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      開式冷卻塔和閉式冷卻塔的防凍措施

      作者: ‖ 時(shí)間:2019/12/13 ‖ 來(lái)源: ‖ 點(diǎn)擊:3624

       

      (一)前言

          冷卻塔主要以水為循流體,從冷卻對(duì)象中吸收熱量,通過(guò)風(fēng)或水的作用,從而使其溫度降低。在冬季來(lái)臨時(shí),特別是我國(guó)北方,由于氣溫較低,冷卻塔在使用時(shí),極易發(fā)生結(jié)冰的現(xiàn)象,給用戶帶來(lái)了極大困擾


      (二)冷卻塔的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理介紹

          冷卻塔因其結(jié)構(gòu)形式的不同,相應(yīng)主要結(jié)冰位置也會(huì)有所不同。根據(jù)水和空氣的接觸方式可以將機(jī)械通風(fēng)冷卻塔分為開式冷卻塔和閉式冷卻塔,同時(shí)根據(jù)水和空氣的流動(dòng)方向,又可將冷卻塔分為橫流式冷卻塔和逆流式冷卻塔。

      1、開式冷卻塔的工作原理:
          冷卻水經(jīng)水泵加壓從冷卻對(duì)象吸熱后通過(guò)水管進(jìn)入冷卻塔,通過(guò)噴輪系統(tǒng)均勻分布至到填料上,熱水以自身重力流經(jīng)填料,落入塔底水池,變成所需冷卻水待重復(fù)使用。空氣從入風(fēng)口處進(jìn)入塔內(nèi),穿過(guò)填料下的冷卻水、與熱水成相反方向(逆流)或垂直方向(橫流)穿過(guò)填料、通過(guò)收水器、風(fēng)機(jī)、從風(fēng)筒排出。開式冷卻塔由于水和空氣為直接接觸,因此降溫效果較佳,而且此類冷卻塔造價(jià)低,是目前最廣泛使用之冷卻塔。 

      2、閉式冷卻塔的工作原理:
          冷卻水在散熱盤管內(nèi)流動(dòng),一方面通過(guò)與管外空氣的溫差,形成接觸傳熱而冷卻。另一方面通過(guò)噴淋水與盤管接觸,蒸發(fā)散去盤管內(nèi)的流體。閉式冷卻塔的冷卻流體因?yàn)槭欠忾]循環(huán)的,所以沒有水的蒸發(fā)損失,也沒有漂水的污染,而且補(bǔ)給水量極少,初投資高,維護(hù)維修費(fèi)用低,使用壽命長(zhǎng),所以閉式冷卻塔正在慢慢被人們所接受,特別是北方缺水地區(qū)。

       

      (三)冷卻塔結(jié)冰的本質(zhì)和危害

          我們都知道,水要結(jié)成冰基本條件是環(huán)境溫度低于0℃,溫度高時(shí)水分子動(dòng)能大而無(wú)法牢固產(chǎn)生氫鍵,分子間以盡可能小的進(jìn)行雜亂無(wú)章的排列。溫度降低后(低于4℃),越來(lái)越多的分子動(dòng)能不足以打破產(chǎn)生的氫鍵,而氫鍵有一定鍵長(zhǎng),所以在溫度低于4℃以后固定的氫鍵越來(lái)越多。這是對(duì)結(jié)冰現(xiàn)象的微觀解釋;冷卻塔本身作為一個(gè)循環(huán)冷卻設(shè)備,必然會(huì)使得工藝熱水不同程度的降溫,尤其在低溫季節(jié),室外干濕球溫度極低,而通常情況下閉式冷卻塔安裝在室外,在冷空氣的作用下,熱交換迅速,熱水極容易冷卻。而水要結(jié)成冰并且積聚成一個(gè)較大的體積,還得必須要有固體物作為載體,所以我們通常會(huì)發(fā)現(xiàn)在冷卻塔的外側(cè)護(hù)板、百葉窗、填料、盤管、收水器、集水盤等位置有較為嚴(yán)重的凍結(jié)現(xiàn)象。

       

          結(jié)冰的的產(chǎn)生對(duì)設(shè)備的使用壽命和工作性能影響非常大,如果結(jié)冰發(fā)生在進(jìn)風(fēng)口,那么伴隨著冰塊積聚,冰塊重量逐漸增加,容易造成百葉窗的破損,使之失去導(dǎo)風(fēng)效能,如果結(jié)冰位置發(fā)生在集水盤,那么由于結(jié)冰過(guò)程冰塊體積增加將導(dǎo)致玻璃鋼集水盤受膨脹作用力而破裂,造成漏水,等等…

       

      (四)開式冷卻塔和閉式冷卻塔的防凍措施

          通過(guò)上文的介紹,我們可以基本了解冷卻塔的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理,以及部分位置結(jié)冰現(xiàn)象和直接危害,那么接下來(lái)我們就全面的對(duì)冷卻塔結(jié)冰現(xiàn)象進(jìn)行探討,并針對(duì)性的提出解決方案。

