自然通風(fēng)冷卻塔冬季結(jié)冰原因及其處理對(duì)策

摘　要：對(duì)雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔的傳熱原理和配水系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，分析了冷卻塔的冬季運(yùn)行易結(jié)冰部位和原因，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐詳細(xì)闡述了防止結(jié)冰的各種有效措施。

關(guān)鍵詞：冷卻塔；結(jié)冰；處理

1 自然通風(fēng)冷卻塔傳熱原理

　　自然通風(fēng)逆流式冷卻塔在我國(guó)閉式循環(huán)火電廠使用最多，這種塔型的通風(fēng)筒常采用雙曲線，用鋼筋混凝土澆制，其循環(huán)水回水（熱水）由管道通過(guò)豎井送入熱水分配系統(tǒng)。這種配水系統(tǒng)在平面上呈網(wǎng)狀布置，系槽式布水，然后通過(guò)噴濺裝置，將水灑到填料上；經(jīng)填料后成雨?duì)盥淙胄钏�池，冷卻后的水由循環(huán)水泵抽走重新使用。塔筒底部為進(jìn)風(fēng)口，用人字柱或交叉柱支承�？諝鈴倪M(jìn)風(fēng)口進(jìn)入塔體，穿過(guò)填料下的雨區(qū)，和熱水流動(dòng)成相反方向流過(guò)填料（故稱逆流式），通過(guò)收水器回收空氣中的水滴后，再?gòu)乃�筒出口排出�?/h2>

    塔外冷空氣進(jìn)入冷卻塔后，吸收由熱水蒸發(fā)和接觸散失的熱量，溫度增加，濕度變大，密度變小。因此，收水器以上的空氣經(jīng)常是飽和或接近飽和狀態(tài)。塔外空氣溫度低、濕度小、密度大。由于塔內(nèi)、外空氣密度有差異，在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)外產(chǎn)生壓差，致使塔外空氣源源不斷地流進(jìn)塔內(nèi)而無(wú)需通風(fēng)機(jī)械提供動(dòng)力，故稱為自然通風(fēng)。

2  冷卻塔的配水和噴濺裝置

2.1冷卻塔的配水

    循環(huán)水回水（熱水）由管道送入冷卻塔，經(jīng)四個(gè)豎井至槽式配水系統(tǒng)（由主水槽、分水槽和配水槽組成的三級(jí)柵欄狀配水結(jié)構(gòu)），將水分布到整個(gè)塔的斷面上，再由噴濺裝置將熱水轉(zhuǎn)變成小水滴，盡量均勻地灑在填料上，以提高冷卻效果。整個(gè)過(guò)程包括：將熱水升到配水高程，分配到整個(gè)填料斷面，通過(guò)噴頭灑到填料上。

    水槽的布置原則是配水均勻，水頭損失小，對(duì)氣流的阻力小，便于維修。為了配水均勻，槽內(nèi)水面應(yīng)保持基本水平。

2.2噴濺裝置

    噴濺裝置基本上可以分成兩類，一類是靠沖擊力將成股的水扯成水滴；另一類是旋轉(zhuǎn)型的，靠離心力將水流扯開(kāi)，灑向四周。前者要求水壓較低，多用于槽式配水；后者要求水壓較高，多用于管式配水。

3 冷卻塔的結(jié)冰情況

   　我廠冷卻塔冬季運(yùn)行時(shí)，當(dāng)氣溫較低時(shí)，塔的某些部位會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，影響正常運(yùn)行。

3.1結(jié)冰部位及其原因

    （1）塔的進(jìn)風(fēng)口處。自然通風(fēng)逆流式冷卻塔，一般容易在塔的筒內(nèi)壁下緣或者在擋水檐結(jié)冰，嚴(yán)重者連人字柱一起將進(jìn)風(fēng)口的大部份封堵，我廠冷卻塔在上述部位也存在結(jié)冰，但不太嚴(yán)重。

    水結(jié)成冰必須具備一些條件，即水溫降到冰點(diǎn)以下，要求水的含熱量小，有充分的冷空氣來(lái)冷卻這些水。冰點(diǎn)又與水的流動(dòng)有關(guān)，靜止的水冰點(diǎn)高，流動(dòng)的水冰點(diǎn)低。

　　塔的上述部位容易結(jié)冰是因?yàn)闈M足了這些結(jié)冰的條件：塔的內(nèi)壁下緣處經(jīng)常淋不到熱水，只是從填料中濺出的水沿塔筒內(nèi)壁流到這些部位，熱水量不大；外部的冷空氣以較高的流速?gòu)倪M(jìn)風(fēng)口上緣進(jìn)入塔內(nèi)，提供充分的低溫空氣；水的流速低、冰點(diǎn)高。

