北方冷却塔防结冰应对措施?良利星告诉您

2023-10-19 15:26 汪晶晶
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冷却塔防结冰应对措施

冷却塔的常见结冰位置是进风口、填料、冷却塔周围、塔壁

常见的冷却塔防冻措施有:

1、塔体的设计具有防止水滴飞溅至塔外的措施。

2、冬季多风机运行时,可适当关掉部分风机。

3、采用减小风机叶片角度、采用变频电机、停止风机运行或选用允许倒转的风机等措施减少进入冷却塔的冷空气量。

4、在进风口的上沿及易结冰的部位设立热水化冰管。

5、设置能通过部分或全部循环水量的旁通管路,冬季运行热负荷较低时,循环水可直接进入集水池。

6、冬季在进风口加挡风板等。


进风口防冰:

在寒冷冬季的冷却塔运行中,进风口会出现结冰现象。结冰的根源在于存在非常细小的水流或水滴。在梁、柱子、百叶窗、化冰管上都有可能结冰。实际运行中,进风口结冰的冰源主要有:

1.百叶窗结冰

百叶窗上有填料溅散出来的水流或细小水滴,形成冰源。这在横流塔和逆流塔中均存在。一般情况下,逆流冷却塔,进风口多为百叶窗,填料为塑料薄膜填料,冬季百叶窗的结冰非常严重,几乎将进风口封死。

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技改方法: 拆除进风口百叶窗,为了防止穿堂风。在雨区加设了十字型隔板,并将收水盘加大以防飞溅。某项目采用横流冷却塔,进风口设有百叶窗,填料为塑料点滴填料。冬季运行时从点滴填料上溅散出来的水滴落在百叶窗上结冰,几乎封闭了进风口。春天气温回升,融化的冰块将边层填料及其吊架砸毁,从而造成整个冷却塔效率低下。

技改并实施: 将边层点滴填料更换为薄膜填料,消除了水滴的飞溅根源,效果明显。冬季运行观察,改造后的冷却塔百叶窗几乎无冰,而未改造的冷却塔百叶窗结冰严重。

要解决百叶窗结冰问题,一是去掉百叶窗(在逆流冷却塔中),二是防止飞溅的水滴落在百叶窗上。在非常寒冷的地区应采用耐寒型填料和防冰管,并结合风机反转应对冰害。风机反转的时间一般不超过15mi n,多格冷却塔一般按照顺序定期反转化冰,这种功能需要相关装置可以反转,并不是一般的风机都能反转。


2.化冰管结冰

在进风口上沿加装化冰管是寒冷地区冷却塔常见的化冰措施。但是这种方法不理想。化冰管一般正处于冷却塔的进风口处,暴露在热焓低、湿度小的冷空气中,管侧喷水孔喷水流量小,淋水密度小,水滴四处飞溅,管壁和塔壁均尿檐,造成化冰管本身结冰,不仅没有起到防冰的作用,化冰管反而成了结冰管,并提供了冰源,进而导致进风口全面结冰。

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在寒冷地区通过实际工程反复摸索,既要保证夏季的高冷效,又要保证冬季不结冰,必须采取冬季与非冬季运行工况的分离和切换措施。比如采用了热水幕喷淋系统技术,很好地解决了这一问题。

热水幕喷淋系统位于塔内填料底部高焓热水区域,主要功能单元为开槽的热水管,与开孔的化冰管相比,具有流量大、不堵塞、不结冰等优势。在冬季,开启热水幕喷淋系统,上塔热水的一部分直接进入热水幕喷淋系统,经过该系统的均匀分配和喷淋,在填料区与外界冷空气的临界面,形成一道厚重的、大密度的、高热焓的、无飞溅的、均匀的热水幕,外界干冷空气在热水幕处充分增焓增湿,进入塔后成为热焓较高的湿热空气,使进风口无冰可结。从而将一般冷却塔被动的化冰改变为主动的防冰。而在非冬季节,关闭热水幕喷淋系统,热水

全部经配水系统分配至填料区,重新恢复塔的均匀配水和原设计淋水密度。

而今闭式冷却塔,在冬季密闭式冷却塔不需要运行,停机时,须将喷淋水和内部循环水排空。内部循环水建议采用压缩空气强制排空,碳钢管换热器不建议采用排空的方式来防冻。

喷淋水系统的防冻问题通常在积水盘内增加电加热器,一般在喷淋水低于5C时开启,8'C 以上停掉。温度探头将信号传递至控制柜,自动控制电加热器的启停。电加热器的功率选择依据循环水量和外界气温确定。内部循环水系统的防冻可以加乙二醇溶液或者增加电加热设备。乙二醇溶液的冰点温度要求选在当地最低温度以下。对于较大的冷却系统场合,可以考虑

