2015年11月磷肥與復(fù)肥第30卷第11期Phosphate & Compound Fertilizer●41●無填料噴霧冷卻塔在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)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(tǒng)填料冷卻塔存在諸多問題，改用無填料噴霧冷卻塔，有效解決了填料塔冷卻效率不高、分水不均、飄雨嚴(yán)重,且減輕了設(shè)備的質(zhì)量，檢修和維護(hù)的工作量和費(fèi)用大大減少。[關(guān)鍵詞]循環(huán)水冷卻;冷卻塔;無填料[中圖分類號(hào)] TQ051.5[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A[文章編號(hào)] 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(tǒng)的冷卻系統(tǒng)為冷卻塔。料老化脫落 和結(jié)垢,從而發(fā)生堵塞現(xiàn)象，出現(xiàn)冷卻冷卻塔是利用空氣與水的接觸來冷卻水的設(shè)備。傳塔內(nèi)部偏流、 冷熱水溫差低于設(shè)計(jì)要求等問題，日統(tǒng)水冷卻塔主要采用填料分散水來增加水膜，進(jìn)而常維護(hù)成本較高，且維護(hù)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(jī)、石油化工行業(yè)現(xiàn)投入生產(chǎn)運(yùn)行的循環(huán)水冷卻塔塔身、電機(jī)、填料、播水系統(tǒng)、水盤等組成。均系填料冷卻塔，由于填料冷卻塔阻力高，導(dǎo)致風(fēng)目前冷卻塔的節(jié)能越來越受重視，最為流行的機(jī)的負(fù)荷增加，要維持- -定風(fēng)量所需的電機(jī)功率也方法為用無填料噴霧冷卻塔代替普通的填料塔。無相應(yīng)增大，在滿足氣水比要求時(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(duì)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、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(yán)重超標(biāo))時(shí)，更顯通道，形成死區(qū)、溝流等現(xiàn)象，造成循環(huán)水偏流，示出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，具有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(nèi)也出現(xiàn)了和循環(huán)水一樣的現(xiàn)象，這樣更不利1工 業(yè)生產(chǎn)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)存在問題于熱量的交換，直接導(dǎo)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(tǒng)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(dá)到設(shè)計(jì)要求，但隨水泥、塑料等行業(yè)也面臨相似問題。近年來冷著使用時(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，無填料噴霧冷卻塔由于具有分水部件結(jié)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(shè)備運(yùn)行安全、免維護(hù)勻、飄雨嚴(yán)重、冷熱水溫差達(dá)不到使用要求等問等優(yōu)點(diǎn)，逐步車工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中得到推廣。中國(guó)煤化工題，對(duì)生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成- -定影響。[收稿日期CNMHG冶煉廠的循環(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(zhǎng)時(shí)間使用使填究。E-mail: 125514973@qq.com.2015年●42●磷肥與復(fù)肥第30卷第11期2無填料噴霧冷 卻塔的冷卻機(jī)制、結(jié)構(gòu)與優(yōu)點(diǎn)2)節(jié)能方面 ①無填料噴霧冷 卻塔冷卻溫差2.1無填料噴霧冷卻塔的冷卻機(jī)制較填料塔大2.0~3.5 C;②冷卻水量較填料塔增大無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(jī)電機(jī)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(yáng)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(yùn)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(xiàn)象及填料碎片對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和管嘴，當(dāng)熱水流經(jīng)噴嘴時(shí)產(chǎn)生內(nèi)旋流，熱水成分散的道的堵塞，塔內(nèi)布水均勻，噴霧裝置無堵塞，運(yùn)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(jié)能低噪塔頂風(fēng)筒排入大氣，由于分散的水珠粒度滿足一定聲型防堵式無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(qiáng)， 無維修周期可達(dá)5年，使用壽命20年。面積較大，有利于熱量的交換。5)環(huán)境方面采用專利收水器 ，無飄雨。2.2無填料噴霧冷卻塔的結(jié)構(gòu)3工程實(shí)例分析無填料冷卻塔結(jié)構(gòu)見圖1，主要包括塔體、循1) 昆明某冶化有限責(zé)任公司環(huán)泵、收水器(包括支撐柵格)、布水系統(tǒng)(包括昆明某冶化有限責(zé)任公司磷酸濃縮、制酸裝置支撐柵格)、霧化噴頭、風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)水池及進(jìn)風(fēng)百葉1 000 m'/h的循環(huán)水冷卻塔為傳統(tǒng)填料冷卻塔，安裝窗等。在無填料噴霧冷卻塔中，布水層位于進(jìn)氣格在室外。設(shè)計(jì)循環(huán)水量1 000 m'/h,平面基礎(chǔ)尺寸為柵的上方。其霧化噴嘴按設(shè)計(jì)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使用時(shí)間的延長(zhǎng)，冷卻水水質(zhì)變差，填料老間。