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2016/10/12
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一、自然通风冷却塔传热原理

      自然通风逆流式冷却塔在我国闭式循环火电厂使用最多,这种塔型的通风筒常采用双曲线,用钢筋混凝土浇制,其循环水回水(热水)由管道通过竖井送入热水分配系统。这种配水系统在平面上呈网状布置,系槽式布水,然后通过喷溅装置,将水洒到填料上;经填料后成雨状落入蓄水池,冷却后的水由循环水泵抽走重新使用。塔筒底部为进风口,用人字柱或交叉柱支承。空气从进风口进入塔体,穿过填料下的雨区,和热水流动成相反方向流过填料(故称逆流式),通过收水器回收空气中的水滴后,再从塔筒出口排出。

      冷却塔外冷空气进入冷却塔后,吸收由热水蒸发和接触散失的热量,温度增加,湿度变大,密度变小。因此,收水器以上的空气经常是饱和或接近饱和状态。塔外空气温度低、湿度小、密度大。由于塔内、外空气密度有差异,在进风口内外产生压差,致使塔外空气源源不断地流进塔内而无需通风机械提供动力,故称为自然通风。

二、冷却塔的配水和喷溅装置

1.冷却塔的配水 

      循环水回水(热水)由管道送入冷却塔,经四个竖井至槽式配水系统(由主水槽、分水槽和配水槽组成的三级栅栏状配水结构),将水分布到整个塔的断面上,再由喷溅装置将热水转变成小水滴,尽量均匀地洒在填料上,以提高冷却效果。整个过程包括:将热水升到配水高程,分配到整个填料断面,通过喷头洒到填料上。水槽的布置原则是配水均匀,水头损失小,对气流的阻力小,便于维修。为了配水均匀,槽内水面应保持基本水平。

2.喷溅装置 

      喷溅装置基本上可以分成两类,一类是靠冲击力将成股的水扯成水滴;另一类是旋转型的,靠离心力将水流扯开,洒向四周。前者要求水压较低,多用于槽式配水;后者要求水压较高,多用于管式配水。

3.冷却塔的结冰情况 

      我厂冷却塔冬季运行时,当气温较低时,塔的某些部位会出现结冰现象,影响正常运行。

4.结冰部位及其原因 

(1)塔的进风口处。自然通风逆流式冷却塔,一般容易在塔的筒内壁下缘或者在挡水檐结冰,严重者连人字柱一起将进风口的大部份封堵,我厂冷却塔在上述部位也存在结冰,但不太严重。 

      水结成冰必须具备一些条件,即水温降到冰点以下,要求水的含热量小,有充分的冷空气来冷却这些水。冰点又与水的流动有关,静止的水冰点高,流动的水冰点低。  

      塔的上述部位容易结冰是因为满足了这些结冰的条件:塔的内壁下缘处经常淋不到热水,只是从填料中溅出的水沿塔筒内壁流到这些部位,热水量不大;外部的冷空气以较高的流速从进风口上缘进入塔内,提供充分的低温空气;水的流速低、冰点高。 

(2)填料及支承梁柱上。一般情况下当机组负荷减小,循环水温或水量降低及气温突然下降时,如不及时采取相应措施,就可能在填料下端部位及支承梁上结冰。结冰会将支承梁柱压坏或使填料塌落。我厂两台机组在冬季气温零度以下运行时,即使机组满负荷运行,上述部位结冰也还比较严重,有时还会将淋水填料拉掉下来。(3)塔顶上。在自然通风冷却塔的塔筒顶部刚性环内外,由于出塔湿热空气的水蒸汽凝结在其上面结成冰。有的结成大的冰块,加重塔顶负荷,甚至会落下砸伤下面行人。

5.结冰的危害性 

(1)影响塔的冷却效果。塔的进风口结成冰帘以后,进风面积减小,造成进风量减小,因而影响塔的冷却效果。填料处结冰以后,影响填料的效率,因而也影响了塔的冷却效果。 

(2)增加结构的荷重。结冰以后,增加了冰的荷重,如果设计中未考虑此荷重或考虑不充分,就会造成结构物破坏。填料部分结冰后,会造成填料塌落,这种事例也不少。 

(3)降低结构使用寿命。混凝土的多次冻融会减少使用寿命,尤其在有裂缝的部位,更易造成混凝土的破坏。

6.冷却塔防结冰措施

      在通常运行期间,冷却塔内部的全部循环水都分布在填料上,然后在某些运行工况下,需要将部分或全部热水经旁路直接送到集水池内,以提高池水温度。  

      在进风口上檐的塔筒内壁,加设一圈防冻管直接从进水管上引水,并加装一只引水阀起调节水量作用,最大设计防冻水量约为进塔总循环水量的20~40%。防冻管上开孔,向下喷水,形成一道热水幕,可防止塔在进风口处结冰。同时由于大量热水不经过填料冷却直接进入蓄水池,提高了蓄水池的水温,也可防止水池结冰。这种方法行之有效,但塔筒内壁安装空间较小,且费用较大费时费工,是否采用需在上述措施实施后再定。