無(wú)填料噴霧冷卻塔在工業(yè)循環(huán)水系統中的應用

2015年11月磷肥與復肥第30卷第11期Phosphate & Compound Fertilizer●41●無(wú)填料噴霧冷卻塔在工業(yè)循環(huán)水系統中的應用劉文政'，張忠輝”，李永輝'，余勇才'(1.昆明爾康科技有限公司技術(shù)中心，云南昆明650090; 2.上海大學(xué)， 上海200072)[摘要]循環(huán)水冷卻效果的好壞是影響生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。由于傳統填料冷卻塔存在諸多問(wèn)題，改用無(wú)填料噴霧冷卻塔，有效解決了填料塔冷卻效率不高、分水不均、飄雨嚴重,且減輕了設備的質(zhì)量，檢修和維護的工作量和費用大大減少。[關(guān)鍵詞]循環(huán)水冷卻;冷卻塔;無(wú)填料[中圖分類(lèi)號] TQ051.5[文獻標志碼] A[文章編號] 1007-6220 (2015) 11-0041- 03Application of spray cooling tower without fller in industrial circulating water systemLIU Wenzheng', ZHANG Zhonghui?, LI Yonghui', YU Yongcail(1.Technology Center, Kunming Econ Technology Co. Lad, Kunming 650090， China;2.Shanghai University, Shanghai 200072, China)Abstract: The cooling effect of circulating water is the key factor to affect the production. Due to the manyproblems of traditional fllr cooling tower, the spray cooling tower without fller can effectively solve theproblems of the packed tower including low cooling efficiency， imbalance of the water, serious rain, anreduce the weight of the equipment, the workload and cost of repair and maintenance can be greatly reduced.Key words: circulating water cooling; cooling tower; without fller在磷酸生產(chǎn)中最為傳統的冷卻系統為冷卻塔。料老化脫落 和結垢,從而發(fā)生堵塞現象，出現冷卻冷卻塔是利用空氣與水的接觸來(lái)冷卻水的設備。傳塔內部偏流、 冷熱水溫差低于設計要求等問(wèn)題，日統水冷卻塔主要采用填料分散水來(lái)增加水膜，進(jìn)而常維護成本較高，且維護難度大。增大循環(huán)水和冷空氣的熱交換面積，主要由風(fēng)機、石油化工行業(yè)現投入生產(chǎn)運行的循環(huán)水冷卻塔塔身、電機、填料、播水系統、水盤(pán)等組成。均系填料冷卻塔，由于填料冷卻塔阻力高，導致風(fēng)目前冷卻塔的節能越來(lái)越受重視，最為流行的機的負荷增加，要維持- -定風(fēng)量所需的電機功率也方法為用無(wú)填料噴霧冷卻塔代替普通的填料塔。無(wú)相應增大，在滿(mǎn)足氣水比要求時(shí)，填料塔的能耗相填料噴霧冷卻塔的耗能比普通填料冷卻塔低30%。對就會(huì )增大。