工业逆流冷却塔技术改造

郜奎山 崔煜（兰州石化公司动力厂，甘肃 兰州 730060）

工业逆流冷却塔技术改造

郜奎山 崔煜（兰州石化公司动力厂，甘肃 兰州 730060）

对现有冷却塔存在的问题及原因进行了分析探讨。提出了解决这一问题的切实可行方法。采用这一方案对冷却塔进行了改造，收到了较好的效果。为此类冷却塔的改造提供了理论上和实践上的依据。

冷却塔；填料；逆流

1 工程概况

某化工企业二循共有2台φ10.06m风机钢结构冷却塔，型号为：GFNS2-5000，该塔2012年11月建成并投入使用，主体为18m×18.5m钢混结构支撑机械逆流通风冷却塔，冷却塔分为1#塔和2#塔，风机直径10.06m，设计总循环水量10000m3/h,单塔处理水量5000m3/h。

2013年8月中旬标定，标定结论：该塔冷却效果只达到设计能力的48.92%，飘滴损失率0.0054%，实际进出水温差最大6℃，未达到设计冷却能力。自2012年11月投运后，喷头损坏情况逐年增多，喷头坠落造成填料遭水冲击损坏，冷却能力下降。

2 冷却塔存在主要问题及原因分析

2.1 配水系统设计不合理

配水系统采用梁上支状配水(16根支管树状)，为避免冷却塔结构梁对喷头喷洒效果的影响，喷头设计安装时采用管径为DN60mm、长1075mm的ABS下引管，与DN200配水管马鞍垂直连接，下引管下端连接喷头，运行中由于安装垂直度偏差及水流速变化，使喷头中心受力不均匀而产生抖动；加之喷头和配水管之间的连接管较长，使循环水持续冲击喷头，造成部分喷头连接管断裂、连接马鞍损坏导致喷头脱落。循环水在失去喷头的分散作用后，形成柱状水流直接冲击填料，长时间冲刷致使填料出现破碎、孔洞等。填料遭受不同程度的损坏，从而影响冷却塔整体的冷却能力。

2.2 塔内喷头数量不足

单间塔内喷头376个，喷头间距1m，喷头间距过大、不能有效保证淋水密度（13.8m3/m2·h），单碰头喷洒面积0.8m2,冷却塔填料利用率较低，且该型反射三溅式喷头，喷洒出的水存在中空现象，配水存在死角。

2.3 FRP填料未有效利用冷却塔内空间

冷却塔内填料层由两层PVC填料和一层玻璃钢填料组成，装填高度1.5m，交错布置，其中有0.5m高的FRP材质填料，其孔距超过3cm且FRP填料表面光滑亲水性差，水流滞留时间短，冷却效率低。

2.4 收水器收水效率低

塔周围有明显的水滴飘出，塔顶及周边湿滑，影响环境。

2.5 风机检修平台设计不合理

检修通道均为钢板，风机中心部位负压区增大，严重阻碍塔内配风的流畅性，阻力增大，直接影响风机的性能，导致冷却性能下降。

针对以上问题，本着挖潜利旧的原则，我们和相关部门技术人员经过反复探讨论证，采用某公司技术进行挖潜改造，改造工程于2016年7月18日开始至2017年8月4日结束，工期18天。

3 改造情况

3.1 配水系统

改造后的配水系统为支状下喷溅自动稳压管式配水系统（28根支管树状）。由两条玻璃钢DN700管线引入塔内，管径由DN700变径至DN500再变径至DN 400，在主管的水平两侧各接引DN200的8条支管和DN100的6条支管进行配水，单间安装喷头576套，采用水力平差设计，配蜗壳式喷头，设稳压盒，对填料无冲击，具体有以下4项特点：刚性悬吊固定、设稳压盒防水锤，耐冲击、防松设计，喷头不脱落、蜗壳喷头，喷水均匀。

3.2 淋水填料

此次改造采用TX型斜折波填料，填料高度1.75m，分三层安装，第一层和第二层填料高度为500mm，第三层填料高度为750mm，使冷却塔冷却面积增加了16%。

对新旧填料波纹对比发现，填料高度均为50cm，原填料波纹为“S”型，新填料波纹为“W”型，现场测量原填料波长为54cm，新填料波长为60cm，新填料可以更有效地延长水流经过填料时的滞留时间，从而延长了循环水在下流过程与空气的接触时间，使得冷却更充分。

改造后凉水塔冷却数由原来1.4025增加至2.9705，容积散质系数由12902提高至24095kg/(m3/h),极大地提升凉水塔冷却能力。

3.3 收水器

采用改性PVC MWDP型收水器，该收水器片材含橡塑组份，抗老化，不变形，片间无透视，收水效率高、气流阻力小、强度高，不变形，经测试飘滴损失率为0.0002%，塔上无雨感，原收水器飘滴损失率为0.0054%，塔上飘雨。

3.4 改造检修平台

塔内原有检修平台采用花纹钢板制作，平台面积达到8.6m2，风筒面积80m2，平台损失塔内通风面积10%。经测试风机通风量由原来249.91万m3/h增至254.986万m3/h，虽增加填料但风机全压由原来111.25Pa降至109.49Pa，通风阻力降低。

4 改造后效果

采取以上方案进行技术改造后提高了冷却塔的冷却效果，为了准确地考核改造效果，2016年9月对改造后的2号冷却塔进行了热力性能考核试验。改造前该冷却塔曾于2013年8月进行过热力性能考核试验。

改造后单塔冷却能力在设计条件(q1=31℃，t1=21.3℃，P= 84820Pa，t1=38℃，t2=28℃）下达到设计水量5030m3/h的要求比改造前冷却水量增加了1289m3/h，提高了34.46%，飘滴损失由改造前的0.0054%降至0.0002%，效果是明显的，达到了改造预期目的。

5 结语

由以上论述可知，采用以上技术方案进行冷却塔改造是成功的，提高了冷却塔的冷却性能，可供相同类型冷却塔参考。由于冷却塔的应用环境、工艺要求、水质等不同，同时由于冷却塔技术改造是一项有相当实施难度的技术，须在原有结构基础上对冷却塔配水、配风做重大调整，故在选择实施冷却塔技术改造时，应进行充分的论证、准备和慎重考虑。

[1]赵振国.《冷却塔》.北京：水利电力出版社，1997.

[2]史佑吉《冷却塔运行与试验》北京：水利电力出版社，1990.