冷卻塔的工作原理、安裝、選型及故障處理方法
冷卻塔是利用水和空氣的接觸,通過蒸發(fā)作用來散去工業(yè)上或制冷空調(diào)中產(chǎn)生的廢熱的一種設(shè)備。工業(yè)生產(chǎn)或制冷工藝過程中產(chǎn)生的廢熱,一般要用冷卻水來導(dǎo)走。從江、河、湖、海等天然水體中吸取一定量的水作為冷卻水,冷卻工藝設(shè)備吸取廢熱使水溫升高,再排入江、河、湖、海,這種冷卻方式稱為直流冷卻。當(dāng)不具備直流冷卻條件時,則需要用冷卻塔來冷卻。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進行熱交換,使廢熱傳輸給空氣并散人大氣。
一、冷卻塔工作基本原理
干燥(低焓值)的空氣經(jīng)過風(fēng)機的抽動后,自進風(fēng)網(wǎng)處進入冷卻塔內(nèi);飽和蒸汽分壓力大的高溫水分子向壓力低的空氣流動,濕熱(高焓值)的水自播水系統(tǒng)灑入塔內(nèi)。當(dāng)水滴和空氣接觸時,一方面由于空氣與不的直接傳熱,另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差,在壓力的作用下產(chǎn)生蒸發(fā)現(xiàn)象,帶到目前為走蒸發(fā)潛熱,將水中的熱量帶走即蒸發(fā)傳熱,從而達到降溫之目的。
二、冷卻塔的工作過程
以圓形逆流式冷卻塔的工作過程為例:
熱水自主機房通過水泵以一定的壓力經(jīng)過管道、橫喉、曲喉、中心喉將循環(huán)水壓至冷卻塔的播水系統(tǒng)內(nèi),通過播水管上的小孔將水均勻地播灑在填料上面;干燥的低晗值的空氣在風(fēng)機的作用下由底部入風(fēng)網(wǎng)進入塔內(nèi),熱水流經(jīng)填料表面時形成水膜和空氣進行熱交換,高濕度高晗值的熱風(fēng)從頂部抽出,冷卻水滴入底盆內(nèi),經(jīng)出水管流入主機。
一般情況下,進入塔內(nèi)的空氣、是干燥低濕球溫度的空氣,水和空氣之間明顯存在著水分子的濃度差和動能壓力差,當(dāng)風(fēng)機運行時,在塔內(nèi)靜壓的作用下,水分子不斷地向空氣中蒸發(fā),成為水蒸氣分子,剩余的水分子的平均動能便會降低,從而使循環(huán)水的溫度下降。
從以上分析可以看出,蒸發(fā)降溫與空氣的溫度(通常說的干球溫度)低于或高于水溫?zé)o關(guān),只要水分子能不斷地向空氣中蒸發(fā),水溫就會降低。但是,水向空氣中的蒸發(fā)不會無休止地進行下去。
當(dāng)與水接觸的空氣不飽和時,水分子不斷地向空氣中蒸發(fā),但當(dāng)水氣接觸面上的空氣達到飽和時,水分子就蒸發(fā)不出去,而是處于一種動平衡狀態(tài)。蒸發(fā)出去的水分子數(shù)量等于從空氣中返回到水中的水分子的數(shù)量,水溫保持不變。由此可以看出,與水接觸的空氣越干燥,蒸發(fā)就越容易進行,水溫就容易降低。
三、冷卻塔分類
四、冷卻塔組成
1淋水填料
將需要冷卻的水(熱水)多次濺灑成水滴或形成水膜,以增加水和空氣的接觸面積和時間,促進水和空氣的熱交換。水的冷卻過程主要在淋水填料中進行。
2配水系統(tǒng)
將熱水均勻分布到整個淋水填料上,熱水分布均勻與否,對冷卻效果影響很大。如水量分配不均勻,不僅直接降低冷卻效果,也會造成部分冷卻水滴飛濺而飄逸到塔外。
3通風(fēng)設(shè)備
在機械通風(fēng)冷卻塔中利用通風(fēng)機產(chǎn)生預(yù)計的空氣流量,以保證要求的冷卻效果。
4空氣分配裝置
利用進風(fēng)口、百葉窗和導(dǎo)風(fēng)板等裝置,引導(dǎo)空氣均勻分布于冷卻塔整個截面上。
