机械通风冷却塔热力性能提升改造措施

机械通风冷却塔热力性能提升改造措施

杨建红

（工作单位：百色市公共资源交易有限公司 广西百色 533000）

摘要：工业生产过程中会产生大量热量，需利用冷却介质来释放生产阶段产生的热量。机械通风冷却塔是释放热量的主要工具，具有占地面积小且建设周期短等优势，广泛应用于化工与制药等行业。机械通风冷却塔工作中受使用年限与部件老化等影响，其性能大幅度下降。基于此，本研究对机械通风冷却塔的配水系统、填料与收水器等进行改造，目的是提升冷却塔热性性能，为工业生产提供保障。

关键词：冷却塔；热力性能；通风系统

自然通风冷却塔具有投建成本低且维护简单等优势，是工业生产中应用十分广泛冷却塔型，但由于工业生产工况不一，部分生产区需考虑占地面积与地基承受力等问题，对通风冷却塔的设计与布置提出更高要求。机械通风冷却塔具有良好的通风能力，同时具有较强的环境适应力。随着工业领域的持续发展，对生产区通风性能提出新的要求，为了满足生产区通风需求，既需要注重通风冷却技术的研发，也需注重既有设备的维护，提升冷却塔综合性能。

1 机械通风冷却塔传热原理

机械通风冷却塔在工作时低温环境中的空气和高温环冷却水设置在雨区、填料区、喷淋区，可将冷却水的热量传递到空气中，此时热量可被置换到空气中，达到散热效果。水向空气中散热的方式包括三种，分别为接触散热、蒸发散热、辐射散热。机械通风冷却塔计算过程中可忽略散热程度较小的辐射热，着重分析接触与蒸发散热两种形式。当两种温度存在差异的元素相互接触时，不同物质之间存在一定的温差，热量高的部分将向热量低的部分传输，此种热量传输方式被定义为接触散热。接触热量可从水传导到空气中，也可从空气中传导到水中。热量转移取决于不同元素的温差。冷却塔内部高温冷却水在下落过程中和低温环境中的空气接触，可将热量传递到空气中。

2 机械通风冷却塔热力性能影响因素

2.1 系统老化

机械通风冷却塔工作中雨区部分存在水柱淋入水池，考虑到机械通风冷却塔喷头损坏的问题，喷淋水可表现为柱状，可对填料进行不间断冲击，导致填料层出现损坏。另一方面，机械通风冷却塔工作中喷淋水没有及时地喷洒，可直接型号才能柱状落到水池中。此外，当机械通风冷却塔配水系统老化时，配水管网性能下降，支管线路易出现破裂问题，水流可从裂缝中进入雨区，导致雨区部分形成大面积雨帘。同时，冷却塔配水系统喷头配置不均时可导致进风口两侧位置填料淋水密度小于中间位置，甚至导致周边呈现为无水状态，让配水系统配水不均匀，促使冷却塔短路，无法及时地进行水热交换，影响冷却塔冷却能力。

2.2 淋水填料热力性能不佳

当机械通风冷却塔选用老师斜折波填料时，填料博文相对简单，此时水流在填料中停止的时间相对较短，该方式主要应用在低温冷却塔中。填料在长时间工作下，表面形成了大面积水沟，降低了填料的配合比与接触面积，从而影响设备的整体热力性能。此外，损坏的配水系统对填料区块持续冲刷，将导致填料部分地热交换效果不良，填料容积散质系数相比于设计值大大下降。

2.3 机械通风冷却塔进风问题

冷却塔设有玻璃钢导风板，在长时间作用下或受到冬季冰冻等影响，一些导风板可出现不同程度的破损，严重者将导致通风板掉落，促使冷却塔进风不均，引发出口位置气流混乱的问题。在此条件下，进风量无法有效控制，同时也导致配风量无法调控。

3机械通风冷却塔热力性能提升改造措施

3.1 改造内容及技术研究

结合机械通风冷却塔热力性能影响因素，需在原有设计参数基础上，提升冷却塔综合性能，同时将既有水量按照一定比例提升，控制进口与出口位置的温差，调整动力系统，确保风机稳定工作。此外，对冷却塔内部收水系统进行更新，更换老旧元件，提升冷却塔综合工作能力，一方面节省水资源，另一方面提升冷却塔热力性能，让其恢复到最初工作状态。

3.2配水系统升级改造

首先，拆除原有管网，结合砼铺设全新配水管网，利用U-PVC材料的管道，采用对称环形 的布置方式。管网配置需注意如下几个问题；一是调整管网标高，避免管线沿途带来的损失，提升送水均匀性；二是在关键节点位置铺设平衡管道，确保管网各个泄水点处于相同状态；三是缩小边层喷头和塔壁的距离，确保冷却塔周边配水均匀，解决进风短路的问题。

其次，更换老旧喷头，以工况为基础，建议采用三溅式防松喷头。在结构改型与增设齿轮的支持下，吸收原有喷头的特点，消除原有喷头的易形成水膜的问题，从而减少功耗，提高性能。与此同时，三溅式防松喷头具有优异的弹性力，并且适用范围较广，且不容易堵塞，可在喷头下方形成实心圆锥体喷淋头，确保水气充分交换。

3.3填料系统改造升级

淋水填料包括点滴、薄膜、点滴薄膜三类。首先，点滴形式淋水填料是在冷却水和填料板间用低落的方式散热，小水滴低落到填料板厚回味着板周边流动，从而完成散热。液体薄膜淋水填料是在板的下方位置形成小水滴集群，从而完成散热，该模式的应用范围较广，是当前主要的应用方式。点滴薄膜淋水填料为塑料隔网板和我疯填料等材料错落排放而形成，在溅射和水膜结合的基础上进行散热。根据原有冷却塔实际工况及存在的问题，拆除老旧斜折波填料，更换为综合性能佳的薄膜填料，利用原有砼架构，结合下平安装的方法。本填料主波采用了梯形设计方案，次波利用了凸型设计方案，和普遍的梯形薄膜填料相比复杂性更高，且表面积更高。经过改造，可提升填料中气水挠动速度，并且让水膜下溅速度放缓，延长通风冷却塔冷却水和空气的的接触散热实践，提升填料的热力性能。

3.4 导风装置的改造升级

将原有进风口拆除，结合机械冷却塔原有导风板，安装新的导风板。新安装导风板的结构需符合空气动力学特征，目的是降低冷却塔进风口的阻力，让冷却塔进口更加均匀，解决了导风板残破不全带来的进风紊乱问题，可进一步提升机械通风冷却塔热力性能。

3.5 收水装置与风机叶片的改造与升级

将原有收水装置进行改造，更换为全新的加筋弧形收水器，本收水器的特点是在原有弧形收水器的基础上增设两道阻水筋，目的是阻止水滴在收水弧面出现沿流问题，从而提升收水效率，降低水耗损率。相对风机叶片的改造，对冷却塔风机叶片角度进行调整， 保证冷却塔动力系统运行工况与塔芯部件特性曲线相匹配， 保证冷却塔风机处于高效运行状态。

结束语：机械通风冷却塔的热力性能提升需对收水装置、风机叶片、导风装置、淋水填料、配水系统进行进行改造升级，依照工况对不同模块进行针对性设计，在恢复冷却塔热力性能的基础上，提升通风冷却塔的散热能力，一方面降低工业生产总支出，提升效益，另一方面提升设备性能，为工业生产安全且稳定进行奠定基础。

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杨建红（1974.12），女 壮族 广西百色人，本科，副高级工程师，从事机械设备的造价、招投标、选型、设计、制造、安装、维护等方面研究。

毕业院校：广西大学