凉水塔又名
冷却塔,冷却塔(cooling tower)是冷却循环水的设施,是大型火力发电厂的关键性项目之一。
1910年
荷兰学者依特尔松提出了以钢筋混凝土建造冷却塔壳体。世界上第一个自然通风塔建成于1915年的荷兰,广泛应用发电厂、石油化工、 日用消费品等领域。
冷却塔是利用空气和水两种不同介质,通过直接或间接接触方式,使水温降低以循环使用。基本构造有淋水填料、配水系统、通风设备等组成。主要有逆流式、横流式、喷射式等。中国从国外引进玻璃钢冷却塔后,整塔实测鉴定等方法不断改进和提高,使中国的FRP冷却塔得到迅速发展。
冷却塔大型节能化、填料高效薄板型、填料材质塑料化是冷却塔发展的趋势。
简史
1910年荷兰学者依特尔松提出了以钢筋混凝土建造冷却塔壳体。世界上第一座冷却塔是建成于1915年,位于荷兰的一座矿山上。是第一座投入使用的钢筋混凝土冷却塔。它的设计者是依特尔松(Frederik Von Iterson),他是荷兰国家矿产部的一名学者。美国相关领域的科学家也对冷却塔也进行了大量的研究和工程实践。一座高达百米的双曲线冷却塔于1958年在HihgMammham发电厂中建成了。成为当时世界上最高的
冷却塔,标志着冷却塔研究有了长足的进步。
冷却塔是利用空气和水两种不同介质,通过直接或间接接触方式,使水温降低以循环使用的装置,中国外普遍用以节水。以往的冷却塔采用木、钢、侗筋混凝土结构,木结构塔需耗大量木材,且防腐处理困难,到60年代巳被基本淘汰
在国外,60年代开始开发玻璃钢冷却塔,发展很快。美国、
日本、
英国、
法国、
瑞士、
苏联、
罗马尼亚等,都有各种系列的产品。尤以日本,生产厂家多,产品系列齐全。
1966年以来,中国台湾省和
香港特别行政区分别从美国保利、日本信和等公司引进技术,大量生产玻璃钢冷却塔。
1973年,中国从国外(日本)引进玻璃钢冷却塔后,在消化吸收国外玻璃钢冷却塔技术的基础上,研制出中国第一代FRP冷却塔,1974年投放市场,取得良好效果,并引起人们的极大重视,许多设计研究单位,相继开展了FRP冷却塔的研究和设计工作,开发新的产品,并以整塔实测鉴定等方法不断改进和提高,使中国的FRP
冷却塔得到迅速发展。
工作原理
冷却塔是利用空气和水两种不同介质,通过直接或间接接触方式,使水温降低以循环使用。干燥低焙值的空气经过风机的抽动后,自进风网处进入冷却塔内;饱和蒸汽压力大的高温水分子向压力低的空气流动,湿热高焙值的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时,一方面由于空气与水的直接传热,另一方面由于水蒸气表面和空气之间存在压力差,在压力的作用下产生蒸发现象,蒸发吸热带走热量,从而达到降温之目的。
基本构造
淋水填料
淋水填料是热水在塔内冷却的主要部件,称为“肠胃系统”。需要冷却的热水经多次溅散成水滴或水膜,增加水与空气的接触面积和延长接触时间,促使热水与空气进行热交换,使水得到冷却。
配水系统
配水系统的作用是将热水均匀地分布在整个填料上。热水分布是否均匀,对冷却效果影响很大。如水量分布不均勾,不仅直接降低水的冷却效果,也会造成部分冷却水滴飞溅而飘逸出塔外,增加水量损失。
通风设备
在抽风式机械通风
冷却塔的上塔体风筒内,设置用电机带动的风机(鼓风式设在下部),利用风机转动产生设计的空气流量(即风量),以保证足够的空气与水进行热交换,达到冷却。
空气分配装置
空气分配装置是指进风口、百叶窗及导风板等,目的是引导空气均匀地分布于冷却塔的整个截面上,不使空气在塔内产生不均匀及涡流、回流等,保证水与空气均匀地接触。
通风筒
简称风筒,其作用是创造良好的
空气动力学条件,减少通风阻力,把排出冷却塔的湿空气送入高空,防止或减少湿热空气回流。机械通风
冷却塔的风筒,目前基本上均采用玻璃钢(FRP)制作。风筒式自然通风冷却塔的风筒,直径大而高,起通风和把湿空气送往高空的作用,用钢筋或钢丝网浇作而成。
