冷卻塔的常見(jiàn)結(jié)冰位置是進(jìn)風(fēng)口、填料、冷卻塔周?chē)?、塔壁?/span>
常見(jiàn)的冷卻塔防凍措施有:
1、塔體的設(shè)計(jì)具有防止水滴飛濺至塔外的措施。
2、冬季多風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，可適當(dāng)關(guān)掉部分風(fēng)機(jī)。
3、采用減小風(fēng)機(jī)葉片角度、采用變頻電機(jī)、停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行或選用允許倒轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)等措施減少進(jìn)入冷卻塔的冷空氣量。
4、在進(jìn)風(fēng)口的上沿及易結(jié)冰的部位設(shè)立熱水化冰管。
5、設(shè)置能通過(guò)部分或全部循環(huán)水量的旁通管路，冬季運(yùn)行熱負(fù)荷較低時(shí)，循環(huán)水可直接進(jìn)入集水池。
6、冬季在進(jìn)風(fēng)口加擋風(fēng)板等。
有些防凍措施在特定條件下反而是結(jié)冰的主要因素。下面對(duì)防結(jié)冰措施作一些例舉介紹。
進(jìn)風(fēng)口防冰:
在寒冷冬季的冷卻塔運(yùn)行中，進(jìn)風(fēng)口會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。結(jié)冰的根源在于存在非常細(xì)小的水流或水滴。在梁、柱子、百葉窗、化冰管上都有可能結(jié)冰。實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)風(fēng)口結(jié)冰的冰源主要有:
1.百葉窗結(jié)冰
百葉窗上有填料濺散出來(lái)的水流或細(xì)小水滴，形成冰源。這在橫流塔和逆流塔中均存在。一般情況下，逆流冷卻塔，進(jìn)風(fēng)口多為百葉窗，填料為塑料薄膜填料，冬季百葉窗的結(jié)冰非常嚴(yán)重，幾乎將進(jìn)風(fēng)口封死。
技改方法: 拆除進(jìn)風(fēng)口百葉窗，為了防止穿堂風(fēng)。在雨區(qū)加設(shè)了十字型隔板，并將收水盤(pán)加大以防飛濺。某項(xiàng)目采用橫流冷卻塔，進(jìn)風(fēng)口設(shè)有百葉窗，填料為塑料點(diǎn)滴填料。冬季運(yùn)行時(shí)從點(diǎn)滴填料上濺散出來(lái)的水滴落在百葉窗上結(jié)冰，幾乎封閉了進(jìn)風(fēng)口。春天氣溫回升，融化的冰塊將邊層填料及其吊架砸毀，從而造成整個(gè)冷卻塔效率低下。
技改并實(shí)施: 將邊層點(diǎn)滴填料更換為薄膜填料，消除了水滴的飛濺根源，效果明顯。冬季運(yùn)行觀察，改造后的冷卻塔百葉窗幾乎無(wú)冰，而未改造的冷卻塔百葉窗結(jié)冰嚴(yán)重。
要解決百葉窗結(jié)冰問(wèn)題，一是去掉百葉窗(在逆流冷卻塔中)，二是防止飛濺的水滴落在百葉窗上。在非常寒冷的地區(qū)應(yīng)采用耐寒型填料和防冰管，并結(jié)合風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)應(yīng)對(duì)冰害。風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)的時(shí)間一般不超過(guò)15mi n,多格冷卻塔一般按照順序定期反轉(zhuǎn)化冰，這種功能需要相關(guān)裝置可以反轉(zhuǎn)，并不是一般的風(fēng)機(jī)都能反轉(zhuǎn)。
2.化冰管結(jié)冰
在進(jìn)風(fēng)口上沿加裝化冰管是寒冷地區(qū)冷卻塔常見(jiàn)的化冰措施。但是這種方法不理想。化冰管一般正處于冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口處，暴露在熱焓低、濕度小的冷空氣中，管側(cè)噴水孔噴水流量小，淋水密度小，水滴四處飛濺，管壁和塔壁均尿檐，造成化冰管本身結(jié)冰，不僅沒(méi)有起到防冰的作用，化冰管反而成了結(jié)冰管，并提供了冰源，進(jìn)而導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)口全面結(jié)冰。
在寒冷地區(qū)通過(guò)實(shí)際工程反復(fù)摸索，既要保證夏季的高冷效，又要保證冬季不結(jié)冰，必須采取冬季與非冬季運(yùn)行工況的分離和切換措施。比如采用了熱水幕噴淋系統(tǒng)技術(shù)，很好地解決了這一問(wèn)題。
