1、冷卻塔設計與測試中的幾個問題一、工業冷卻塔的非標化更趨合理冷卻塔是工業生產的輔助設備，是為工藝設備服務的。這就決定了冷卻塔的大小、型式及部件的組成必須適應水系統的要求和特點，也只有這樣，設計出的冷卻塔才有其經濟及運行的合理性。冷卻塔服務的工藝設備各行業有所不同，現在從工藝設備的差異來看冷卻塔的合理變化。民用冷卻塔所服務的對象都是制冷機，它要求冷卻塔的水溫是相同的，即：進塔水溫37，出塔水溫32。所不同的是：制冷機的容量不同，不同的容量配不同大小水量的冷卻塔，民用塔的冷卻水量與其它工業冷卻水量相比較小。這就決定了民用塔可以做成標準型塔，為提高效益，民用塔的適用氣溫分成了兩個檔次，即：南方設計氣溫

2、按濕球溫度為28；北方按濕球溫度為27。電力行業的工藝設備都是汽輪機，它對冷卻塔的水溫要求都是按夏季90%保證率時，出塔水溫不超出33，水溫差因地因機組有所不同。與民用塔相比它的冷卻水量大的多，這就決定了不同的發電機組配套不同大小的冷卻塔，同一機組在不同地理位置配的冷卻塔的大小也應不同。以常用的200MW機為例，其冷卻水量為36000t/h左右，在北京地區(濕球溫度為：24.4)配4500平方米自然通風冷卻塔。同樣的機組在山西的大同(濕球溫度為：19.0)需配用塔的淋水面積僅需3000平方米。山西和北京都地處北方，若僅按民用塔的劃分標準，大同就要多投入1500平方米的冷卻塔投資。而冶金、石油、

3、石油化工以及其它工業領域的工藝設備千差萬別，其不僅對水溫的要求差別較大，而所需冷卻水量的大小也都各不一樣。溫差變化范圍：8-20；出塔水溫要求多層次：32、35、40等；水質有：凈水、濁水、含有特種化學成份的水等等。因此，只有針對不同的工藝系統特點，進行該系統的冷卻塔的量體裁衣式的非標設計，哪怕是個別部件的非標設計才是合理的、經濟的。上述情況是從不同的工藝系統來認識冷卻塔非標設計的必要性的，另一方面結合我國的國情，新建項目減少，改造項目卻增多，這時地皮的占用的多少也越來越被重視。有許多工程項目的冷卻塔在總圖上不易找到位置，對于這種情況，冷卻塔必須服從總圖的要求，同時還要完成冷卻任務。這種情況下

4、，冷卻塔必須根據現埸的地形進行非標設計來滿足工藝和地形的要求。如：上鋼三廠的風機直徑4.7米冷卻塔放在了水泵房頂；本鋼連軋的冷卻塔尺寸設計成了6米×9米等。二、冷卻塔的工藝設計關鍵是緊抓主要矛盾近年來大家都較注重冷卻塔填料的高效質輕，因此，塑料淋水填料有較大的發展，很多單位開發出了多種不同的塑料淋水填料，一種比一種散熱效果好。在冷卻塔的設計時，設計人員都選用熱力特性高的淋水填料，而其它一些散熱性能差的塑料或其它材質的淋水填料受到了冷落。這種作法是對的，但不全面，而在有些情況下是錯誤的。下舉例說明。某鋼鐵廠的高爐冷卻水系統情況如下：高爐冷卻水系統共分三個部分，高爐爐體、水沖渣和煤氣清洗

5、。氣象條件為：大氣干球溫度：31.0大氣濕球溫度：27.1大氣壓力：1004.2mbar不同水系統的水量、水溫和水質情況如下：水系統高爐爐體水沖渣 煤氣清洗 水量3000t/h1500t/h980t/h進塔水溫40.070.060.0出塔水溫32.050.040.0水質凈水濁水濁水易堵針對水系統的具體情況我們在作冷卻塔的整塔和塔部件設計時是這樣考慮的。1、冷卻塔整塔設計根據工程的工期、水量、水溫、埸地條件及水質情況，我們在塔的總體設計上作如下的考慮：A、冷卻塔的基本結構采用砼結構放置在地面上，這樣塔的基本結構比較穩固結實并且維護方便。B、冷卻塔的配水我們采用了槽管結合的方式，減小了冷卻塔的塔內

6、進風阻力，使風機的效能發揮更好，因而整塔冷效提高。C、風機直徑選為4.95米，直徑比常用4.7米有所增大，從而改善塔內的風速分布情況，提高了塔的冷效。D、由于有以上總體設計的幾方面改進，塔的平面尺寸比常用的風機直徑4.7米的砼塔有所減小。這樣節省了占地同時減小了造價。2、爐體水系統冷卻塔塔芯設計爐體水系統的特點是：爐體水系統為凈水系統，水質相對較好，另一方面，水溫的要求比較高。根據這個特點塔的填料、淋水及收水作如下選擇。這個水系統的主要矛盾是散熱。A、填料：填料我們設計用質輕高效的塑料填料-JCX2-27。這種填料是中國水利水電科學研究院的專利產品，九三年水科院對國內市面上的常用的二十多種填料