5通風(fēng)筒
通風(fēng)筒的作用是創(chuàng)造良好的空氣動力條件,減少通風(fēng)阻力,并將排出冷卻塔的濕熱空氣送往高空減少濕熱空氣回流。
機械通風(fēng)冷卻塔的通風(fēng)筒又稱風(fēng)筒。風(fēng)筒式自然通風(fēng)冷卻塔的通風(fēng)筒起通風(fēng)和將濕熱空氣送往高空的作用。
6除水器
將排出濕熱空氣中所攜帶的水滴與空氣分離,減少逸出水量損失和對周圍環(huán)境的影響。
7塔體
冷卻塔的外部圍護結(jié)構(gòu),機械通風(fēng)冷卻塔和風(fēng)筒式自然通風(fēng)冷卻塔的塔體是封閉的,起到支撐、維護和組織合適氣流的功能;開放式冷卻塔的塔體沿塔高做成開敞的,以便自然風(fēng)進入塔體。
8集水池
設(shè)于冷卻塔下部,匯集淋水填料落下的冷卻水,有時集水池還具有一定的儲備容積,起調(diào)節(jié)流量作用。
9輸水系統(tǒng)
進水管將熱水送到配水系統(tǒng),進水管上設(shè)置閥門,以調(diào)節(jié)冷卻塔的進水量,出水管將冷卻后的水送往用水設(shè)備或循環(huán)水泵。在集水池還裝設(shè)補充水管、排污管、溢流管、放空管等,必要時還可在多臺冷卻塔之間設(shè)連通管。
10其他設(shè)施
包括檢修門、檢修梯、走道、照明、電氣控制、避雷裝置以及必要時設(shè)置的飛行障礙標志等,有時為了測試需要還設(shè)置冷卻塔測試部件。
上述各種部件的不同組合,構(gòu)成各種形式和用途的冷卻塔:開放點滴式冷卻塔、風(fēng)筒式自然通風(fēng)冷卻塔、抽風(fēng)(或鼓風(fēng))逆流式冷卻塔、抽風(fēng)橫流式冷卻塔等。
五、冷卻塔的適用范圍
工業(yè)生產(chǎn)或制冷工藝過程中產(chǎn)生的廢熱,一般要用冷卻水來導(dǎo)走。冷卻塔的作用是將挾帶廢熱的冷卻水在塔內(nèi)與空氣進行熱交換,使廢熱傳輸給空氣并散入大氣中。
例如:火電廠內(nèi),鍋爐將水加熱成高溫高壓蒸汽,推動汽輪機做功使發(fā)電機發(fā)電,經(jīng)汽輪機作功后的廢汽排入冷凝器,與冷卻水進行熱交換凝結(jié)成水,再用水泵打回鍋爐循環(huán)使用。這一過程中乏汽的廢熱傳給了冷卻水,使水溫度升高,挾帶廢熱的冷卻水,在冷卻塔中將熱量傳遞給空氣,從風(fēng)筒處排入大氣環(huán)境中。
冷卻塔應(yīng)用范圍:主要應(yīng)用于空調(diào)冷卻系統(tǒng)、冷凍系列、注塑、制革、發(fā)泡、發(fā)電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業(yè)水冷卻等領(lǐng)域,應(yīng)用最多的為空調(diào)冷卻、冷凍、塑膠化工行業(yè)。
六、冷卻塔的安裝參考
1環(huán)境選擇
1、應(yīng)避免裝于防水通道、易反射音量的高墻,應(yīng)裝于屋頂或空氣流通的地方。
2、兩臺或以上冷卻塔并用時,應(yīng)注意塔身間距。
3、不應(yīng)安裝在四面有外墻或密不透風(fēng)的地方,并應(yīng)注意塔身與外墻間距。
4、應(yīng)避免安裝有煤煙及灰塵較多的地方,防上面堵塞膠片。
5、應(yīng)遠離廚房及鍋爐房等到較熱的地方。
2安裝要點
1、基礎(chǔ)應(yīng)水平不能傾斜,冷卻塔中心線垂直于水平面,否則影響布不及電機工作。
2、對于175t以上的冷卻出入水管應(yīng)調(diào)協(xié)支座。
3、當(dāng)兩臺或以上菜用水泵時,應(yīng)在不盆之間加一平衡水管。