由于循環(huán)水中的鈣離子、鎂離子、泥特別在處理惡劣水質(zhì)(水中鈣離子、鎂離子含量沙、藻類(lèi)、微生物等在填料上沉積，堵塞了原有的高，酸、堿、鹽、油及微生物嚴重超標)時(shí)，更顯通道，形成死區、溝流等現象，造成循環(huán)水偏流，示出其獨特的優(yōu)勢，具有明顯的社會(huì )效益和經(jīng)濟效熱交換量減少，另外由于堵塞的原因，冷卻風(fēng)在冷益。卻塔內也出現了和循環(huán)水一樣的現象，這樣更不利1工 業(yè)生產(chǎn)循環(huán)水冷卻系統存在問(wèn)題于熱量的交換，直接導致冷卻塔熱力性能的降低,磷酸濃縮、制酸裝置循環(huán)水冷卻塔用傳統填料影響冷卻效果，進(jìn)而影響生產(chǎn)。冷卻塔，在安裝初期完全能夠達到設計要求，但隨水泥、塑料等行業(yè)也面臨相似問(wèn)題。近年來(lái)冷著(zhù)使用時(shí)間的推進(jìn)，水質(zhì)變差，填料老化，冷卻塔卻塔的改進(jìn)方法很多，無(wú)填料噴霧冷卻塔由于具有分水部件結垢堵塞、損壞，冷卻塔存在分水不均很好的冷卻性能、占地小、設備運行安全、免維護勻、飄雨嚴重、冷熱水溫差達不到使用要求等問(wèn)等優(yōu)點(diǎn)，逐步車(chē)工業(yè)循環(huán)水系統中得到推廣。中國煤化工題，對生產(chǎn)及現場(chǎng)環(huán)境造成- -定影響。[收稿日期CNMHG冶煉廠(chǎng)的循環(huán)水冷卻塔也多采用填料塔，由于[作者簡(jiǎn)介]劉文政(1966-),男,云南晉寧人,從事化工工藝研水中含有一-定的鈣離子、鎂離子,長(cháng)時(shí)間使用使填究。E-mail: 125514973@qq.com.2015年●42●磷肥與復肥第30卷第11期2無(wú)填料噴霧冷 卻塔的冷卻機制、結構與優(yōu)點(diǎn)2)節能方面 ①無(wú)填料噴霧冷 卻塔冷卻溫差2.1無(wú)填料噴霧冷卻塔的冷卻機制較填料塔大2.0~3.5 C;②冷卻水量較填料塔增大無(wú)填料噴霧冷卻塔不需要填料增加循環(huán)水的換50%;③風(fēng)機電機電耗較填料塔降低30%;④冷卻熱面積，其采用分散冷卻理論，熱水與冷空氣接觸塔阻力較填料塔降低50%;⑤配套水泵大流量低揚的比表面積較水被填料分散成膜狀的比表面積增大程，功率大大降低。5%~10%。其原理就是利用水泵或循環(huán)水回水壓3)運行方面 徹底克服了填料老化、 變形、力將需冷卻的熱水，經(jīng)配水分布管送到霧化器噴脆裂、堵塞、溝流現象及填料碎片對系統設備和管嘴，當熱水流經(jīng)噴嘴時(shí)產(chǎn)生內旋流，熱水成分散的道的堵塞，塔內布水均勻，噴霧裝置無(wú)堵塞，運行水珠向上噴出，與冷空氣進(jìn)行接觸并發(fā)生熱交換，可靠。.被冷卻的水回到循環(huán)池，熱空氣經(jīng)收水器除水后經(jīng)4)維修及使用壽命方面 EK 系列節能低噪塔頂風(fēng)筒排入大氣，由于分散的水珠粒度滿(mǎn)足一定聲型防堵式無(wú)填料噴霧冷卻塔各部件同步可靠性的要求，大部分不會(huì )隨氣流向上,另外水珠的比表強， 無(wú)維修周期可達5年，使用壽命20年。面積較大，有利于熱量的交換。5)環(huán)境方面采用專(zhuān)利收水器 ，無(wú)飄雨。2.2無(wú)填料噴霧冷卻塔的結構3工程實(shí)例分析無(wú)填料冷卻塔結構見(jiàn)圖1，主要包括塔體、循1) 昆明某冶化有限責任公司環(huán)泵、收水器(包括支撐柵格)、布水系統(包括昆明某冶化有限責任公司磷酸濃縮、制酸裝置支撐柵格)、霧化噴頭、風(fēng)機、儲水池及進(jìn)風(fēng)百葉1 000 m'/h的循環(huán)水冷卻塔為傳統填料冷卻塔，安裝窗等。在無(wú)填料噴霧冷卻塔中，布水層位于進(jìn)氣格在室外。設計循環(huán)水量1 000 m'/h,平面基礎尺寸為柵的上方。