工業(yè)循環(huán)水采用閉式冷卻塔循環(huán)的選型設(shè)計(jì)

劉騰

摘要：我廠原使用大循環(huán)水池來冷卻循環(huán)工業(yè)用水，存在種種弊端，現(xiàn)改用閉式冷卻塔就近循環(huán)工業(yè)用水，效果良好。

關(guān)鍵詞：工業(yè)循環(huán)水；閉式冷卻塔；開式冷卻塔

我廠陽極圓盤和陰極滾筒兩處使用工業(yè)循環(huán)水（工業(yè)用水經(jīng)管道溝渠排入循環(huán)水池，經(jīng)自然風(fēng)冷后，再用水泵返回各用水點(diǎn)），該工業(yè)循環(huán)水存在如下缺點(diǎn)：

（1）水溫受季節(jié)影響大，夏季的時(shí)候，本來工業(yè)用水水溫就高。而循環(huán)水池由于受太陽暴曬，水溫下降的效果不理想。

（2）循環(huán)水池供給多個(gè)用水點(diǎn)，離各用水點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，管路損失的能耗較大。且各用水點(diǎn)的距離不同，水壓不容易控制。

（3）工業(yè)用水由溝渠流回循環(huán)水池，易受污染，且多用水點(diǎn)的水質(zhì)不同，導(dǎo)致循環(huán)水池的水質(zhì)較差，需經(jīng)水處理工藝后，才能供各用水點(diǎn)使用。增加了水處理成本。

1我廠循環(huán)水量參數(shù)的統(tǒng)計(jì)

預(yù)計(jì)陽極圓盤、陰極滾筒每處水量只有約7m³/h（以DN25管徑，流速2m/s，兩處計(jì)算），陽極圓盤夏季水溫最高為60℃，液壓站油溫要求為30-50℃，冷卻水水溫為常溫，夏季最高為40℃。我廠原采用大循環(huán)水池循環(huán)，由于大循環(huán)池水質(zhì)差、易堵塞管路，導(dǎo)致滾筒的使用壽命縮短；圓盤冷卻水含鉛高，和生活用水、雨水等混合進(jìn)入循環(huán)水池，造成循環(huán)水處理量增大。為消除上述不利因素，現(xiàn)準(zhǔn)備對(duì)陰極滾筒、陽極圓盤單獨(dú)用冷卻塔進(jìn)行冷卻循環(huán)。

2冷卻塔選型

2.1開式冷卻塔和閉式冷卻塔比較

開式冷卻塔的冷卻原理就是。通過將循環(huán)水以噴霧方式，噴淋到玻璃纖維的填料上，增大循環(huán)水的散熱面積，循環(huán)水直接與空氣的接觸，達(dá)到換熱，再用風(fēng)機(jī)將熱氣流帶出，從而達(dá)到冷卻。優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)成本比較低。為閉式塔的三分之一。缺點(diǎn)：

（1）需要開挖地下水池。

（2）由于水落差和開放式楊程損耗，耗電比閉式塔多。

閉式冷卻塔的冷卻原理是，簡單來說是兩個(gè)循環(huán)，一個(gè)內(nèi)循環(huán)，一個(gè)外循環(huán)，兩個(gè)循環(huán)介質(zhì)不互相接觸。主核心部分為紫銅管表冷器。內(nèi)循環(huán)：對(duì)象設(shè)備中冷卻介質(zhì)的循環(huán)。外循環(huán)：為對(duì)象設(shè)備中冷卻介質(zhì)降溫的一個(gè)循環(huán)。不與內(nèi)循環(huán)冷卻介質(zhì)相接觸，只是通過紫銅管表冷器進(jìn)行換熱散熱。在此種冷卻方式下，通過自動(dòng)控制，根據(jù)水溫設(shè)置冷卻風(fēng)機(jī)、外循環(huán)水泵是否運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：

（1）整個(gè)管路系統(tǒng)為封閉式循環(huán)，循環(huán)水可采用軟水，可以使真空爐體換熱器和細(xì)小管路不結(jié)垢、不污染、不腐蝕，提高設(shè)備使用壽命。

