工业型冷却塔简介

发布于:2016-02-09 19:10:11  作者:新吉机械   阅览:

(图文综合自网络)

工业循环冷却水系统概念

几乎所有的工业生产都离不开水冷却工艺,以便带走生产中的副产热量。水冷却工艺可基本分为直流冷却与循环冷却。由于当今水资源的高度匮乏,循环冷却水系统可以使工业用水的回用率达95%以上,而且有利于环境保护、节能和设备自身保护。在大工业生产中一般均采用循环冷却水作冷却介质。工业冷却塔则是循环冷却水系统中最重要的设备之一。

循环冷却工艺主要由循环与冷却两个部分来实现。循环是指冷却水不断从循环冷却水场输送到生产装置后返回循环水场的过程,是由输送单元的循环水泵完成。冷却是指从生产装置返回的循环冷却水,由于吸热而升温,经过冷却单元的大型冷却塔冷却到原供水温度的过程。

冷却塔则是利用空气来冷却循环冷却水的设备。

水的冷却过程是空气与水的传热传质过程。一般说来,影响水冷却效果的因素有如下几方面。

1冷却塔设备性能

淋水装置热力性能:目前淋水装置填料大部分为点滴式与薄膜式。国内常用的填料有M型、折波、梯波、人字波等填料,材质一般为PVC,工业塔最常用的填料如逆流用MC75填料,横流用的欧米伽棒型填料均有较好的传热传质特性。传热传质特性越好,单位体积的填料冷却能力越强。但一般讲其特性受阻力特性制约。

淋水装置的阻力特性:填料的阻力特性是其通风阻力大小的表征。一种性能良好的淋水填料不但要有好的热力特性也必须具备良好的阻力特性,以保证塔内通风条件。上面提到的各种填料,均属于热力与阻力综合特性较为优良的填料品种。

塔的布水特性:冷却塔的布水特性直接关联塔的冷却效率。理论上希望每一点的淋水量都相等。另外,希望布水系统力求布水低压头和抗堵塞性以提高运行的经济性和安全性。工业塔有成熟的水力工况电算程序,以保证达到90%喷头点流量误差<5%

塔的空气动力特征冷却塔结构应具有优良的几何特征,以保证冷却塔具有总体阻力小,通风设备能力发挥最佳,穿过淋水填料的空气量有最佳的分配。这一特性对循环水冷却塔运行的经济性关系甚大,是冷却塔设计的关键问题。

收水能力由于通风可能产生较大的水滴夹带,从而产生系统水与水质处理药剂的大量损失与环境问题,所以冷却塔必须采用性能优良的收水设施。目前国内常采用玻璃钢或PVC制作的波160型收水器作为冷却塔收水设施。

2环境条件

冷却塔水冷却效果的主要因素是空气品质参数。冷却塔内的水与空气的热交换从原理上讲一是循环水被空气冷却,二是由于传质过程存在,循环冷却水依靠自身蒸发过程来冷却。水的冷却过程随着气温上升,自身蒸发冷却的比例不断增加。

在夏季,大部分冷却过程是由于水自身蒸发而降温的过程。水在冷却塔内蒸发冷却取决于空气的湿度大小,所以循环冷却水在冷却塔内的冷却效果,受空气的温度、湿度影响。理论上空气的湿球温度是水被空气冷却的极限值。空气湿球温度是冷却塔热力过程的一个最基本的参数。

工业用冷却塔设计与应用原理与HVAC基本相同,只是工业系统工艺相对复杂,在设计应用过程中会面临更多的一些变数需要做更多一些选择,所以每个项目工业塔尺寸与构造将都是单独进行专门的设计,是与HVAC较大的的不同点。

循环冷却水系统一般由四个基本单元构成

 1.控制单元

本单元功能是控制全系统运行以及管理系统运行质量。本单元的构成可以分为两部分:运行控制室与水质分析室。运行控制室主要是机电控制机构与仪表自控机构;水质分析室主要是日常运行水质控制及分析的各类物化分析仪器。