其霧化噴嘴按設計的不同分布在一-個(gè)平12 00x6 000 mm,塔高(不包括風(fēng)筒高度)6 000 mm。面上，其霧化冷卻空間為布水層和收水器之間的空隨著(zhù)使用時(shí)間的延長(cháng)，冷卻水水質(zhì)變差，填料老間。自霧化噴嘴出來(lái)的循環(huán)水是垂直上噴的或者按化，冷卻塔存在分水不均勻、飄雨嚴重、冷熱水溫-定角度向上噴淋,在塔體內形成懸浮的小水珠與差達不到使用要求等問(wèn)題，對裝置生產(chǎn)及現場(chǎng)環(huán)境冷空氣進(jìn)行熱交換。霧化噴頭采用昆明爾康科技造成一定影響。有限公司研發(fā)的防堵型專(zhuān)用霧化噴淋器，屬低壓離改造方案選用方形鋼混框架結構機械通風(fēng)無(wú)填心霧化器，在壓力不高的情況下(0.035 MPa)能料噴霧冷卻塔,因無(wú)須安裝填料,塔體載荷輕，在實(shí)現較好的霧化效果。收水器為公司專(zhuān)門(mén)研發(fā)的一不改變原有結構的前提下， 充分考慮運行的穩定性種高效低阻力收水器，使得飄雨量小于總水量的和冷卻要求進(jìn)行優(yōu)化設計，以節約投資;無(wú)填料噴0.005%。霧冷卻塔配置的循環(huán)泵可考慮使用原冷卻塔的循環(huán)水泵;鋼混框架采用玻璃鋼防腐。風(fēng)筒選用玻璃鋼材質(zhì)動(dòng)能回收型風(fēng)筒，能消除收水器氣流脫壁現象，使出風(fēng)口斷面風(fēng)速分布趨于均化。柵格板選用無(wú)填料噴霧冷卻塔，相同的風(fēng)機其風(fēng)量較募化噴頭填料冷卻塔增加120%。因此，本方案考慮使用原來(lái)的冷卻塔風(fēng)機，加大原風(fēng)機葉片直徑，以增加風(fēng)百葉窗\進(jìn)液口量,滿(mǎn)足冷卻塔的風(fēng)量需求。分水管、布水管選用HDPP材質(zhì)，霧化噴頭選用CFP材質(zhì)。在布水管下鋪設100mnx100mm的HDPP柵格板。分水管與布水管之間、噴頭與布水圖1無(wú)填料噴霧冷卻塔結構示意圖管之間的連接均采用法蘭連接，方便檢修或更換。2.3無(wú)填料噴霧冷卻塔的優(yōu)點(diǎn)噴頭選用型號為L(cháng)DP-I型GFPDN50，噴淋1) 性能方面無(wú)填料噴霧冷卻塔的霧化噴嘴角120的冷駕步專(zhuān)中國晴計i兒車(chē)0.02 ~ 0.05 MPa將水噴射成0.5 mm微小水珠，其比表面積遠大于背壓下的聽(tīng)中國煤化工示。每組管道末HCNMHG水被填料分散成膜狀的比表面積，氣水傳熱表面積端設置1只阿下唄m的唄大，以什出停車(chē)時(shí)管道中大，冷卻效果大大提高。殘留的循環(huán)水，防止停車(chē)時(shí)間長(cháng)導致結晶物生成而.2015年第30卷第11期.劉文政等無(wú)填料噴霧冷卻塔在工業(yè)循環(huán)水系統中的應用●43●發(fā)生堵塞。2)云南某磷肥有限公司云南某磷肥有限公司磷酸冷卻塔為聯(lián)體旋壺渦0η流噴淋塔,采用機械通風(fēng)方式，為磷酸萃取和濃縮提供冷卻水。實(shí)際運行中存在如下問(wèn)題:①旋壺渦流噴淋，霧化效果差，導致傳熱性能差。塔內部分熱水噴淋不均勻，造成局部區域空氣“短路”，導致冷卻塔冷卻量下降，影響換熱效率。0.020.00.040.05壓力MPa②部分旋壺噴頭在塔內噴出的水流達不到設計圖2LDP-M型噴頭噴淋特性曲線(xiàn)要求，導致水不能均勻地分布在填料上，使熱交換收水器采用針對無(wú)填料噴霧冷卻塔風(fēng)量大、水表面積減少。 同時(shí)，熱水在空氣中的行程較短，使量大的特點(diǎn)而專(zhuān)門(mén)研發(fā)的一種高效低阻力收水器，得塔的熱交換能力降低。收水器片間無(wú)透視現象，每組收水器之間、收水器③收水器老化變形，使冷卻塔飄雨嚴重,對裝與塔體璧板之間能實(shí)現緊密搭接，使得飄雨率小于置生產(chǎn)及現場(chǎng)環(huán)境造成了一定影響。