挖水池将喷淋水入其内,能够节约因电加热运行的耗电费用,还可以在水池内投放药品,改善喷淋水的水质

3.进风口外沿结冰

逆流塔进风口上沿底梁,有部分水滴在表面张力的作用下从内侧向外沿出来,在冬季形成冰源,出现巨大的冰挂,随时有坠落伤人的危险; 春天天气转暖,冰融化了,进风口上沿的钢筋混凝土会发生冻融现象。有的进风口上沿设有FRP导风板,水流随导风板外延,至最外端才坠落,坠落的水滴溅散到水池沿,会导致水池沿结冰,冻融现象的破坏性很大,会进一步腐蚀水池的钢筋,从而破坏水池。工程中采用以下方法进行了防冰试验:

①进风口上沿的填料片与梁平行或垂直;

②进风口上沿的配水遮挡—即把水导向中央,避免边层出现水流或将边层喷头堵塞;

③梁下设置水平的异型导水板,将水流阻断;

④梁内侧设置竖直的异型导水板,阻断水流。

实践证明方法③最为有效。在梁下设置水平的型导水板(下图),可以将靠近进风口上沿的水流汇集在一起,导流板的下体竖直向内倾斜,水流集中而下,不会形成尿沿现象,这就彻底切断了结冰的水源,从根本上解决了问题。

①进风口上沿水平梁底部带有向塔内的斜度,而不是传统的水平向。

②进风口上沿水平梁内侧底部向下(或斜下方) 设置导水沿。

4.进风口处立柱结冰

冷却塔进风口立柱的结冰,是由于立柱与冷却塔填料直接接触,部分水流顺着立柱表面流下来,在冬季引起结冰。在老塔防冰改造中一般通过下面两种方法来防止:

①增大立柱上的浇淋水流(热水);

②在立柱上设置防冰管,即把一部分热水引到管道上。在新塔设计中,也可以把立柱移至塔内,彻底解决结冰问题。

淋水装置防冰:

淋水装置的结冰一般是由于淋水密度分布不均或淋水密度太小所致。在大部分生产过程中,冬季的热负荷比较小,循环水量也降低。对于采用单格冷却塔来冷却的某些装置,冷却塔的设计和冬季的运行管理非常重要。冷却塔淋水装置的防冰应遵循的原则是要降低进塔风量和提高进塔风的温度,适度提高进塔水温,防止填料结冰。具体的防冰方法为:

①出塔水温不宜太低,在出塔水温接近5℃时,可能引起部分填料结冰,温度再降低时,整个淋水装置都有可能结冰。所以,当冷却塔热负荷非常低时,应先打开旁流阀门,直接让水流向水池,防止填料结冰。

②淋水装置的边层淋水密度,在冬季运行时不宜降低,反而应该有所增加。应设置分区配水,随着环境温度的降低,逐渐关闭中央区配水,保持或增大边层的淋水密度。未设置分区配水的可以通过调整喷头的导流环的规格甚至通过变换喷头形式对整塔配水加以调

整。

③在气候非常寒冷的地区,冷却塔应设置防冰管,可将30%左右的循环水量通过防冰管喷射到水池内,对进塔风起到加热和限制风量的作用。

④填料应采用耐寒型,防止温度较低时填料脆裂,堵塞管道和换热器。

⑤将多格冷却塔的循环水量集中于几个塔中,而不是平均分配。

⑥可以调整风机转速或风机叶片角度,直至停止风机转动,甚至反转风机。反转风机时应注意,反转时间一般不宜超过15mi n; 多格冷却塔风机反转时,应按排定顺序逐个反转。

⑦堵塞部分通风面积,例如堵塞部分进风口,限制进塔风量。

其它部位的结冰与防止

冷却塔周围的结冰,在寒冷地区是常见的问题。根据观察,飘滴严重、雾气遇冷凝结与季风影响是主要原因。可引起飘滴损失的主要原因有:

①收水器效率低下,国标中允许的0.1-0.3%的飘滴损失率太高,应选用收水效率高的收水器,如多波或多维收水器,其飘滴损失率在0.001%左右。

②收水器有通天缝或损坏。

③上喷式配水。

④配水系统的结垢、堵塞等原因会导致配水压力增大、喷头喷出的水滴更小更细,因此更易随风飘出。从集水池中腾起的雾气遇冷凝结形成降水导致地面或水池挑沿结冰,新塔设计时应考虑将水池外延l.5~2m; 老塔改造时,可在水池上沿加设挡雾板。

当风向与纵向挡风墙垂直或成一定角度时,若该导风墙损坏、缺失或导风墙与填料之间或与运行水位之间存在缝隙时,会出现穿堂风现象,下风向出现明显的雾气和降水,所以填料至运行水位之间应设有挡风装置,当风向与冷却塔纵向平行或夹角较小时,横向端墙或隔墙的下风向一侧会出现真空,水流会被风吸引出塔外,经过多次试验,有效的预防措施是扩大水池,加设百叶窗等,在新塔设计时,冷却塔或塔群采用四面进风,且将水池墙外延1.5~2m。

加装导流板,在喷头至填料顶处加装折角导流板,目的是将喷头酒下来的水导入填料内,避免顺着侧板流下来(避免壁流) 如图示:

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