冷卻塔的高效低耗能是冷卻塔技術(shù)發(fā)展中永恒不變的目標(biāo)。冷卻塔與節(jié)能有兩種含義：一是強(qiáng)調(diào)冷卻塔的研究，優(yōu)化冷卻塔配件(如填料、配水、收水器等)，改善和完善冷卻塔的設(shè)計(jì)方法(如流場的分析、配水配風(fēng)的均勻性、冷卻塔精確的氣動計(jì)算等)，從而提高效率，降低能耗。二是對目前正在運(yùn)行的數(shù)量龐大的冷卻塔開展挖潛改造，提高效率，降低能耗。我們認(rèn)為通過以下途徑可以實(shí)現(xiàn)冷卻塔的節(jié)能。
降低冷卻塔的供水揚(yáng)程。冷卻塔的能耗除電機(jī)外，還有熱水送上配水系統(tǒng)的水泵功耗，其耗電量遠(yuǎn)大于風(fēng)機(jī)，以4000m3／h循環(huán)水為例，風(fēng)機(jī)軸功率耗電為l37kW·h，而把4000m3／h的水提升至10m揚(yáng)程的水泵所耗電能為167.8kW·h，比風(fēng)機(jī)耗電多了22．4％，若能降低2．0m的揚(yáng)程，可節(jié)約電耗33kW·h，這是個不小的數(shù)值。眾所周知，降低進(jìn)風(fēng)口高度、減少供水管的阻力和采用低壓噴嘴都可以降低水泵的揚(yáng)程。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，我們分別進(jìn)行進(jìn)風(fēng)口型式(包括不同的百葉及導(dǎo)流檐等)和低壓噴頭的配水均勻度的試驗(yàn)。試驗(yàn)證明，當(dāng)風(fēng)量不變時，隨著進(jìn)風(fēng)口降低，進(jìn)風(fēng)流速提高，進(jìn)風(fēng)口阻力增加。煙氣試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)口上沿的尖端效應(yīng)也越顯著，這說明《機(jī)械通風(fēng)冷卻塔工藝設(shè)計(jì)規(guī)范》對冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口面積比要有一定的限制，但從冷卻塔設(shè)計(jì)的總體而言，在進(jìn)風(fēng)口上沿增加導(dǎo)流板，可以大大改善進(jìn)入填料氣流上的均勻性，使填料的熱力特性得到充分挖掘。判斷氣均勻分布與否，可以通過某特性斷面(如氣室處的某斷面)的靜壓與進(jìn)風(fēng)口的動壓之比(又稱壓力比)來決定。當(dāng)壓力比大于5～8時，可認(rèn)為氣流是均勻的。
降低供水壓力除減少進(jìn)風(fēng)口高度外，另一個重要步驟就是選用配水均勻、低壓力的噴嘴，為滿足這兩項(xiàng)要求，我們在噴嘴試驗(yàn)裝置上進(jìn)行噴嘴的篩選，分別測試噴嘴的流量與壓力，噴射高度與噴射角、噴嘴的流量系數(shù)，考量每個噴嘴布水的均勻性，優(yōu)者首選。在此基礎(chǔ)上再去進(jìn)行配水系統(tǒng)如主管、支管、連接噴嘴的管壁等的優(yōu)化水力計(jì)算。目前在對有限的噴嘴種類測試后，比較理想的低壓噴嘴為K2、NS5A、GEA上噴噴嘴等。
提升冷卻塔的換熱效率。高效率的冷卻塔，為完成設(shè)計(jì)任務(wù)所需的氣水比就低，風(fēng)量小，功耗就小，以往研究提高冷卻塔效率，著重點(diǎn)放在淋水裝置(填料)上，如填料的構(gòu)形(孔隙率、比表面積)、材質(zhì)(親水性、強(qiáng)度)，而忽略了獲得填料特性時的邊界條件及�；囼�(yàn)時，受到試驗(yàn)邊界條件的制約，使填料特性Ka=Agm·qn或N=A姿m性能發(fā)揮受到限制的情況，在冷卻塔的設(shè)計(jì)時無論邊界條件和氣象、水溫變化情況如何，均把熱力特性方程中的“A”作為常數(shù)考慮，加上工業(yè)塔中的配水條件和配風(fēng)條件與實(shí)驗(yàn)室的條件相差甚遠(yuǎn)，所以未能充分體現(xiàn)出填料特性的潛力。對比國內(nèi)外同類填料的熱力特性發(fā)現(xiàn)，雖然都是薄膜式填料，單位體積的質(zhì)量相近，比表面和孔隙率相近，僅細(xì)部構(gòu)形有別，但熱力特性相差較大，性能高的填料為完成相同的設(shè)計(jì)任務(wù)，所需的氣水比則小得多，風(fēng)機(jī)功率就低得多。因此除了繼續(xù)開發(fā)新的填料品種外，也要注重現(xiàn)有填料的潛力，改進(jìn)試驗(yàn)裝置及方法，在進(jìn)行熱力測試的同時，也應(yīng)對試驗(yàn)時的配水均勻性及進(jìn)氣的均勻性以及不同淋水密度和不同風(fēng)速下的特性給予區(qū)分，并在不同的氣象條件與不同的運(yùn)行區(qū)段加以論證，使填料的特性能得以充分和有效的運(yùn)用。
冷卻塔的挖潛改造。老塔改造不能停留在塔內(nèi)配件損壞的更新上，改造的含義應(yīng)著重于挖潛。
上世紀(jì)60~70年代前后建造的冷卻塔大部分至今仍還在運(yùn)行，但其冷卻效率多數(shù)不盡人意，如塔的面積為8m×8m，處理水量為360m3／h～400m3／h，配椎4．75m風(fēng)機(jī)，裝機(jī)容量為47kW。
20世紀(jì)90年代中期建成的若干冷卻塔冷卻效率已有大幅度的提升，如l994年在華北某化工工廠建成的3500～4000m3／h的逆流式冷卻塔平面尺寸l7m×l7m，兩面進(jìn)風(fēng)，風(fēng)機(jī)椎9．2m，配用電機(jī)180kW，經(jīng)權(quán)威單位鑒定認(rèn)為，當(dāng)匹配電機(jī)功率為200kW，進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)風(fēng)量(氣水比達(dá)到0．705時)，該塔的性能可以滿足設(shè)計(jì)要求。由此可見，該塔的淋水密度己提升至13．8m3/h，冷卻塔效率大大提高了，只是功耗與國外同類型的冷卻塔相比高出近50kW。可想而知，目前正在運(yùn)行的老的冷卻塔，挖潛改造潛力巨大。
近幾年來冷卻技術(shù)有了很大發(fā)展，新材料、新工藝等不斷出現(xiàn)，高效的冷卻塔發(fā)展日新月異，對老塔挖潛改造客觀條件已具備。
老塔的改造也許比新塔設(shè)計(jì)更復(fù)雜一些，因?yàn)橐迷械闹黧w結(jié)構(gòu)，而且要盡可能地保留原有風(fēng)機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)，這與理想的改造設(shè)計(jì)方案相比會有差異，因此必須對改造塔現(xiàn)狀調(diào)查分析，因地制宣地進(jìn)行老塔的改造設(shè)計(jì)，使冷卻塔的新技術(shù)、新配件在老塔改造中發(fā)揮更大的作用。
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