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冷卻水塔：效率有待提升,冷卻水塔的規(guī)格參數(shù)

冷卻水塔在工業(yè)熱交換設(shè)備中起著冷卻水的重要作用。保持出色的系統(tǒng)性能非常重要，因?yàn)樗疁孛可?1 度，能耗就會(huì)增加 2%。適當(dāng)?shù)木S護(hù)和小的升級(jí)可以提高冷卻塔的效率，同時(shí)還可以節(jié)約用水。

工業(yè)冷卻系統(tǒng)中最小的效率低下可以大大降低發(fā)電機(jī)的成本，許多能源生產(chǎn)商只需要看看比他們的冷卻塔更老就能找到效率低下的潛在溫床，從而緩慢獲利。隨著冷卻水塔效率的降低，冷卻水塔內(nèi)的溫度升高，每升高1度，設(shè)備能耗增加2%。好消息是，有很多機(jī)會(huì)可以提高冷卻塔的效率，從風(fēng)扇到噴嘴，再到填充介質(zhì)，甚至是水本身。

效率取勝

當(dāng)然，沒有人打算建造一個(gè)低效的系統(tǒng)，但今天的許多冷卻塔都是過去的遺物，雖然它們?cè)?jīng)是最先進(jìn)的-藝術(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于今天的標(biāo)準(zhǔn)。老工廠落后的主要領(lǐng)域之一是填充材料。仍在使用的已有數(shù)十年歷史的冷卻塔繼續(xù)使用塑料、玻璃纖維或木材飛濺填料。該系統(tǒng)放置了防濺板，將落下的水分解成水滴。飛濺填充更適合橫流塔，因?yàn)榭諝饪梢院苋菀椎厮搅鲃?dòng)通過垂直的全高填充。較新的逆流塔可以結(jié)合飛濺填充或較新的薄膜填充系統(tǒng)。

隨著性能更好的填充介質(zhì)的開發(fā)，冷卻塔的效率在 1980 年代左右有所提高。 “1980 年代逆流填充的突破是 PVC 薄膜填充包裝的引入，”SPX 現(xiàn)場(chǎng)安裝產(chǎn)品總監(jiān)說。這增加了表面積，從而增加了傳熱?！?/p>

事實(shí)上，據(jù)說快速提高冷卻塔效率的最簡(jiǎn)單方法是更換填充介質(zhì)。 “今天，我們擁有比多年前性能更高的填料?！?“這有點(diǎn)像汽車，今天的燃油經(jīng)濟(jì)性比 20 年前要好。其中很多是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和技術(shù)?！?/p>

今天的高性能薄膜填充材料幾乎是現(xiàn)在的兩倍飛濺填充材料的熱性能。膜填充物由迷宮狀的材料組成，水和空氣以相反的方向流過該材料。薄膜填充大大增加了水面與空氣的接觸，從而使傳熱效率更高。

但是，膠片填充并非沒有缺點(diǎn)。如前所述，飛濺填充通過將水濺到塔內(nèi)相對(duì)較寬的桿上（顧名思義）將水分解成水滴，而薄膜填充則通過一個(gè)小漏斗引導(dǎo)水。不幸的是，大多數(shù)冷卻塔都沒有過濾水，這并不奇怪。這些塔中使用的水通常很臟，富含礦物質(zhì)和生物沉積物，很容易因微生物生長(zhǎng)、結(jié)垢或結(jié)垢而堵塞填充物。

粗水

雖然飛濺填充在冷卻效率方面不利于現(xiàn)代填充樣式，但它并非沒有缺點(diǎn)。飛濺填充物密度較低，因此可以更輕松地處理困難的水。沉積物中的重水比飛濺填料更容易堵塞膜填料，但一般來說，這種權(quán)衡是不值得的，因?yàn)榛瘜W(xué)處理有助于快速處理困難的水。

