环保节水型冷却塔设计要点分析

环保节水型冷却塔设计要点分析
发表时间：2020-08-12T09:51:12.397Z 来源：《电力设备》2020年第10期作者：朱国庆韩鹏[导读] 摘要：当前随着节能环保意识的不断增强，对冷却塔设计提出了更为严格的要求，对环保与节水功能更加注重，基于此，本文主要对环保节水型冷却塔设计要点进行分析，旨在更好的节约资源，减少环境的污染，促进整个社会的发展。

(山东蓝想环境科技股份有限公司山东潍坊 262100)
摘要：当前随着节能环保意识的不断增强，对冷却塔设计提出了更为严格的要求，对环保与节水功能更加注重，基于此，本文主要对环保节水型冷却塔设计要点进行分析，旨在更好的节约资源，减少环境的污染，促进整个社会的发展。

关键词：环保节水型；冷却塔设计；设计要点
1 前言
对于我国而言水资源是制约社会经济发展和人们生活质量提高的重要因素，一些大型工业企业在实施生产活动中要使用到湿式冷却塔，但是这种方式大量消耗了水资源，对此需要对用水环境进行改善，这是当前企业研究与发展的重点。

另外湿式冷却塔也会消耗水体，造成严重的水环境，这就需要加强环保节水型冷却塔设计，从而才能符合要求。

2 环保节水型冷却塔概况
发电厂建设在水资源不丰富的区域时通常会使用冷却塔作为冷却手段。

为了获得源源不断的电能，工质（一般为水）就需要在热源及冷源间实现循环做功。

这里的冷源就是通过循环冷却水实现的，汽轮机低压缸内的乏汽在凝汽器内被管束外部的循环冷却水冷却凝结成为饱和水。

循环冷却水吸热后温度升高，温度升高的冷却水被送至冷却塔内与空气进行传热传质，冷却水通过放热后温度下降，空气温度升高变为湿热空气后排至大气环境中去，温度降低的冷却水落入冷却塔集水池后通过循环水沟流至循环水泵吸水池，循环水泵将冷却水升压后至凝汽器再次进行换热，以此循环的过程。

冷却塔在这个循环中所起到的作用是与空气冷源进行换热，循环水系统中的冷却水通过配水装置进入喷淋区并依次通过填料区及雨区，其中填料区中的传热传质过程为冷却塔内高温冷却水与低温空气换热过程的核心。

冷却塔如果设计合理，则冷却塔出水温度在合理范围内较低，这样就能使汽轮机低压缸保持合适的真空度，使机组热效率保持较高的水平。

因此研究冷却塔是非常有必要和有经济效益的。

湿式冷却塔应用在传统工业生产当中具有其明显的优势，湿式冷卻塔造价相对低廉，换热效能较高以及降温极限符合工业生产需要，这些都造成了湿式冷却塔被广泛应用在我国的工业生产当中。

但是，湿式冷却塔同样具有缺陷，在进行蒸发换热的过程中，水蒸发会造成大量热量的流逝，实现降温，但是同时造成了水体流逝。

湿式冷却塔的水体流失是实现降温的前提条件，这对于我国存在的水资源不足情况，呈现出矛盾性。

干式冷却塔的水体流失为零，但是干式冷却塔的降低效率相对更低，而且造价较高，不适用于工业生产。

通过综合上述中的两种冷却塔特点，本文分析环保节约的冷却塔，这种冷却塔主要保留的是干湿式冷却塔的优势特点，并在此基础上实现有效保护和利用水资源的冷却循环。

本文中探讨的环保节水型冷却塔主要是在湿式逆流式的冷却塔特征基础上对冷却系统进行改进。

形成了收水器干式换热器的设计。

这种情况冷却塔在塔的一侧设计的额空气引风道。

并在这基础上实现了换热器的预设降温。

这样做就能有效的保留水分同时降低温度。

3 环境保护与节水型冷却塔的换热与气动分析
根据上述内容的结构分析，环保型的冷却塔在收水器和下部分的设计上明显有了改进。

这部分在整个结构当中可以被作为是湿段，换热器则可以被看作为干段，基于这种情况，两个部门共同组成了冷却器的整个系统，其中体积流量情况分别用GI、GZ表示。

在此基础上，在实现风筒与系统之间的连接。

风机向系统提高工全压。

这个过程中，湿段的空气阻力主要内容包括以下几个方面：系统风口受阻情况、导风系统的受阻情况、气流转弯的风阻情况以及、淋水装置承受力阻情况以及水装置的承受力阻情况等。