熱水幕噴淋系統(tǒng)位于塔內(nèi)填料底部高焓熱水區(qū)域，主要功能單元為開(kāi)槽的熱水管，與開(kāi)孔的化冰管相比，具有流量大、不堵塞、不結(jié)冰等優(yōu)勢(shì)。在冬季，開(kāi)啟熱水幕噴淋系統(tǒng)，上塔熱水的一部分直接進(jìn)入熱水幕噴淋系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)的均勻分配和噴淋，在填料區(qū)與外界冷空氣的臨界面，形成一道厚重的、大密度的、高熱焓的、無(wú)飛濺的、均勻的熱水幕，外界干冷空氣在熱水幕處充分增焓增濕，進(jìn)入塔后成為熱焓較高的濕熱空氣，使進(jìn)風(fēng)口無(wú)冰可結(jié)。從而將一般冷卻塔被動(dòng)的化冰改變?yōu)橹鲃?dòng)的防冰。而在非冬季節(jié)，關(guān)閉熱水幕噴淋系統(tǒng)，熱水全部經(jīng)配水系統(tǒng)分配至填料區(qū)，重新恢復(fù)塔的均勻配水和原設(shè)計(jì)淋水密度。
而今閉式冷卻塔，在冬季密閉式冷卻塔不需要運(yùn)行，停機(jī)時(shí)，須將噴淋水和內(nèi)部循環(huán)水排空。內(nèi)部循環(huán)水建議采用壓縮空氣強(qiáng)制排空，碳鋼管換熱器不建議采用排空的方式來(lái)防凍。
噴淋水系統(tǒng)的防凍問(wèn)題通常在積水盤(pán)內(nèi)增加電加熱器，一般在噴淋水低于5C時(shí)開(kāi)啟，8'C 以上停掉。溫度探頭將信號(hào)傳遞至控制柜，自動(dòng)控制電加熱器的啟停。電加熱器的功率選擇依據(jù)循環(huán)水量和外界氣溫確定。內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)的防凍可以加乙二醇溶液或者增加電加熱設(shè)備。乙二醇溶液的冰點(diǎn)溫度要求選在當(dāng)?shù)刈畹蜏囟纫韵?。?duì)于較大的冷卻系統(tǒng)場(chǎng)合，可以考慮
挖水池將噴淋水入其內(nèi)，能夠節(jié)約因電加熱運(yùn)行的耗電費(fèi)用，還可以在水池內(nèi)投放藥品，改善噴淋水的水質(zhì)。
3.進(jìn)風(fēng)口外沿結(jié)冰
逆流塔進(jìn)風(fēng)口上沿底梁，有部分水滴在表面張力的作用下從內(nèi)側(cè)向外沿出來(lái)，在冬季形成冰源，出現(xiàn)巨大的冰掛，隨時(shí)有墜落傷人的危險(xiǎn); 春天天氣轉(zhuǎn)暖，冰融化了，進(jìn)風(fēng)口上沿的鋼筋混凝土?xí)l(fā)生凍融現(xiàn)象。有的進(jìn)風(fēng)口上沿設(shè)有FRP 導(dǎo)風(fēng)板，水流隨導(dǎo)風(fēng)板外延，至最外端才墜落，墜落的水滴濺散到水池沿，會(huì)導(dǎo)致水池沿結(jié)冰，凍融現(xiàn)象的破壞性很大，會(huì)進(jìn)一步腐蝕水池的鋼筋，從而破壞水池。工程中采用以下方法進(jìn)行了防冰試驗(yàn)：
①進(jìn)風(fēng)口上沿的填料片與梁平行或垂直；
②進(jìn)風(fēng)口上沿的配水遮擋—即把水導(dǎo)向中央，避免邊層出現(xiàn)水流或?qū)⑦厡訃婎^堵塞；
③梁下設(shè)置水平的異型導(dǎo)水板，將水流阻斷;
④梁內(nèi)側(cè)設(shè)置豎直的異型導(dǎo)水板，阻斷水流。
實(shí)踐證明方法③最為有效。在梁下設(shè)置水平的型導(dǎo)水板(下圖)，可以將靠近進(jìn)風(fēng)口上沿的水流匯集在一起，導(dǎo)流板的下體豎直向內(nèi)傾斜，水流集中而下，不會(huì)形成尿沿現(xiàn)象，這就徹底切斷了結(jié)冰的水源，從根本上解決了問(wèn)題。
①進(jìn)風(fēng)口上沿水平梁底部帶有向塔內(nèi)的斜度,而不是傳統(tǒng)的水平向。
②進(jìn)風(fēng)口上沿水平梁內(nèi)側(cè)底部向下(或斜下方) 設(shè)置導(dǎo)水沿。
4.進(jìn)風(fēng)口處立柱結(jié)冰
冷卻塔進(jìn)風(fēng)口立柱的結(jié)冰，是由于立柱與冷卻塔填料直接接觸，部分水流順著立柱表面流下來(lái)，在冬季引起結(jié)冰。在老塔防冰改造中一般通過(guò)下面兩種方法來(lái)防止:
①增大立柱上的澆淋水流(熱水);
②在立柱上設(shè)置防冰管，即把一部分熱水引到管道上。在新塔設(shè)計(jì)中，也可以把立柱移至塔內(nèi)，徹底解決結(jié)冰問(wèn)題。
淋水裝置防冰:
淋水裝置的結(jié)冰一般是由于淋水密度分布不均或淋水密度太小所致。在大部分生產(chǎn)過(guò)程中，冬季的熱負(fù)荷比較小，循環(huán)水量也降低。對(duì)于采用單格冷卻塔來(lái)冷卻的某些裝置，冷卻塔的設(shè)計(jì)和冬季的運(yùn)行管理非常重要。冷卻塔淋水裝置的防冰應(yīng)遵循的原則是要降低進(jìn)塔風(fēng)量和提高進(jìn)塔風(fēng)的溫度，適度提高進(jìn)塔水溫，防止填料結(jié)冰。具體的防冰方法為：