常規的收水器，大大改善了冷卻塔對周?chē)h(huán)境的影改造方案:將填料塔改為新型無(wú)填料噴霧冷卻響，延長(cháng)了風(fēng)機葉片的使用壽命。項目改造前后參塔，冷卻塔專(zhuān)用防堵霧化噴頭型號LDP- I型數與設計工藝參數對比如表1所示。GFPDNSO,噴淋角120°，在0.02 ~ 0.05 MPa背壓下的向上噴淋霧化，每平方米設置2只噴頭。每組管表1某冶化公司項目改造前 后參數對比道末端設置1只向下噴淋的噴頭,以排出停車(chē)時(shí)管冷卻塔處理水量/ 進(jìn)塔出塔 溫差/ 收水器道中殘留的循環(huán)水，防止停車(chē)時(shí)間長(cháng)導致結晶物生項目結構(m'.h")水溫/C 水溫/C 9形式成而發(fā)生堵塞。改造前填料鋼結構60045 396收水器在同樣冷卻條件下，蒸發(fā)散熱與接觸散熱加改造后無(wú)填料噴霧0045 34-36 9-11 專(zhuān)用快，冷卻效果提高。采用無(wú)填料噴霧冷卻塔改造前水器，后參數與設計工藝參數對比如表2所示。表2某磷肥公司項目 改造前后參數對比水量/塔內通風(fēng)量/ 自然風(fēng)速/大氣壓力1進(jìn)塔干球進(jìn)塔濕球進(jìn)塔水出塔水飄雨量/ 飄雨率/(m’h") (m'.h")(m-s")kPa溫度/C溫度/C 溫度/心 溫度/C (m'h")%改造前的填料冷卻塔19479 000>84.324.81529.724.30.5x102 0.157x10*改造后無(wú)填料噴霧冷卻塔420578 000>384.429.132.223.5 0.56x10* 0.150x10*4結語(yǔ)循環(huán)水冷卻效果的好壞是影響生產(chǎn)的關(guān)鍵因[參考文獻]素。由于傳統填料冷卻塔存在諸多問(wèn)題,改用無(wú)填[1] 王志安 .夏慶鑫WGPL型無(wú)填料噴霧冷卻塔在鴻化合成氨廠(chǎng)的料和高效低壓離心噴霧裝置的空塔進(jìn)行循環(huán)水冷應用[C]/2001全國中氨情報協(xié)作組第18次技術(shù)年會(huì )論文集.卻，有效解決了傳統填料塔冷卻效率不高、分水不青島:[出版者不詳],2001:60-62.均、飄雨嚴重的問(wèn)題，且減輕了設備的質(zhì)量,檢修[2] 趙振國,石金玲 .王增順.冷卻塔中配水的試驗研究[J].水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展, 199(3):1-9.清堵和維護的工作量和費用大大減少。無(wú)填料噴霧冷卻塔冷卻溫差較傳統填料塔大[3] 宋小軍,廖文彪冷卻塔 - .二維計算方法對比[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報.2009(3):232-237.2.0~ 3.5 C;冷卻水量較傳統填料塔增大50%;風(fēng)[4] 路建嶺. 吳培浩, 麥粵幫,等.噴霧位置對上噴式噴霧冷卻塔冷機電機電耗比傳統填料塔降低30%;冷卻塔阻力卻性能的影響[J].潔凈與空調技術(shù).2010(4):38-41.較傳統填料塔降低50%;配套水泵流量大，揚[5] 齊曉霓.無(wú)填料冷 卻塔的理論與實(shí)驗研究[D].上海:上海交通大學(xué)2007.中國煤化工程低，功率大大降低;裝置無(wú)堵塞，運行可靠，維[6] 段新耿.無(wú)LY Hc N M H G國科協(xié)第六屆青年修周期可達5年，使用壽命20年。因此，無(wú)填料噴學(xué)術(shù)年會(huì )I衛星會(huì )議-新疆第六廟青牛學(xué)不年會(huì )暨首屆博士生論霧冷卻塔適宜在工業(yè)循環(huán)水系統中推廣應用。壇論文集.烏魯木齊:[出版者不詳]2006:447-450..