4、循環(huán)出入水接駁,宜用避震喉連接。
5、冷卻塔斯社風(fēng)機葉片應(yīng)與塔壁間隙一致,決不允許兩面三刀側(cè)間隙相差太大發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
6、電機及減速器要定期檢察院修,減速器應(yīng)檢查油位。
3啟動檢查
1、所有螺絲是否緊塔內(nèi)是否有雜物。
2、風(fēng)扇及淋水系統(tǒng)轉(zhuǎn)動是否順暢。
3、 檢查電源與馬達電壓是否一致。
4、皮帶組合安裝是否正確。
5、開啟補水閥將水盆及水管完全注滿,水位低于滿水喉25mm。
6、起動時,先于水泵、后開風(fēng)機,檢查風(fēng)向、及風(fēng)量,及時調(diào)整直至達到要求為止。
7、停止時,先停風(fēng)機后停水泵。
4運行檢查
1、保持水塔內(nèi)清潔,定期做水質(zhì)處理。
2、運行約60h后,須重新檢查皮帶拉力確保正常。
3、齒輪減速箱油位及運行150h后須更換潤滑油。
七、冷卻塔選型的依據(jù)
通常選用冷卻塔是根據(jù)其制冷量而定,空調(diào)制冷系統(tǒng)冷卻塔的循環(huán)水量,由制冷機的制冷能力、冷卻水進出口水溫差而定,通常所指的進出口水溫差是指標準工況下設(shè)計的。即進水溫度為37℃ 、出水溫度為32℃、濕球溫度為28℃。
當(dāng)冷卻塔所在地區(qū)濕球溫度不是標準工況,進出水溫也變化時,其逼近度(逼近度為出水溫度與濕球溫度之差)也將變化。如在北京地區(qū),濕球溫度為26.4℃、進水溫度為35℃、出水溫度為 29.5℃,其逼近度為3℃。
逼近度直接影響冷卻塔的制冷量,逼近度越小,其冷卻能力越?。环粗平仍酱?,其冷卻能力越大。標準型100水噸冷卻塔在逼近度為4度時;可冷卻水100噸,在逼近度為3度時,只可冷卻水量85噸,而要冷卻100噸水量時,冷卻塔必須選擇標準型125噸冷卻塔。
八、冷卻塔常見問題和故障的分析與解決方法
九、冷卻塔的正確操作方法
冷卻塔雖然是空調(diào)制冷系統(tǒng)中的附屬設(shè)備,但它卻擔(dān)負著散發(fā)整個系統(tǒng)所吸收的總熱量的重要任務(wù)因此,對冷卻塔的操作正確與否,直接關(guān)系到整個空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果和節(jié)能。由于以上談到的冷卻塔的誤操作比較普遍,并且從開機到關(guān)機的整個過程都存在,所以其危害極大,應(yīng)引起有關(guān)操作人員和管理人員的高度重視。
冷卻塔正確的操作方法和要求是:
(1)冷卻塔的使用臺數(shù)與機組的開啟臺數(shù)相匹配。
(2)關(guān)閉不開風(fēng)機的冷卻塔的進、出水閥,防止冷卻水在不使用的塔中流過。
(3)臨時增開的冷卻塔風(fēng)機,在關(guān)掉該風(fēng)機后,千萬不要忘記關(guān)閉該塔的進、出水閥,
(4)每班開機后均要檢查冷卻塔的運行情況.發(fā)現(xiàn)未開風(fēng)機的冷卻塔有冷卻水經(jīng)過.都要及時關(guān)閉該塔進出水閥,將托水盤水位調(diào)節(jié)好空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器、蒸發(fā)器、螺桿式冷水機,有的機組裝有電動閥,但電動閥容易出故障、失靈,故應(yīng)加強檢查,確保系統(tǒng)正常、正確運行制冷過程實際上是一個熱交換過程。冷水機組的熱交換較之窗式、分體式、柜式空調(diào)復(fù)雜,前者為間接制冷,后者為直接制冷。
十、冷卻塔的噪聲治理