 2.冷却单元

单元功能为将循环冷却水从化工装置所带出的热量,经过冷却塔释放到大气,使循环冷却水温度达到生产装置所要求的水温。本单元主要设备为大型机械通风式冷却塔。下图:石油化工企业的冷却塔

 3.输送单元

单元功能为循环冷却水的输送,保证循环冷却水的压力、流量。主要设备为循环水泵,以及循环水管网。下图:工业循环水泵

 4.水处理单元

单元功能为循环冷却水进行水质处理,使得循环冷却水在系统中既不发生结垢、污泥故障,不发生腐蚀设备的故障。主要设备有防垢、防腐化学药剂的贮存与投加设备,生物控制剂的贮存投加设备,旁流机械过滤设备以及其他附属设备。下图:工业循环水系统中的加药设施

 主要行业工业循环水系统特点

1.石油化工系统

由于该行业生产装置必须保证长周期、安全、稳定运行。所以重要行业系统对冷却塔设备的性能要求是最高的。

<1>要保证冷却系统长周期安全稳定运行。(国内大型石化企业已实行2 ~3年大修制)

<2>出水温度要求特别保证。低水温可使石油化工生产高产出,超水温则将使石化生产出废品,甚至引发重大事故。

 大型石化生产装置

<3>水质管理严格,一般均为净水系统。

所以,这类系统一般均使用大型机力通风冷却塔,常用进出水温42~32℃,以应。MC75填料首选。工业塔常为多塔组合,规模视化工装置大小而定。低至几千吨/小时处理量,高达十几万吨/小时循环水场组合。

2.电力系统

该行业系统生产要求安全、长周期。负荷可能因季节和用电时段等等发生调整。

<1>安全稳定运行,设备有较大富余量设计。

<2>主要为透平凝汽器冷却用水,水质单一洁净。

 国内电力系统习惯使用自然通风冷却塔。单塔处理能力很大。国内趋向60万大型机组建设,推崇100万超超临界特大型机组,单塔几万吨/小时~十余万吨/小时处理水量也是常见的。

由于电力布局分布与新环境概念的需要,海水冷却塔与烟塔合一工程作为新的发展趋势已在电力系统日渐重视。

3.钢铁冶金系统

该系统用水复杂多样,大小不一,空调系统、空压冷却系统、各类小型设备用水自成系统也很常见。由于常使用冷却水直接冷却工件,所以常出现浊水系统,水质极差的系统并不鲜见。也常有高水温(水温度70℃)大温差(Δt=30℃)系统出现。

钢铁冶金系统塔出现复杂化、小型化特点。民用系列小型塔、点滴填料塔都可能根据不同的条件而被选择。

  钢铁厂冷却塔内污泥沉积

工业冷却塔分类及技术

1.按换热形式分类

1)横流冷却塔概述

横流塔主要是由于在填料换热区内循环冷却水与空气呈交叉流动,即水自上而下、空气水平横向流过而得名。

2)逆流冷却塔概述

逆流塔也是泛指在填料换热区内循环冷却水与空气呈逆向流动,即水自上而下、空气自下而上流过填料区的这一类冷却塔。

2.按冷却方式分类

1)点滴填料塔

该类塔是指所使用的填料在换热区能使冷却水呈点滴状,以增加水与空气的接触表面,从而提高冷却效率的冷却塔。

 2)薄膜填料塔

该类冷却塔均使用不同花纹的膜片状填料,以使循环水在通过填料时形成水膜而增强热交换。

3)喷雾无填料塔简介

该塔利用喷嘴将循环水喷入塔中,以雾滴状循环水来提高塔内水与空气的热交换能力。喷雾塔虽然有较低噪音与无运转设备的优点,但有高扬程与高水质的特别要求。未见大型工业系统采用。

4)闭式冷却塔简介

闭式是相对于一般冷却塔在换热中水与空气开放式接触而言,所以,闭式冷却塔是系统冷却水在密闭环境中仅有换热过程而无传质过程的冷却塔。该塔仅使用在对系统循环水质有特别要求的项目中,结构复杂,造价自然也是昂贵的。