除(收)水器
除水器亦称收水器,其作用是将要排出塔外的湿空气中所携带的水滴,在塔内利用收水器把水滴与空气分离,减少逸出(飘失)水量的损失和对周围环境的影响。
塔体
塔体是指冷却塔的外壳体,机械通风冷却塔和风筒式自然通风冷却塔的塔体是封闭的,其作用是起到支承、围护和组织合式的气流功能;
开放式冷却塔的塔体沿塔高做成开敞的,使空气自然进入塔内。
集水池
设在
冷却塔下部(对于中小型塔有的下部设底盘而不设集水池),用于汇集多台塔从淋水填料落下来的冷却水。集水池具有一定容积,有时还起到调节水量的作用。
进出水管
进水管把热水输送到冷却塔的配水系统,进水管上设阀门,以调节进塔水量。出水管(中小型塔设在底盘下)把冷却水送往用水点或水池。大型塔无出水管,冷却水直接下落到水池,则一般是指水泵从水池抽水送至用水点的输水管。集水池还设有补充水管、溢流管、排污管及放空管等。
基本分类
冷却塔种类很多,按通风方式分有自然通风
逆流式冷却塔、自然通风横流式冷却塔、自然通风干式冷却塔。其中机械通风冷却塔又可以分为抽风式机械通风逆流式冷却塔、抽风式机械通风横流式冷却塔、鼓风式机械通风逆流式冷却塔、混合通风冷却塔;按水气接触方式分为湿式冷却塔(其中有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔)、干式冷却塔、
干湿式冷却塔。按冷却介质分为海水冷却塔、淡水冷却塔;按用途分为民用冷却塔、工业冷却塔。按水气流动方向分为逆流式
冷却塔、横流式冷却塔混流式冷却塔;还有其他一些用量较少的冷却塔,如喷射式冷却塔、
开放式冷却塔、无填料塔等。
逆流式冷却塔
根据结构不同,可分为通用型、节能低噪声型和节能超低噪声型。按照集水池(盘)的深度不同有普通型和集水型。逆流式冷却塔结构如图所示。
横流式冷却塔
根据水量大小,设置多组风机。塔体的高度低,配水比较均匀。热交换效率不如逆流式。相对来说,噪声较低。横流式冷却塔结构如图所示。
喷射式冷却塔
它的工作原理是利用循环泵提供的扬程,让水以较高的速度通过喷水口射出,从而引射一定量的空气进入塔内与雾化的水进行热交换,从而使水得到冷却。与其他类型
冷却塔相比,噪声低,但设备尺寸偏大,造价较贵。喷射式冷却塔结构如图所示。
蒸发式冷却塔
蒸发式也称为闭式冷却塔。传热为两个过程,即空气与循环水的热湿交换过程,以及循环水蒸发过程中与冷却水通过盘管进行的间接式热交换过程。冷却水系统是全封闭系统,不与大气相接触,不易被污染。在室外气温较低时,利用制备好的冷却水作为冷水使用,直接送入空调系统中的末端设备,以减少冷水机组的运行时间。在低湿球温度地区的过渡季节里,可利用它制备的冷却水向空调系统供冷。
冷却塔宜采用相同的型号,其台数宜与冷水机组的台数相同,即“一塔对一机”的方式。
性能指标
闭式冷却塔
GB/T 7190.1规定了闭式冷却塔的产品分类和标记、要求、试验方法、检验规则。
1.闭式冷却塔 closed circuit cooling tower
循环冷却水不与空气直接接触,通过间壁式换热器将热量传给喷淋水,由喷淋水的蒸发和空气的显热传递,降低循环冷却水温度的装置。
2.换热模块 heat exchange module
由盘管或板片间壁式换热器、淋水填料(部分含有)等换热元件构成的换热单元。
通过配水装置喷淋至换热模块并只在塔内自循环的水。
4.循环冷却水 circuiting cooling water
间壁式换热器内被冷却的工艺循环水。
正常工作时,间壁式换热器承受的循环冷却水的压力。
间壁式换热器所能够承受的循环冷却水的最大工作压力。
7.循环冷却水压力损失 pressure loss of circulating cooling
H₂O循环冷却水在间壁式换热器内因流动的沿程阻力和局部阻力产生的压力损失。
8.能耗比