聲源分析:冷卻塔大量應(yīng)用于城市賓館、飯店、商場、寫字樓等冷卻水循環(huán)系統(tǒng),同時在石油、化工、發(fā)電、冶金等工業(yè)企業(yè)中廣泛使用。
冷卻塔噪聲源由以下幾部分組成:1)風(fēng)機進排氣噪聲;2)淋水噪聲;3)風(fēng)機減速器和電動機噪聲;4)冷卻塔水泵、配管和閥門噪聲。
由于冷卻風(fēng)機的工作產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)噪聲、渦旋噪聲和機械噪聲。它們的噪聲頻譜均具寬頻帶特性。它的噪聲值不很大,但它穿透力強。對四周圍居民及建筑均會構(gòu)成影響,同時也是其他噪聲源的形成原因之一。其中,主要是風(fēng)機運行進排氣噪聲和淋水噪聲,風(fēng)機通過進排氣口和塔體向外輻射噪聲。排氣口噪聲比進氣口噪聲高約5-10 dB(A),其頻譜特性是以低頻為主的連續(xù)譜,屬低頻噪聲。循環(huán)熱水從淋水裝置下落時,與塔底接水盤中的積水撞擊產(chǎn)生的淋水聲,屬高頻噪聲,淋水聲的大小與淋水高度有關(guān),和單位時間的水流量有關(guān)。冷卻塔整體噪聲為以低頻為主的連續(xù)譜,沒有突出的噪聲風(fēng)值,一般在31.5~2000Hz之間,噪聲級約為55~85dB(A)。
治理方法:
1、控制冷卻塔進出風(fēng)口噪聲,根據(jù)情況選用消聲器和隔聲屏障等不同降噪設(shè)備。2、控制塔體淋水噪聲,根據(jù)不同情況采用隔聲間和隔聲屏障等不同降噪設(shè)備。3、控制集水盤落水噪聲,根據(jù)情況采用消聲水墊和落水消聲器等不同降噪設(shè)備。4、控制冷卻塔振動,采用減振器和橡膠軟接等減振設(shè)備。
特別注意:在冷卻塔噪聲治理的同時,要根據(jù)實地情況充分考慮冷卻塔的運行通風(fēng)需求,保證降噪設(shè)備安裝后不能影響冷卻塔的運行。
十一、冷卻塔維護及保養(yǎng)知識
冷卻塔維護保養(yǎng):冷卻塔的維護保養(yǎng)工序分三個階段,即停機后的清洗保養(yǎng),開機前的檢查調(diào)試,正式開機運行中的巡視檢查。
1冷卻塔停機后的清洗、保養(yǎng)
1、散水系統(tǒng)
① 檢查冷卻塔主水管、分水管、噴頭有無破損松動,及時時行修補、固定。徹底清除布水管及噴頭內(nèi)部的污物,以保證水管暢通,噴頭布水均勻。
② 徹底沖洗冷卻塔水盤及出水過濾網(wǎng)罩,避免水垢污物積存堵塞管道。清洗完畢應(yīng)打開泄水閥門,放盡水盤內(nèi)積水,以免凍壞。
③ 檢查水盤、塔腳是否漏水,如有漏點,及時補膠。
2、散熱系統(tǒng)
① 清洗冷卻塔所有換熱材(填料),徹底清除掉熱材表面、孔間的水垢污物,保證換熱材的潔凈。拆裝換熱材時行修補更換。裝填時注意布放緊密,不留間隙。
② 清洗擋水簾、消音毯,去除污物。對破損處進行修補更換。擋水簾碼放時要求緊密,防止漂水。將冷卻塔充水,檢查是否漏水(特別是塔體連接處),若漏則更換密封件。
3、傳動系統(tǒng)
① 電機:檢查電機的接線端子是否完好,電機轉(zhuǎn)動是否正常,電機接絲盒作密封,電機軸承加油潤滑,電機外殼重新噴漆。長期停機,建議業(yè)主每個月至少運轉(zhuǎn)電機3個小時,保持電機線圈干燥,并潤滑軸承表面。
② 減速機:檢查減速機轉(zhuǎn)動是否正常,如有異聲,立即更換減速機軸承。
③ 皮帶、皮帶輪:調(diào)節(jié)頂絲,松開皮帶,延長皮帶使用壽命。檢查皮帶有無破損、裂紋,必要時建議業(yè)主更換新皮帶。校核皮帶輪,馬達架水平度,緊固松動螺栓,有銹蝕螺栓予以更換。