      (1)橫流冷卻塔結(jié)冰位置、原因以及解決方案。
      1、集水盤:
      積水盤中的水是循環(huán)流動(dòng)的,但是在集水盤邊緣位置水流相對(duì)緩慢許多,在低溫條件下,此處也會(huì)容易結(jié)冰積聚。而且,如果集水盤密封不好,有滲水或滴水現(xiàn)象,那么長(zhǎng)時(shí)間下水盤外部也會(huì)隨之結(jié)冰積聚。
      解決措施:

      A、在集水盤加裝電加熱裝置,并安裝溫度傳感器,通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控集水盤中的水溫而自動(dòng)控制電加熱裝置的啟停,使得積水盤中的水長(zhǎng)期保持在一定溫度不致結(jié)冰。

      B、在低溫季節(jié)來(lái)臨之前,將集水盤漏水、滲水、滴水位置全部修補(bǔ)完好,杜絕漏水、滲水、滴水現(xiàn)象發(fā)生,從而杜絕此處結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生。  

       

      2、淋水填料
      橫流閉式冷卻塔填料分布于塔體兩側(cè),進(jìn)風(fēng)面積大,大約整個(gè)塔身高度,水流通過(guò)填料時(shí)由于水膜較薄,水流緩慢,在靠近填料外側(cè)水與冷空氣接觸充分,降溫快速明顯,極易結(jié)冰并逐漸積聚。 
      解決方案: 
      A、在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處懸掛附著安裝保溫篷布,減小水與外界冷空氣的接觸強(qiáng)度,減小結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生的幾率。
      B、適當(dāng)加大臨水密度,通過(guò)適當(dāng)加大流量或者多臺(tái)冷卻塔使用時(shí)關(guān)閉若干臺(tái)來(lái)加大臨水密度,這樣可以保證循環(huán)水有一定的熱負(fù)荷,增大了水流速度,有效的改善了結(jié)冰現(xiàn)象。

      3、百葉窗,百葉窗本身作為導(dǎo)風(fēng)裝置,可以有效減小渦流區(qū)域,使氣流分布均勻,保證空氣分配區(qū)靜壓均勻,降低冷卻塔總阻力,同時(shí)也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而從填料濺出的水滴使之流入塔內(nèi),但是顯而易見,隨之而來(lái)的則是水滴或水流由于流量小熱量低停滯時(shí)間長(zhǎng),與冷空氣接觸充分而極易結(jié)冰并逐漸積聚。 

      解決方案:
      A、在散水槽(池)底部設(shè)置弧形或折型擋水板,杜絕水滴濺出,將水滴直接導(dǎo)流至填料內(nèi)部,從而避免百葉窗上濺水,進(jìn)而避免結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生;
      B、在流量滿足使用要求的條件下,人工堵塞靠近外側(cè)的散水孔或散水噴頭,避免濺水產(chǎn)生;

      4、散水槽(池),由于目前大部分橫流式冷卻塔均采用槽(池)式配水,即熱水通過(guò)冷卻塔頂部的散水槽(池)由自身重力通過(guò)填料均勻布水。但是由于散水槽裸露在外面,與冷空氣直接接觸,在散水槽邊緣和流速較慢的散水孔或散水噴頭部位容易結(jié)冰并逐漸積聚。
      解決方案:
      A、在散水槽頂部加裝散水槽蓋板,較小水與冷空氣的接觸強(qiáng)度,起到一定的保溫作用,進(jìn)而避免結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生;
      B、停機(jī)檢視,確保散水孔或散水噴頭暢通,確保散水槽(池)內(nèi)整潔,避免堵塞;

      5、傳動(dòng)設(shè)備,如果風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停轉(zhuǎn),那么由于冷卻塔運(yùn)行時(shí)排出的水汽、水滴落到風(fēng)機(jī)葉片上,長(zhǎng)時(shí)間積聚容易結(jié)冰,如果冰層不能及時(shí)清理,那么再次開機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)由于葉片動(dòng)靜平衡失調(diào)而造成風(fēng)機(jī)振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成風(fēng)機(jī)和塔體結(jié)構(gòu)的損壞; 
      解決方案:
      1、若風(fēng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停轉(zhuǎn),則最好將其拆卸保養(yǎng),避免積結(jié)冰層;
      2、安裝變空控制系統(tǒng),降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;

      (2)逆流式冷卻塔結(jié)冰位置、原因,解決方案。 
      1、集水盤的防凍措施可參考橫流冷卻塔的描述
      2、填料,逆流式冷卻塔填料填充于冷卻塔內(nèi)部,如果由于配水不均,那么也會(huì)容易造成部分區(qū)域結(jié)冰懸掛,特別在靠近進(jìn)風(fēng)口四周處,水與冷空氣接觸充分,降溫快速明顯,極易結(jié)冰并逐漸積聚。 
      解決方案:
      A、在冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處懸掛附著安裝保溫篷布,減小水與外界冷空 氣的接觸強(qiáng)度,減小結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生的幾率。
      B、檢視配水裝置是否堵塞或損壞,保證配水均勻;
      C、適當(dāng)增加水密度

