金日-冷卻塔與節(jié)能

1、冷卻塔與節(jié)能羅金枝,侯紅立上海金日冷卻設(shè)備有限公司,上海郵編: 201609摘要:循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是各工業(yè)甚至民用高檔建筑能耗的大戶,年耗電量約30億kW.h,其節(jié)能效果對(duì)工業(yè)企業(yè)的節(jié)能影響甚大。冷卻塔是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,可以通過(guò)降低冷卻塔的供水揚(yáng)程,提高冷卻塔的熱效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能,也可通過(guò)對(duì)在役老化的冷卻塔的改造實(shí)現(xiàn)節(jié)能。關(guān)鍵詞:冷卻塔;節(jié)能;挖潛改造Cooling tower and energy conservationLutherlo , HOU Hong-li(Shanghai Kingsun cooling equipment Co.,LtdAbstract: The circu

2、lating cooling water system is wide for various industrial field even civil upscale construction, it is the energy consumption wealthy and powerful family , the year power consumption approximately about 3 billion kW/h, its energy conservation effect is really big to Industrial energy conservation i

3、nfluence. The cooling tower is the circulating cooling system's key equipment, may through reduce the cooling tower water supply lifting, enhances the cooling tower the thermal efficiency, may also through tap the old towers latent potentialities alteration to realize the energy conservation.Key

4、 word: cooling tower, energy conservation ,tapping latent potentialities alteration工業(yè)循環(huán)水遍布各行各業(yè),包括空調(diào)制冷等,循環(huán)水量每小時(shí)數(shù)以億噸計(jì)。若按每小時(shí)1億噸計(jì)算,則年耗電量30億kW/h,在當(dāng)前“節(jié)能減排”形勢(shì)下,“冷卻塔與節(jié)能”這個(gè)課的研究,倡導(dǎo)并推行改造計(jì)劃,刻不容緩。冷卻塔的高效低耗能是冷卻塔技術(shù)發(fā)展中永恒不變的目標(biāo)。冷卻塔與節(jié)能有兩種含義,一是強(qiáng)調(diào)冷卻塔的研究,優(yōu)化冷卻塔配件如填料、配水、收水器等,改善和完善冷卻塔的設(shè)計(jì)方法,如流場(chǎng)的分析,配水配風(fēng)的均勻性,冷卻塔精準(zhǔn)的氣動(dòng)計(jì)算等,從而提高效率,

5、降低能耗。二是對(duì)目前在運(yùn)行的數(shù)量龐大的冷卻塔開(kāi)展挖潛改造,提高效率降低能耗。筆者認(rèn)為通過(guò)以下途徑實(shí)施冷卻塔節(jié)能:1.降低冷卻塔的供水揚(yáng)程冷卻塔的能耗除電機(jī)外,還有熱水送上配水系統(tǒng)的水泵功耗,其耗電量遠(yuǎn)大于風(fēng)機(jī),以4000m3/h(t=10,=28循環(huán)水為例,風(fēng)機(jī)軸功率耗電為137kW/h,而把4000m3/h的水提升至10m揚(yáng)程的水泵所耗的電能為86.0*8.0*10210*1000*3600/4000*06.1=167.8kW/h ,比風(fēng)機(jī)耗電多了22.4%,若能降低2.0m 的揚(yáng)程,可節(jié)約電耗約33kW/h ,這是個(gè)不小的數(shù)值。眾所周知,降低進(jìn)風(fēng)口高度、減少供水管道的阻力和采用低壓噴嘴都可

6、以降低水泵的揚(yáng)程。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo),筆者分別進(jìn)行進(jìn)風(fēng)口型式(包括不同的百葉及導(dǎo)流沿等和低壓噴頭的配水均勻度的試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明,當(dāng)風(fēng)量不變,隨著進(jìn)風(fēng)口降低,進(jìn)風(fēng)流速提高,進(jìn)風(fēng)口阻力增加,煙氣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)口上沿的尖端效應(yīng)也越顯著,這說(shuō)明機(jī)械通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口面積比要有一定限制,但從冷卻塔設(shè)計(jì)的總體而言,在進(jìn)風(fēng)口上沿增加導(dǎo)流板,可以大大改善進(jìn)入填料氣流的均勻性,填料的熱力特性得到充分挖掘。判斷氣均勻分布與否,可以通過(guò)某特征斷面(如氣室處的某斷面的靜壓與進(jìn)風(fēng)口的動(dòng)壓之比(又稱壓力比來(lái)決定。當(dāng)壓力比大于85時(shí),可認(rèn)為氣流時(shí)均勻的。降低供水壓力除減少進(jìn)風(fēng)口高度外,另一個(gè)重要步驟就是選用配