④ 風(fēng)扇:清洗扇葉表面污物,檢查扇葉角度,扇葉與風(fēng)胴間隙,并進行調(diào)整。
4、塔體外觀
① 對風(fēng)胴、塔、入風(fēng)導(dǎo)板進行徹底清洗,保證外觀清潔美觀。
② 重新緊固各部位螺栓,并更換生銹螺栓。
③ 檢查塔體外觀有無破損、裂紋,及時予以修補。
④ 檢查塔體壁板立縫處是否嚴密,必要時重新刷膠修補。
5、冷卻塔附件
① 檢查自動補水裝置--浮球有無損壞、工作是否正常。發(fā)現(xiàn)異常及時修理、更換。
② 對冷卻塔鐵件螺栓重新緊固、更換生銹螺栓,對銹蝕鐵件新刷漆。
③ 檢查進、出水管,補水管的塔體法蘭盤有無破損、漏水、冷卻塔清洗保養(yǎng)完畢,建議業(yè)主用彩條圍擋布將冷卻塔風(fēng)胴包裹密封,以防雜物進入冷卻塔內(nèi)部。
2冷卻塔開機前的檢查、調(diào)式
① 去掉風(fēng)胴遮擋,調(diào)節(jié)頂絲,調(diào)整皮帶松緊程度。
② 認真檢查冷卻塔傳動系統(tǒng)的電機、減速機運轉(zhuǎn)是否正常。
③ 檢查清理冷卻塔水盤、過濾網(wǎng)處污物,放水檢查水盤,塔腳的密閉性,調(diào)整浮球位置,使水盤水位符合使用要求。
④ 調(diào)整扇葉角度,測度電機電流,使其達到最佳工況標準。
⑤ 調(diào)節(jié)冷卻塔進、出水閥門,使冷卻塔水流量達到要求。要求具備,正式開機。
3冷卻塔運行中的巡視、檢查
① 定期巡視檢查運行中的冷卻塔,征求用戶意見,了解冷卻塔使用情況。
② 認真測試冷卻塔進、出水溫度、電機運轉(zhuǎn)電流等技術(shù)數(shù)據(jù)。
③ 仔細檢查電機、減速機等傳動裝置的運轉(zhuǎn)狀況。檢查布水系統(tǒng)的實際工況。
④ 發(fā)現(xiàn)故障,立即處理。
十二、冬季密閉式冷卻塔注意事項
為了防止銅管(散熱器)和散布水的凍結(jié),請注意下面幾點:
① 在密閉式冷卻塔循環(huán)水中加入不凍液、或在配管中加入輔助防凍電熱器;可以防止循環(huán)水的凍結(jié)。
② 密閉式冷卻塔在循環(huán)水中加不凍液后,凍結(jié)溫度下降,不容易凍結(jié)。不凍液的濃度越高,凍結(jié)溫度越下降,但是熱傳導(dǎo)率會下降,所以,在冷卻塔選型時要注意;還有如有漏水,補充水時會稀釋不凍液,而使凍結(jié)溫度上升,請注意。
③ 密閉式冷卻塔的循環(huán)水泵運行時,防凍電熱器加熱,水不會凍結(jié)。如果有循環(huán)水泵停止的場合,就另外需要輔助循環(huán)水泵,這里我們建議使用整套防凍器(包括輔助循環(huán)水泵、防凍電熱器、配管)。
④ 密閉式冷卻塔的循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)置3方向閥門,在循環(huán)水通過旁通管來控制容量的場合,如果增加旁通管的流量,會降低銅管內(nèi)的流速,就是有負荷時也可能會產(chǎn)生凍結(jié)。請設(shè)定冷卻塔最小循環(huán)水量。
⑤ 密閉式冷卻塔為了防止散水水泵和散水配管的凍結(jié),請使用防凍電熱器,來保持下部水槽的溫度。
十三、密閉式冷卻塔使用其他注意事項
① 運行、操作、作業(yè)前必須閱讀操作維修說明書,請遵守禁止事項、作業(yè)要領(lǐng)。
② 運行時絕對不要進入冷卻塔內(nèi)。并不要爬到塔體上部。
③ 送風(fēng)機有可能運行時,絕對不要去碰送風(fēng)機。
④ 防凍電熱器會發(fā)熱,請不要用手去碰。
⑤ 請不要飲用冷卻塔的水,進入眼睛時請立即沖洗。作業(yè)后,請漱口、洗手。
⑥ 塔體各部貼有警告標貼、注意標貼,請遵守標貼記載的內(nèi)容。