      3、百葉窗,百葉窗本身作為導(dǎo)風(fēng)裝置,可以有效減小渦流區(qū)域,使氣流分布均勻,保證空氣分配區(qū)靜壓均勻,降低冷卻塔總阻力,同時(shí)也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而從填料濺出的水滴流入塔內(nèi),但是顯而易見,隨之而來(lái)的則是水滴或水流由于流量小熱量低,由于停滯時(shí)間長(zhǎng),與冷空氣接觸充分極易結(jié)冰并逐漸積聚。
      解決方案:
      A、在進(jìn)風(fēng)口上邊緣內(nèi)側(cè)(填料底部外邊緣)設(shè)置弧形或折型擋水板,杜絕水滴濺出,將水滴直接導(dǎo)流至集水盤內(nèi)部,從而避免百葉窗上濺水,進(jìn)而避免結(jié)冰現(xiàn)象產(chǎn)生;

      4、收水器,由于逆流式冷卻塔收水器位于風(fēng)機(jī)下方,靠近出風(fēng)口,水汽持續(xù)穿透或停滯時(shí)間長(zhǎng),容易形成凍結(jié);


      解決方案:
      A、低溫季節(jié)來(lái)臨之前需徹底清理收水器,保證收水器清潔暢通;
      B、冬季定期停機(jī)清理收水器;
      C、選擇亮光面PVC平片制作的收水器,替換啞光面(磨砂面)PVC收水器,可以有效降低水汽水滴附著,減輕了結(jié)冰的程度;

      4、 傳動(dòng)設(shè)備(參考橫流塔描述);

      (3)閉式冷卻塔的盤管防凍措施

          閉式冷卻塔支持干式運(yùn)行和濕式運(yùn)行,濕式運(yùn)行除盤管外的其它部件防凍參考上文。閉式冷卻塔在干式運(yùn)行下雖然沒有外部的噴淋水,但如果臨時(shí)、長(zhǎng)時(shí)停機(jī)或者管內(nèi)水溫過(guò)低流速慢,也極容易造成管內(nèi)流體凍結(jié)。而這種凍結(jié)破壞性非常大,由于盤管換熱器有較多的回路循環(huán),管線密集穿插,凍結(jié)位置較多,往往較難處理,嚴(yán)重的將會(huì)造成整組盤管換熱器的報(bào)廢,而盤管換熱器的造價(jià)往往又是非常昂貴的,所以這不僅給用戶的正常使用造成了影響,也同時(shí)損害了用戶的經(jīng)濟(jì)利益。


      解決方案:
      冷卻盤管循環(huán)水溫必須保持或高于7℃。密閉系統(tǒng)的循環(huán)水在沒有熱負(fù)荷的情況下,即便循環(huán)水保持流動(dòng)也會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象,必須有妥善的閉式冷卻塔防凍措施,一般需考慮采取以下三種方式最合適:
      A、讓循環(huán)水保持一定的熱負(fù)荷,一般可在配管系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置浸沒式電加熱器或者在管路上加裝電伴熱;同時(shí)密閉系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)水保持適當(dāng)流量(建議客戶保持在10~15m3/h),并通過(guò)溫度傳感器和控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
      B、在冷卻盤管內(nèi)加注防凍液,乙二醇或丙二醇即可。在這里需要注意的是,若用戶自行購(gòu)買應(yīng)選擇名牌產(chǎn)品,因?yàn)槭袌?chǎng)上的閉式冷卻塔防凍液良莠不齊。
      C、若停機(jī)時(shí)間短或稍長(zhǎng),則可通過(guò)設(shè)置自動(dòng)旁路加熱系統(tǒng),來(lái)切換管路流體循環(huán),使管路內(nèi)流體保持一定的熱負(fù)荷。
      D、若極長(zhǎng)時(shí)間或季節(jié)性停機(jī),則建議用戶使用壓縮空氣(通常0.4Mpa以下)等輔助排空盤管換熱器內(nèi)的水,防止盤管被凍結(jié);
      (五)結(jié)論:
          通過(guò)以上的分析,相信大家都對(duì)冷卻塔結(jié)冰現(xiàn)象有了明確的認(rèn)識(shí),可以確定,冷卻塔的凍結(jié)危害是大的,那么要想方設(shè)法避免這種現(xiàn)象,就要從下面三個(gè)方面入手:
      ① 降低水與冷空氣的接觸強(qiáng)度;
      ② 避免水與易結(jié)冰位置載體的接觸;
      ③ 增加水的熱負(fù)荷;

          冷卻塔發(fā)展至今,越來(lái)越多的冷卻塔生產(chǎn)廠家或用戶重視考慮改善低溫季節(jié)設(shè)備的安全高效運(yùn)行,通過(guò)實(shí)踐得出許多措施方法值得借鑒,比如安裝自動(dòng)旋轉(zhuǎn)百葉窗,可以在低溫季節(jié)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度,關(guān)閉百葉窗,使進(jìn)風(fēng)口封閉,阻絕冷空氣入塔內(nèi),亦起到一定的保溫作用,還節(jié)減了寒冷天氣條件下人工作業(yè)量等等這些都是在以上三種思路條件下的成功嘗試。

       


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