發(fā)電機(jī)在保持其塔在頭頂運(yùn)行時(shí)面臨的四個(gè)主要水質(zhì)問題是腐蝕、污垢、結(jié)垢和微生物活動(dòng)。

當(dāng)水中的化學(xué)物質(zhì)腐蝕冷卻塔部件時(shí)，就會(huì)發(fā)生腐蝕。這會(huì)導(dǎo)致傳熱損失，從而降低效率。腐蝕還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，從而導(dǎo)致工廠停工和設(shè)備更換成本。

污垢是溶解礦物質(zhì)在設(shè)備上的堆積。這也可能導(dǎo)致系統(tǒng)交換熱量的能力下降，因?yàn)樗赋洚?dāng)絕緣體，使系統(tǒng)更難以有效冷卻。

與結(jié)垢類似，結(jié)垢是懸浮顆粒的堆積。雖然結(jié)垢僅限于礦物質(zhì)，但結(jié)垢適用于從有機(jī)物到油的任何事物。充其量，結(jié)垢通過充當(dāng)絕緣體（如阻垢劑）來抑制結(jié)垢。在最壞的情況下，結(jié)垢會(huì)完全堵塞填料，減少系統(tǒng)的蒸發(fā)面積并影響系統(tǒng)的效率。

最后，微生物活動(dòng)是指系統(tǒng)中的任何微生物對(duì)植物的影響。微生物可以懸浮在水中或可以在冷卻塔設(shè)備的表面上生長(zhǎng)，由于填充材料的絕緣和堵塞，再次導(dǎo)致傳熱減少。

冷卻塔使用大量水，因此在許多情況下，市政當(dāng)局和州政府將質(zhì)量最低的資源用于發(fā)電機(jī)也就不足為奇了。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局最新的全國用水報(bào)告，2010 年，火力發(fā)電占美國所有取水量的 45%。然而，報(bào)告指出，火力發(fā)電的用水量一直在下降（圖 1）。 2005 年至 2010 年間，此類取水量下降了 20%。

冷卻水塔

1．力挽狂瀾。更高效的冷卻塔可減少從湖泊、河流或海洋中抽取的水量，以滿足熱電廠的冷卻需求。 Courtesy: Cooling Water Tower Manufacturer Water Treatment Technology

為保存淡水，國內(nèi)部分地區(qū)要求冷卻塔使用市政灰水或多循環(huán)使用（詳見本期動(dòng)力《再生水減輕壓力》淡水供應(yīng)”）。廣東冷卻水塔廠家水處理技術(shù)公司的客戶就是這樣。

“我們的客戶必須使用市政灰水。這是來自市政工廠的廢水。一旦分區(qū)啟動(dòng)，他們將無法使用難以處理的河流或湖泊淡水。”該公司執(zhí)行產(chǎn)品經(jīng)理 Peter Macios 表示。

Water Treatment Technologies 為處理難處理水的發(fā)電機(jī)提供各種可定制的化學(xué)和設(shè)備處理選項(xiàng)。說：“我們能夠開發(fā)和設(shè)計(jì)程序，讓我們的客戶（第一）盡可能[高效]地使用這些水，并消除對(duì)……微生物控制、處置和腐蝕的所有影響?！?

冷卻塔水的化學(xué)處理是一個(gè)復(fù)雜的平衡過程。不幸的是，許多解決一個(gè)問題的化學(xué)處理會(huì)對(duì)解決另一個(gè)問題的化學(xué)處理產(chǎn)生負(fù)面影響。幸運(yùn)的是，我們相信我們已經(jīng)找到了正確的平衡點(diǎn)，并且已經(jīng)開發(fā)出不會(huì)產(chǎn)生不利相互作用的化學(xué)處理方法。

活動(dòng)部件

即使冷卻塔的填充物干凈且運(yùn)行高效，低效率仍然存在。一個(gè)通常很少受到關(guān)注的效率問題是頂置噴嘴的性能。

普遍認(rèn)為噴水呈傘狀，形成圓形噴水圖案。這樣做的問題是很難排成一圈以將水均勻地分布在表面上。如果圓圈對(duì)齊僅用于接觸，則充滿介質(zhì)的整個(gè)區(qū)域?qū)⒈３指稍铩?