自霧化噴嘴出來的循環(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(yán)重、冷熱水溫-定角度向上噴淋,在塔體內(nèi)形成懸浮的小水珠與差達(dá)不到使用要求等問題，對(duì)裝置生產(chǎn)及現(xiàn)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)的防堵型專用霧化噴淋器，屬低壓離改造方案選用方形鋼混框架結(jié)構(gòu)機(jī)械通風(fēng)無填心霧化器，在壓力不高的情況下(0.035 MPa)能料噴霧冷卻塔,因無須安裝填料,塔體載荷輕，在實(shí)現(xiàn)較好的霧化效果。收水器為公司專門研發(fā)的一不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的前提下， 充分考慮運(yùn)行的穩(wěn)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(shè)計(jì)，以節(jié)約投資;無填料噴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(xiàn)象，使出風(fēng)口斷面風(fēng)速分布趨于均化。柵格板選用無填料噴霧冷卻塔，相同的風(fēng)機(jī)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的冷卻塔風(fēng)機(jī)，加大原風(fēng)機(jī)葉片直徑，以增加風(fēng)百葉窗\進(jìn)液口量,滿足冷卻塔的風(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(shè)100mnx100mm的HDPP柵格板。分水管與布水管之間、噴頭與布水圖1無填料噴霧冷卻塔結(jié)構(gòu)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無填料噴霧冷卻塔的優(yōu)點(diǎn)噴頭選用型號(hào)為L(zhǎng)DP-I型GFPDN50，噴淋1) 性能方面無填料噴霧冷卻塔的霧化噴嘴角120的冷駕步專中國(guó)晴計(jì)i兒車0.02 ~ 0.05 MPa將水噴射成0.5 mm微小水珠，其比表面積遠(yuǎn)大于背壓下的聽中國(guó)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(shè)置1只阿下唄m的唄大，以什出停車時(shí)管道中大，冷卻效果大大提高。殘留的循環(huán)水，防止停車時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致結(jié)晶物生成而.2015年第30卷第11期.劉文政等無填料噴霧冷卻塔在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中的應(yīng)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(jī)械通風(fēng)方式，為磷酸萃取和濃縮提供冷卻水。實(shí)際運(yùn)行中存在如下問題:①旋壺渦流噴淋，霧化效果差，導(dǎo)致傳熱性能差。塔內(nèi)部分熱水噴淋不均勻，造成局部區(qū)域空氣“短路”，導(dǎo)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(nèi)噴出的水流達(dá)不到設(shè)計(jì)圖2LDP-M型噴頭噴淋特性曲線要求，導(dǎo)致水不能均勻地分布在填料上，使熱交換收水器采用針對(duì)無填料噴霧冷卻塔風(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)而專門研發(fā)的一種高效低阻力收水器，得塔的熱交換能力降低。收水器片間無透視現(xiàn)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(yán)重,對(duì)裝與塔體璧板之間能實(shí)現(xiàn)緊密搭接，使得飄雨率小于置生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成了一定影響。常規(guī)的收水器，大大改善了冷卻塔對(duì)周圍環(huán)境的影改造方案:將填料塔改為新型無填料噴霧冷卻響，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)葉片的使用壽命。項(xiàng)目改造前后參塔，冷卻塔專用防堵霧化噴頭型號(hào)LDP- I型數(shù)與設(shè)計(jì)工藝參數(shù)對(duì)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(shè)置2只噴頭。每組管表1某冶化公司項(xiàng)目改造前 后參數(shù)對(duì)比道末端設(shè)置1只向下噴淋的噴頭,以排出停車時(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，防止停車時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致結(jié)晶物生項(xiàng)目結(jié)構(gòu)(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(jié)構(gòu)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填料噴霧0045 34-36 9-11 專用快，冷卻效果提高。采用無填料噴霧冷卻塔改造前水器，后參數(shù)與設(shè)計(jì)工藝參數(shù)對(duì)比如表2所示。表2某磷肥公司項(xiàng)目 改造前后參數(shù)對(duì)比水量/塔內(nèi)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*改造后無填料噴霧冷卻塔420578 000>384.429.132.223.5 0.56x10* 0.150x10*4結(jié)語循環(huán)水冷卻效果的好壞是影響生產(chǎn)的關(guān)鍵因[參考文獻(xiàn)]素。由于傳統(tǒng)填料冷卻塔存在諸多問題,改用無填[1] 王志安 .夏慶鑫WGPL型無填料噴霧冷卻塔在鴻化合成氨廠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(yīng)用[C]/2001全國(guó)中氨情報(bào)協(xié)作組第18次技術(shù)年會(huì)論文集.卻，有效解決了傳統(tǒng)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(yán)重的問題，且減輕了設(shè)備的質(zhì)量,檢修[2] 趙振國(guó),石金玲 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