7、水均勻,低壓力的噴嘴,為滿足這二項(xiàng)要求,筆者在噴嘴試驗(yàn)裝置上進(jìn)行噴嘴的篩選,分別測(cè)試噴嘴的流量與壓力,噴射高度與噴射角,噴嘴的流量系數(shù),考量每個(gè)噴嘴布水的均勻性,優(yōu)者首選。在此基礎(chǔ)上再去進(jìn)行配水系統(tǒng)如主管、支管、連接噴嘴的管壁等的優(yōu)化水力計(jì)算。目前在有限的噴嘴種類測(cè)試下,比較理想的低壓噴嘴為K2,NS5A ,GEA 上噴噴嘴等。2.提升冷卻塔的換熱效率,高效率的冷卻塔,為完成設(shè)計(jì)任務(wù)所需的氣水比就低,風(fēng)量小,耗功就小,以往研究提高冷卻塔效率,著重點(diǎn)放在淋水裝置(填料上,如填料的構(gòu)形(孔隙率,比表面積,材質(zhì)(親水性、強(qiáng)度而忽略了獲得填料特性時(shí)的邊界條件及?；囼?yàn)時(shí),受到試驗(yàn)邊界條件的制約,使填料

8、特性性能發(fā)揮受到限制的情況,在冷卻塔的設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)論邊界條件和氣象、水溫變化情況如何,均把熱力特性方程中的“A ”作為常數(shù)考慮,加上工業(yè)塔中的配水條件和配風(fēng)條件與實(shí)驗(yàn)室的條件相差甚遠(yuǎn),所以未能充分體現(xiàn)出填料特性的潛在力。對(duì)比國(guó)內(nèi)外同類填料的熱力特性發(fā)現(xiàn),雖然都是薄膜式填料,單位體積的比重相近,比表面和孔隙率相近,僅細(xì)部構(gòu)形有別,但熱力特性相差較大,性能高的填料為完成相同的設(shè)計(jì)任務(wù),所需的氣水比則小的多,風(fēng)機(jī)功率就低的多。因此除了繼續(xù)開(kāi)發(fā)新的填料品種外,也要注重現(xiàn)有填料的潛力,改進(jìn)試驗(yàn)裝置及方法,在進(jìn)行熱力測(cè)試的同時(shí),也應(yīng)對(duì)試驗(yàn)時(shí)的配水均勻性及進(jìn)氣的均勻性以及不同m n m A N q Ag Ka

9、=或淋水密度和不同風(fēng)速下的特征給予區(qū)分,并和不同的氣象條件與不同的運(yùn)行區(qū)段加以論證,那么填料的特性就能在實(shí)踐中得以充分的有效的運(yùn)用。3.冷卻塔的挖潛改造,老塔改造不能停留在塔內(nèi)配件損壞的更新上,改造的含義應(yīng)著重在挖潛。回顧上世紀(jì)六七十年代前后建造的冷卻塔大部分至今仍還在運(yùn)行,但其冷卻效率多數(shù)不盡人意,如塔的面積為8m×8m,處理水量為360400m3/h(t=8,=2728,配4.75m風(fēng)機(jī),裝機(jī)容量為47kW。又如面積為16m×16 m的塔,處理水量為18002200m3/h(t=10,=28,配風(fēng)機(jī)8.53m,裝機(jī)容量為155160kW,采用的淋水密度為8m3/(m2.

10、h。20世紀(jì)90年代中期建成的若干冷卻塔冷卻效率已有大幅度的提升,如1994年在華北××化工廠建成的35004000m3/h(t=10,=27的逆流式冷卻塔塔平面尺寸17m×17m,兩面進(jìn)風(fēng),風(fēng)機(jī)9.2米,配用電機(jī)180kW,經(jīng)權(quán)威單位鑒定認(rèn)為,當(dāng)匹配電機(jī)功率為200kW,進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)風(fēng)量(氣水比達(dá)到0.705時(shí),該塔的性能可以滿足設(shè)計(jì)要求。由此可見(jiàn),該塔的淋水密度已提升至13.8m3/h,冷卻塔的效率大大提高了,只是功耗與國(guó)外同類型的冷卻塔相比高出近50kW?？上攵?目前正在運(yùn)行的老的冷卻塔,挖潛改造潛力巨大,在冷卻塔冷卻效率提升的同時(shí),單位水量的耗電下降,又可節(jié)省用地。近幾年來(lái)冷卻技術(shù)有了很大發(fā)展,新材料,新工藝等,高效的冷卻塔發(fā)展日新月異,對(duì)老塔挖潛改造客觀條件已具備。若干年來(lái)已有不少挖潛改造成功的。老塔的改造也許比新塔設(shè)計(jì)更復(fù)雜一些,因?yàn)橐迷械闹黧w結(jié)構(gòu),而且要盡可能地保留原有的風(fēng)機(jī)及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu),這和理想的改造設(shè)計(jì)方案會(huì)有差異,因此對(duì)改造塔現(xiàn)狀的調(diào)查分析,因地制宜地進(jìn)行老塔的改造設(shè)計(jì),使冷卻塔新的技術(shù)、新的配件在老