①出塔水溫不宜太低，在出塔水溫接近5℃時(shí)，可能引起部分填料結(jié)冰，溫度再降低時(shí)，整個(gè)淋水裝置都有可能結(jié)冰。所以，當(dāng)冷卻塔熱負(fù)荷非常低時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)旁流閥門(mén)，直接讓水流向水池，防止填料結(jié)冰。
②淋水裝置的邊層淋水密度，在冬季運(yùn)行時(shí)不宜降低，反而應(yīng)該有所增加。應(yīng)設(shè)置分區(qū)配水，隨著環(huán)境溫度的降低，逐漸關(guān)閉中央?yún)^(qū)配水，保持或增大邊層的淋水密度。未設(shè)置分區(qū)配水的可以通過(guò)調(diào)整噴頭的導(dǎo)流環(huán)的規(guī)格甚至通過(guò)變換噴頭形式對(duì)整塔配水加以調(diào)
整。
③在氣候非常寒冷的地區(qū)，冷卻塔應(yīng)設(shè)置防冰管，可將30%左右的循環(huán)水量通過(guò)防冰管?chē)娚涞剿貎?nèi)，對(duì)進(jìn)塔風(fēng)起到加熱和限制風(fēng)量的作用。
④填料應(yīng)采用耐寒型，防止溫度較低時(shí)填料脆裂，堵塞管道和換熱器。
⑤將多格冷卻塔的循環(huán)水量集中于幾個(gè)塔中，而不是平均分配。
⑥可以調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或風(fēng)機(jī)葉片角度，直至停止風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至反轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)。反轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)時(shí)應(yīng)注意，反轉(zhuǎn)時(shí)間一般不宜超過(guò)15mi n; 多格冷卻塔風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)按排定順序逐個(gè)反轉(zhuǎn)。
⑦堵塞部分通風(fēng)面積，例如堵塞部分進(jìn)風(fēng)口，限制進(jìn)塔風(fēng)量。
其它部位的結(jié)冰與防止
冷卻塔周?chē)慕Y(jié)冰，在寒冷地區(qū)是常見(jiàn)的問(wèn)題。根據(jù)觀察，飄滴嚴(yán)重、霧氣遇冷凝結(jié)與季風(fēng)影響是主要原因?？梢痫h滴損失的主要原因有:
①收水器效率低下，國(guó)標(biāo)中允許的0.1-0.3%的飄滴損失率太高，應(yīng)選用收水效率高的收水器，如多波或多維收水器，其飄滴損失率在0.001%左右。
②收水器有通天縫或損壞。
③上噴式配水。
④配水系統(tǒng)的結(jié)垢、堵塞等原因會(huì)導(dǎo)致配水壓力增大、噴頭噴出的水滴更小更細(xì)，因此更易隨風(fēng)飄出。從集水池中騰起的霧氣遇冷凝結(jié)形成降水導(dǎo)致地面或水池挑沿結(jié)冰，新塔設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮將水池外延l.5~2m; 老塔改造時(shí)，可在水池上沿加設(shè)擋霧板。
當(dāng)風(fēng)向與縱向擋風(fēng)墻垂直或成一定角度時(shí)，若該導(dǎo)風(fēng)墻損壞、缺失或?qū)эL(fēng)墻與填料之間或與運(yùn)行水位之間存在縫隙時(shí)，會(huì)出現(xiàn)穿堂風(fēng)現(xiàn)象，下風(fēng)向出現(xiàn)明顯的霧氣和降水,所以填料至運(yùn)行水位之間應(yīng)設(shè)有擋風(fēng)裝置，當(dāng)風(fēng)向與冷卻塔縱向平行或夾角較小時(shí)，橫向端墻或隔墻的下風(fēng)向一側(cè)會(huì)出現(xiàn)真空，水流會(huì)被風(fēng)吸引出塔外，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，有效的預(yù)防措施是擴(kuò)大水池，加設(shè)百葉窗等，在新塔設(shè)計(jì)時(shí)，冷卻塔或塔群采用四面進(jìn)風(fēng)，且將水池墻外延1.5~2m。
加裝導(dǎo)流板，在噴頭至填料頂處加裝折角導(dǎo)流板,目的是將噴頭酒下來(lái)的水導(dǎo)入填料內(nèi)，避免順著側(cè)板流下來(lái)(避免壁流) 如圖示:
加裝擋水檐:在側(cè)板底部加裝折角擋水檐，使填料流下的水全部導(dǎo)入集水盆，防止飛濺，如圖:
加裝防濺翅:在底盆的外邊沿加一圈防濺翅，將從底盆反濺出來(lái)的水導(dǎo)入集水如圖:
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