功率 consumption ratio
风机、喷淋水泵电动机实际消耗的电功率和循环冷却水克服管程流动阻力所消耗的理论功率之和与循环冷却水流量的比值。
中小型开式冷却塔
GB/T 7190的本部分规定了中小型开式冷却塔的产品分类和标记、要求、试验方法、检验规则。
1.机械通风开式冷却塔mechanical draft opened cooling tower
采用风机强制通风且冷却水与空气直接接触换热,将冷却水热量传给大气的设备或装置。
2.热力性能曲线 thermal performance curves
冷却塔冷却数与气水比的关系曲线。
3.标准工况 standardworking conditions
评价
冷却塔性能时统一的 工况条件,包括进塔空气干球温度、湿球温度、大气压力、进塔水温、出塔水温。
4.名义冷却水流量 nominal cooling
H₂O flow rate
冷却塔在标准工况下,制造商标称的冷却水流量(m3/h)。
5.耗电比 consumptive electric
功率 ratio
冷却塔风机驱动电动机的输人有功功率(kW)与标准冷却水流量(m3 /h)的比值。
6.飘水率 drift ratio
单位时间内从
冷却塔出风口飘出的水量与进塔水量之比。
大型开式冷却塔
GB/T 7190的本部分规定了大型开式冷却塔的产品分类和标记,要求,试验方法,检验规则,标志、包装、运输、贮存及其他等。
1.淋水填料fill
将循环冷却水以水膜或水滴形式和空气接触,以增加接触面积和延长接触时间的一种装置,简称填料。
2.配水系统cooling
H₂O distribution system
将循环冷却水均匀喷洒到填料顶部,由水槽或管道与喷头组成的一种装置。
3.收水器drift eliminator
用来收集出塔空气所夹带水滴的一种装置。
应用领域
冷却塔主要用于工业制冷和空气调节,工业制冷领域,主要有石油化工、炼钢、
食品加工、
化学土业、塑料、奶制品、酿酒和
蒸馏等。冷却塔是大型火电厂建设中关键性项目之一。
工业制冷
冷却塔是利用空气和水两种不同介质,通过直接或间接接触方式,使水温降低以循环使用。
电厂冷却塔
在火力发电厂或者核电发电厂中,为了保证汽轮发电机组不会温度过高,从而提高热机的工作效率,必须使用大量的冷却水,最主要的作用就是将热机加热的水降温,循环使用。
炼钢厂冷却塔
炼油厂冷却塔
空气调节
地铁通风空调工程冷却塔是为冷水机组冷却器提供冷却水的设备,利用空气同水的接触(直接或间接)来冷却水的设备。它是以水为循环冷却剂,让水在塔内与空气进行直接或者间接的热湿交换而达到降温的目的。
发展趋势
由于薄膜式淋水填料布置紧凑和热交换性能好,相对地需要水泵扬程较低,可节约能量,所以在国外的逆流式自然通风冷却塔中,目前大多采用薄膜式淋水填料,如石棉水泥板、塑料片等薄板型填料。在中国
冷却塔中,是以点滴薄膜式和薄膜式填料为主,因此,高效薄板型填料的应用是今后发展的方向。
由于大型冷却塔的数量日益增多,采用水泥制作的淋水填料在加工、安装、热力性能等方面已不能满足发展的需要,因此,中国淋水填料正在向选用塑料材质的方向发展。
另外,大型节能化是中国冷却塔行业发展的方向。
标准规范
机械通风冷却塔,标准号:GB/T 7190.3-2019 。发布日期:2019年8月30日,实施日期:2020年7月1日,主管部门:
中国建筑材料联合会。归口部门:中国建筑材料联合会。
中小型开式
冷却塔,标准号:GB/T 7190.1-2018。发布日期:2018年12月28日,实施日期:2019年11月1日主管部门:中国建筑材料联合会,归口部门:中国建筑材料联合会。
大型开式冷却塔,标准号:GB/T 7190.2-2018。发布日期:2018月12月28,实施日期:2019月11月1日,主管部门:中国建筑材料联合会,归口部门中国建筑材料联合会。