（2）填料及支承梁柱上。一般情況下當(dāng)機(jī)組負(fù)荷減小，循環(huán)水溫或水量降低及氣溫突然下降時(shí)，如不及時(shí)采取相應(yīng)措施，就可能在填料下端部位及支承梁上結(jié)冰。結(jié)冰會(huì)將支承梁柱壓壞或使填料塌落。我廠兩臺(tái)機(jī)組在冬季氣溫零度以下運(yùn)行時(shí)，即使機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，上述部位結(jié)冰也還比較嚴(yán)重，有時(shí)還會(huì)將淋水填料拉掉下來(lái)。

（3）塔頂上。在自然通風(fēng)冷卻塔的塔筒頂部剛性環(huán)內(nèi)外，由于出塔濕熱空氣的水蒸汽凝結(jié)在其上面結(jié)成冰。有的結(jié)成大的冰塊，加重塔頂負(fù)荷，甚至?xí)�落下砸傷下面行人�?/h2>

3.2 結(jié)冰的危害性

（1）影響塔的冷卻效果。塔的進(jìn)風(fēng)口結(jié)成冰簾以后，進(jìn)風(fēng)面積減小，造成進(jìn)風(fēng)量減小，因而影響塔的冷卻效果。填料處結(jié)冰以后，影響填料的效率，因而也影響了塔的冷卻效果。

（2）增加結(jié)構(gòu)的荷重。結(jié)冰以后，增加了冰的荷重，如果設(shè)計(jì)中未考慮此荷重或考慮不充分，就會(huì)造成結(jié)構(gòu)物破壞。填料部分結(jié)冰后，會(huì)造成填料塌落，這種事例也不少。

（3）降低結(jié)構(gòu)使用壽命�；炷�土的多次凍融會(huì)減少使用壽命，尤其在有裂縫的部位，更易造成混凝土的破壞。

4　冷卻塔防結(jié)冰措施

4.１采用熱水旁路法

　　在通常運(yùn)行期間，冷卻塔內(nèi)部的全部循環(huán)水都分布在填料上，然后在某些運(yùn)行工況下，需要將部分或全部熱水經(jīng)旁路直接送到集水池內(nèi)，以提高池水溫度。

4.2 加設(shè)防凍管

　　在進(jìn)風(fēng)口上檐的塔筒內(nèi)壁，加設(shè)一圈防凍管直接從進(jìn)水管上引水，并加裝一只引水閥起調(diào)節(jié)水量作用，最大設(shè)計(jì)防凍水量約為進(jìn)塔總循環(huán)水量的20～40％。防凍管上開(kāi)孔，向下噴水，形成一道熱水幕，可防止塔在進(jìn)風(fēng)口處結(jié)冰。同時(shí)由于大量熱水不經(jīng)過(guò)填料冷卻直接進(jìn)入蓄水池，提高了蓄水池的水溫，也可防止水池結(jié)冰。這種方法行之有效，但塔筒內(nèi)壁安裝空間較小，且費(fèi)用較大費(fèi)時(shí)費(fèi)工，是否采用需在上述措施實(shí)施后再定。

4.3采用淋水填料分區(qū)運(yùn)行的方式

　　在中小負(fù)荷或冬季運(yùn)行的情況下熱水不再送至塔中央的填料，而只是引入塔外圍的填料形成所謂的干填料區(qū)和濕填料區(qū)，以增加外圍的配水量形成高密度的環(huán)行降水區(qū)，使空氣進(jìn)入冷卻塔的流動(dòng)阻力增加，從而控制進(jìn)入冷卻塔的冷卻空氣量，同時(shí)冷卻塔用以進(jìn)行質(zhì)交換的傳熱面積也大大減小，以達(dá)到防凍的目的。

4.４冷卻塔進(jìn)風(fēng)口懸掛擋風(fēng)板

　　懸掛擋風(fēng)板的作用有：一是改善進(jìn)風(fēng)口處的保溫條件，使該區(qū)域的水流不受寒風(fēng)侵襲；二是減少進(jìn)入塔內(nèi)的空氣量，使進(jìn)風(fēng)口處易結(jié)冰的區(qū)域得以改善，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)擋風(fēng)板懸掛及調(diào)整的依據(jù)是淋水裝置處的氣溫控制在０℃以上，池水溫度在１０～１５℃以上，并且不出現(xiàn)大量的結(jié)冰現(xiàn)象。

4.４當(dāng)同一冷卻水系統(tǒng)中冷卻塔的數(shù)量較多時(shí)，可減少運(yùn)行的塔數(shù)

　　冷卻塔在冬季停用時(shí)，宜選在氣溫相對(duì)較高的時(shí)間進(jìn)行操作。

5 結(jié)語(yǔ)

    上述防止冷卻塔結(jié)冰的措施，簡(jiǎn)單易行、操作方便、費(fèi)用較低，生產(chǎn)實(shí)踐中效果明顯。將上述措施結(jié)合不同冷卻塔的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)利用，必將起到有效防止冷卻塔冬季結(jié)冰的作用。