（2）循環(huán)水幾乎沒有水消耗，節(jié)約水。

（3）設(shè)有智能控制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，節(jié)約用電。

（4）安裝簡單。無需挖水池。管道損失小。

（5）銅管保值性好。缺點(diǎn)：造價(jià)高。

綜上所述，決定采用閉式冷卻塔。

2.2閉式冷卻塔選型計(jì)算

陰極、陽極需處理的冷卻水流量為7m³/h，水溫最高為60度，需降溫到40度以下，計(jì)算需冷卻的熱量：

Q=ms△t

m=7×10³kg/h（=7m³m×10³kg/m3）

s=1kcal/（kg·℃）

△t=20℃

可得Q=1.4×10⁵kcal/h

由于冷卻塔行業(yè)暫無行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)內(nèi)默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)（參考多家冷卻塔廠家樣本）為：冷卻塔冷卻量=標(biāo)準(zhǔn)流量×5000（kcal/h）可得，流量為28m³/h，選用流量為30m³/h的冷卻塔。

2.3設(shè)計(jì)方案

陽極部分：在陽極廠房旁安裝閉式冷卻塔（30T）和砌筑循環(huán)水池，將陽極液壓站、陽極圓盤兩個(gè)位置的冷卻水引流至循環(huán)水池。經(jīng)循環(huán)水池沉淀、過濾后，進(jìn)入閉式冷卻塔冷卻，再輸送至各用水點(diǎn)。陰極部分：在陰極廠房旁安裝閉式冷卻塔（30T），將陰極液壓站、陰極滾筒兩個(gè)位置的冷卻水引流進(jìn)入閉式冷卻塔。冷卻后輸送至各用水點(diǎn)。并對(duì)冷卻塔加裝缺水報(bào)警裝置，保證不因水泄漏導(dǎo)致設(shè)備缺水損壞。循環(huán)路徑如下圖1：

3使用效果

我廠安裝閉式冷卻塔后，基本不需要專人看守，夏天也能達(dá)到預(yù)期的效果，基本解決了設(shè)備因高溫停產(chǎn)的故障，保證了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。將原有循環(huán)水池廢除，將循環(huán)水池操作人員可取消，每年節(jié)約人工工資以4人計(jì)算，每年可節(jié)約工資4*2000*12=96000元。水處理不要專門處理。水處理費(fèi)用可節(jié)約10000元。每年可節(jié)約出閉式冷卻塔的購買費(fèi)用。

4結(jié)語

該項(xiàng)目在我廠實(shí)施，效果良好，采用閉式冷卻塔冷卻，需要的場(chǎng)地小，距離近，水質(zhì)干凈，降低了廢水處理成本，減輕廢水處理的環(huán)保壓力，減少新水用量。我國水資源非常緊張，城市缺水現(xiàn)象十分嚴(yán)重，水可能成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。所以，將這些閉式冷卻塔的冷卻水循環(huán)重復(fù)利用，可提高水的有效利用率，緩解當(dāng)前水資源短缺的狀況。閉式冷卻塔是一種既能降低冷卻水的溫度。又能保持水質(zhì)純凈的新型冷卻設(shè)備，同時(shí)還具有功能多、用途廣、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)、可冷卻高溫水、安全防火等特點(diǎn)。近幾年密閉式冷卻塔在鋼鐵冶金、電力電子、機(jī)械加工、空調(diào)系統(tǒng)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，閉式冷卻塔還存在一些問題：1、北方寒冷天氣狀況下使用閉式冷卻塔，會(huì)導(dǎo)致結(jié)冰。如果防凍措施未做好，會(huì)導(dǎo)致閉式冷卻塔紫銅管凍壞。2、從能源的角度考慮，如果能夠有效的利用閉式冷卻塔中的熱能，變廢為寶，即可起到節(jié)約能源的作用，也可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，密閉式冷卻塔必然會(huì)迎來更大的發(fā)展和應(yīng)用空間。