為了解決這個(gè)問題，塔的設(shè)計(jì)者將噴嘴移得更近一點(diǎn)，以便噴霧重疊。然而，行動(dòng)計(jì)劃仍然導(dǎo)致水資源分布不均，淹沒了重疊區(qū)域的填料。當(dāng)一部分填充物被淹沒時(shí)，空氣無法通過，從而降低了設(shè)備的效率。

確定問題

與生活中的大多數(shù)事情一樣，解決冷卻塔效率問題的第一步是確定問題。當(dāng)發(fā)電機(jī)感受到冷卻塔效率低下的影響時(shí)，快速準(zhǔn)確地確定問題的根源對(duì)于制定有效的游戲計(jì)劃至關(guān)重要。

那就是廣東冷卻塔廠家等企業(yè)。該公司提供在高峰運(yùn)行期間進(jìn)行的冷卻塔效率研究，以確定冷卻塔的熱運(yùn)行條件。此類審核將查看設(shè)備的空氣和水流、傳熱面積評(píng)估以及塔的紅外熱掃描，以確定任何潛在問題。

在確定塔是否按預(yù)期運(yùn)行時(shí)，公司還將盡可能考慮塔的原始設(shè)計(jì)。 “我相信這是最好的做法，”廣東冷卻塔廠的工程顧問保羅奇拉說。 “[這些塔] [建造] 是為了以一定比例的效率運(yùn)行。我們要做的是，盡可能地嘗試挖掘那些舊的設(shè)計(jì)表，一旦我們準(zhǔn)備好圖片，就把測(cè)量效率與他們的設(shè)計(jì)進(jìn)行比較，讓他們知道他們的立場(chǎng)，并比較所有規(guī)格表?！?/p>

廣東冷卻塔制造商還提供定期維護(hù)和監(jiān)控其處理計(jì)劃。利用已知的信息作為水監(jiān)控系統(tǒng)，廣東冷卻塔制造商可以實(shí)時(shí)跟蹤客戶冷卻塔內(nèi)發(fā)生的情況。該產(chǎn)品使客戶能夠快速響應(yīng)可能出現(xiàn)的任何問題。在這種實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)可用之前，運(yùn)營商當(dāng)問題威脅到塔的效率時(shí)，被迫采取主動(dòng)而不是主動(dòng)的措施?！叭绻憧紤]一下，當(dāng)你手動(dòng)執(zhí)行時(shí)，它總是一個(gè)后視鏡的樣子。你得到數(shù)據(jù)，你評(píng)估它，然后它通過” “我的想法是：我可以提取數(shù)據(jù)、運(yùn)行分析并了解系統(tǒng)中發(fā)生了什么？”

告別低效率

雖然升級(jí)冷卻有很多選擇塔以提高效率，在某些時(shí)候，可能是時(shí)候?qū)?1975 年的橫流換成閃亮的新逆流模型。當(dāng)然，更換冷卻塔并不是草率的決定，但如果冷卻塔變得如此退化或效率低下以至于發(fā)電機(jī)可能會(huì)離線或更糟，有崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，利大于弊。

冷卻塔技術(shù)和設(shè)計(jì)在過去幾年中有了顯著改進(jìn)，但許多發(fā)電機(jī)選擇升級(jí)他們的舊塔而不是從頭開始。“在 60 年代和 70 年代建造的數(shù)以千計(jì)的冷卻塔單元都是舊冷卻塔，主要是帶有溢流填料的橫流冷卻塔?！?/p>

更換冷卻塔和 Does這總是意味著從頭開始更換整個(gè)設(shè)備?？梢詫⑺媪鞑⑵滢D(zhuǎn)換為逆流裝置。 “這可能是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)橛袝r(shí)很難在相同的占地面積上安裝逆流冷卻塔，而且你必須做很多管道，但即使你有一個(gè)舊的逆流冷卻塔，也可以更換它。