節并控制電機的轉速，以降低電機功率，達到節能的目的。而當電機轉速降低時，水泵的流量和揚程均要減少，水泵的性能曲線發生大的變化，從而給水輪機改造帶來新的課題。對已經變頻改造的冷卻塔，我們依然可進一步用水輪機對其進行節能改造。方法是在檢測流量和揚程的數據時，必須以變頻后的流量和壓頭來核定，重新選定水輪機的參數和型號。我們已經在許多企業取得了大量成功的實例。

結束語

根據實際情況更換水輪機，與變頻電動機水輪機相比，節約了電的消耗，非常利于生產。目前我廠正在準備另外一臺電動風機的改造。

參考文獻

[1]劉大愷，主編，《水輪機》，中國水利水電出版社，1997.

[2]顧錫元，主編，《水輪機》，水利電力出版社，1992.

[3]張富欽，主編，《國內外水輪機技術發展動態》，東方電機，1998.