而空气换热器的换热计算主要采用： NTU法对换热器进行分微元层计算。

需要指出的是，冷却塔整体总空气阻力及总空气流量应当与所采用风机的性能曲线相匹配，因此新型塔塔内换热及阻力计算需要对各部分进行祸合匹配、迭代计算。

系列计算结果分析表明：新型塔尤其适合年平均气温较低的地区，因为干球温度越低，换热器的冷却效果越好；且冷却塔的截面尺寸越小，整体匹配后换热器可承担的冷却负荷越大，从而节水率越大。

4 计算设计分析
本文在进行环保节水型冷却塔设计分析过程中主要结合了我国北方的气候条件，在进行设备的搭配过程中主要采用的是有助于保持水分以及换热器等情况。

另外，就是在不同的环境当中，空气干球会出现温度差变化，设计计算应当将这个内容放在计算内容当中。

根据具体情况分析，环境干球温服的变化主要与换热器以及填料层相关。

干球出现的温度变化，主要与换热器温降关联在一起。

且环境干球的温度会随着环境温度以及水降温情况递减。

我国的北方城市如内蒙古等严重缺水，年平均气温低，每年绝大多数时间都在15℃以下，而且非常长的时间是在零度以下，有时甚至零下30多度，这样的气候非常有利于新型冷却塔的应用。

由于当环境温度很低时，普通湿塔在填料层下端进风口处会出现结冰问题。

由于环保节水型冷却塔本身的温度降低呈现逐渐递增的情况，冷却塔的出口空气当中空气湿度也会逐渐降低，当空气相对湿度达到一定程度之后，这种逐渐降低的过程中又会趋缓，并呈现逐渐增加的情况。

造成冷却塔出口空气相对变化的主要原因是出口空气当中存在一部分的水蒸气，这部分水蒸气主要是受到循环部分的水蒸发所致的。

另外一部分的水蒸气则是存在于空气当中的。

在进行具体的计算过程中环境空气具有相对湿度稳定的特征，这种情况下，入口的空气中会造成水蒸气的总量减少，相对的循环系统中的蒸发总量就会增加。

冷却塔稳定性的影响因素包括结构、刚度以及荷载等等。

常用的混凝土冷却塔稳定性分析方法包括计算特征值分析法、整体稳定性验算方法以及对局部稳定性进行验算的屈曲应力状态方法。

根据相应的行业标准规范及冷却塔建设规程，钢网格冷却塔结构稳定性一般不需要进行验算，但是考虑到钢网格结构外形的特殊性和稳定性的不确定性，因而在实际的设计中仍然需要对钢网格结构的稳定性进行验算。

在进行结构稳定性验算时需要从两方面来进行，包括考虑跨度和不考虑初始缺陷两种情况，并建立两个结构模型。

经验算为初始缺陷非敏感结构，且该结构的屈曲特征值较大，因而结构整体的线性稳定性也可以充分满足冷却塔的使用要求。

总的来说采用结合了干湿式冷却塔优势特征的环保节水型冷却塔具有两者共同的有点，但是同时却能很好的减弱两者的不足。

湿式冷却塔在进行热交换过程中，工作效率较高，同时造价低廉。

另外一方面，干式冷却塔具有无水蒸发特征，但是存在着造价高等劣势。

环保节约型的冷却塔将这些问题都一一克服，因此，在节水以及环保性能上效果俱佳。

5 结束语
综上所述，实施节约环保型冷却塔设计主要是为了节约和保护工业生产过程中的湿式冷却塔水资源，通过本文的研究与计算，以上的改造设计具有一定的节能环保效果，可以大大地降低水污染和水资源节约，还可以降低冷却塔出口空气湿度和温度，特别对对于北方地区而言效果更为显著。

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