机力冷却塔与自然通风冷却塔特点比较

关于自然通风与机力通风两种塔型其实各有利弊,只有在特定条件下才能进行定量比较,以下只是根据一般情况作如下定性比较:

 

比较项目

自然通风塔

机力通风塔

结构形态

   

风机能耗

水泵能耗

负荷调整能力

气候决定

自主决定

建设地点

适于高纬度干燥地域

任意地区

运行可靠性

无转动设备,运转安全

风机设备

维修更新性

占地布置

建设周期

建设投资

 

水量

循环水进出水口温度

运行水质条件

安装条件(占地限制,安装地点为地面还是建筑物上;周边有无障碍等)

设计气象条件

塔型要求

循环冷却水系统水质稳定工艺管理

水质稳定工艺管理,就是采用适用采用适用于当地水质与化工装置换热条件的水质处理方法(如投加化学药剂,旁流过滤,换热设备防护等),使系统结垢、腐蚀、生物、污泥故障对化工装置的危害减到最小程度。由于水质不稳定的影响,其发展过程较慢,往往经过几个星期或几个月以后才能发现故障现象,然而一量发生故障,后果将极为严重。水质不稳定引起的觉故障有以下几类。

(1) 结垢故障由于循环冷却水中所含钙、镁化合物在系统中析出而沉淀,导致换器结垢,热阻增大,破坏传热过程,使物料超温,无法维持正常生产。

(2)腐蚀故障最常见的循环水腐蚀是电化学现象。由于循环冷却水在运行中,不断与大气接触,水中溶解氧作为阴极去极化剂存在,因而加速了电化学腐蚀过程。换热设备与运转设备冷却部位的严重腐蚀,可使设备压力耐受能力下降,甚至腐蚀穿孔造成化工物料大量泄漏。

3)生物故障由于循环冷却水具备适宜的温度、富氧与富营养(水处理药剂往往成为生物营养源)的条件,因而各种藻类与细菌等繁衍加速,其代谢产物形成生物污泥,破坏传热过程。某些细菌的代谢过程消耗设备本体或形成极强的腐蚀环境,如铁细菌、硫酸盐还原菌等。生物故障发生后将派生出污垢与腐蚀二种故障。

(4)粘泥故障由于循环冷却水中的代谢产物与循环冷却水体的微小机械杂质,容易在系统内特别是流速缓慢的区域内沉积,如在低流速换热设备以及换热器封头管板处产生沉积。污垢沉积造成设备腐蚀,同时造成换热器换热能力下降,破坏正常运行条件。循环冷却水的浓缩是水蒸汽形成的。随着水蒸汽不断补水,而从补水中带入各种离子,所以循环水中各种离子会不断上升。浓缩倍数以下式表示。

 一般用火焰光度计测出补水与循环水中钾离子浓度进行计算,即:

 循环水浓缩倍数可以由系统排污量来控制。通过公式可以导出系统补充水量与浓缩倍数关系

 式中 N-------浓缩倍数;

P--------循环水运行蒸发量百分比;

Q--------系统循环水量;

G--------补水量。

水质稳定剂的投加量也与浓缩倍数有关

 式中C-----循环水应控制剂的浓度;

C--------稳定剂投加量(加药量)

循环水装置补充水量与浓缩倍率、蒸发百分率关系表

(精度1%,仅供参考)

根据浓缩倍数定义及其盐量平衡原理,可以最后导出公式:

补水流量=循环水量蒸发百分率E/1-1/浓缩倍数N

上一篇:没有了

[相关阅读]

联系信息

地址:东莞市寮步镇上底工业区 邮编:523420
电话:13902939756
手机: 13902939756 13925813004 18028208551
邮箱:fuhua@xjfh.cn & lijie@xjfh.cn

收缩
  • 电话咨询

  • 13902939756
  • 13925813004
  • 15218759879