7、進行統一的測試，該填料是熱力阻力綜合性能排隊第二名，但它的結構剛度比第一名要強。從常期使用上可以不變型，而能長期保持其性能。B、噴頭：我們設計選用了多層流噴頭。目前常用的噴頭是反射三型噴頭，該噴頭的配水比較均勻，但它的缺點是下面的濺水盤易掉，造成配水不均。水科院針對上述情況對反射三型噴頭進行了改進，研制了多層流噴頭。C、收水器：我們設計選用了常用的波160-45填料。3、水沖渣水系統冷卻塔塔芯設計水沖渣系統的冷卻水特點：熱水溫度高達70、水質是有鐵渣的濁水。這個水系統主要矛盾是水溫高，而出塔水溫要求低。根據這個特點我們在設計上作了如下選擇。A、填料：我們設計選用了熱力阻力特性居中，耐高溫耐腐蝕

8、的陶瓷填料。B、收水器和噴頭的選用與爐體水系統相同。4、煤氣清洗系統冷卻塔塔芯設計煤氣清洗系統的冷卻水特點是：水質較差，極易堵塞。這個水系統的主要矛盾是水質差極易堵塞，而出塔水溫要求也不高。根據這個特點我們在塔芯設計上有下不同：A、填料：設計選用塑料網格大層距布置。以往該系統的填料多是水泥網格，水泥網格填料親水、親泥性好，另在布置上為連續擺放，極易造成堵塞，同時水泥網格加工質量不易保證，影響其性能且易損壞。塑料網格本身材質是憎水、憎泥的，另在擺放上增大它的層距，這對于有效防堵都有較好的作用。B、配水系統：我們設計上采用了槽槽結合的方式，便于維護。噴頭選用了掛籃式噴頭，不易堵塞。C、收水器選用同

9、前。三、冷卻塔的測試1、冷卻塔的測試目的冷卻塔的測試目的有兩個，一是考核冷卻塔是否達到設計能力，是反應供貨商對用戶是否提供了性能合格的冷卻塔，稱為考核測試；二是通過測試得到塔的熱力特性，積累實測資料，服務設計，提高設計水平，稱為性能測試。2、冷卻塔測試的幾個必須測試參數無論是冷卻塔的考核測試還是冷卻塔的性能測試以下參數是必須測試的:冷卻塔的水量、進塔空氣的干濕球溫度、大氣壓、進出塔的水溫。測試上述幾個參數一般可以回答，冷卻塔能否達到設計能力。隨著冷卻塔技術的不斷完善，冷卻塔的供貨商應能提供精度相對較高的冷卻塔運行曲線簇。通過測試上述幾個參數與運行曲線作比較，即可回答冷卻塔是否達到設計要求。例如

10、：電力部八十年代引進哈蒙技術設計的安徽坪為電廠冷卻塔的測試就是按此法進行的。目前國內大多數的冷卻塔的供貨商尚不能提供塔的運行曲線簇，或者提供的曲線簇的誤差較大，所以我們的測試規定的考核方法不按上辦法處理。除了測量以上參數外，冷卻測試時還測量其它一些參數。如：機力通風塔還要測試風量、阻力、淋水分布、電機功率等。這樣做的目的有二，其一是目前我們設計單位設計冷卻塔時，更多的相信工業塔實測的冷卻塔資料。即：淋水填料的熱力特性N=An。同時也為冷卻塔的設計提供改進的依據。其二是分清責任。目前我國機力塔的供貨商一般是配套供貨，即：機電設備與塔芯的生產廠非一家。這樣在冷卻塔的整體性能達不到設計要求時，可分析

11、出是風機風量達不到設計要求還是塔芯性能達不到設計要求。3、冷卻塔測試時為什么要對測試的參數變化作限定冷卻塔測試時，不同的規范對測試參數的變化作了一定的限制。如：限定變化的參數 電力部規定 CTI濕球溫度 與設計值比 5進塔水溫 與設計值比 2水 量 與設計值差 10%溫 差 與設計值差 20%作上述限定的原因是在不同的工況條件下測定塔的冷卻數不落在同一線上。從理論和過去試驗都可以證明：上述限定變化的參數與冷卻數的是非正交的。濕球溫度對冷卻數基本不產生影響，而進塔水溫則對冷卻數影響比較大。例如：在進塔水溫為t0時所測定的冷卻數N0，當進塔水溫變為t1時的冷卻數近似為N1=（t0/t1）0.4。從

12、上述的規律不難看出作以上限定的用心良苦。進塔水溫與設計值比相差 2(按設計進塔水溫40左右)，冷卻數相差2%，而溫差變化則是通過影響進塔水溫來間接影響冷卻數的，如某冷卻塔設計溫差為10，濕球溫度為27，進塔水溫為42，當溫差變為8時，進塔水溫變為40.2,與規定要求相吻合。濕球溫度本身對冷卻數基本不影響，但對于運行的一定負荷的冷卻塔的運行溫度產生影響。如上的例子中如溫差不變而濕球溫度變為22，則塔的運行水溫變化為進塔水溫39，出塔水溫為29。水量的變化對塔的冷卻數的影響有兩方面原因，一是由于水量與設計的差別造成塔的運行水溫的變化，二是造成冷卻塔的配水不均影響冷卻數。冷卻塔一般設計選用一種噴頭后，噴咀口徑對于設計水量配水均勻性最佳。當水量變化后，配水將出現不均勻，從而造成冷卻數下降。4、目前冷卻塔運行的現狀從大量的冷卻塔的測試中發現，多數冷卻塔不在設計工況運行，且相差較大。行業 設計溫差 實測與設計比值電力 7-9 0.95-1.05冶金 8-20 0.3-0.6石化 8-1