闭式冷却塔在冬季北方地区的应用

王世辉

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

【节能与降耗】

闭式冷却塔在冬季北方地区的应用

王世辉*

(唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305)

闭式冷却塔；冷冻水；环境温度；冬季

分析了利用环境温度生产7 ℃水的可行性，介绍了唐山三友氯碱有限责任公司冬季采用闭式冷却塔生产7 ℃水的现状，并对节能效益进行了估算。

在氯碱企业中，为了保障正常生产，须采用大量的7 ℃水为换热器进行换热。传统工业制冷方式为氟利昂制冷，但耗能极高；比较节能的方式是溴化锂机组制冷，这种制冷方式采用富余的热水或蒸汽进行制冷。在夏季，溴化锂制冷方式比较普遍；但在冬季，在热水和蒸汽不足的情况下，采用溴化锂机组就不具备优势。唐山三友氯碱有限责任公司(以下简称“唐山三友”)积极探索，利用北方冬季的环境温度生产7 ℃水。

1 利用环境温度生产7 ℃水的可行性

1.1北方冬季气候的特性

在氯碱企业，一般7 ℃水的回水温度在12～15 ℃。每年11月中旬至第2年3月上旬，北方地区大部分气温维持在-25～10 ℃。这种环境下，特别适合7 ℃水的生产[1]。

1.2闭式冷却塔的应用

1.2.1 闭式冷却塔的结构特点

图1为单台闭式冷却塔的结构图。其中7 ℃水作为载冷剂在不锈钢盘管内流动，形成闭式回路。采用制冷剂(为纯水，不结垢)进行喷淋，为7 ℃水降温。

图1中，电动机和风机用来给制冷剂纯水降温，降低闭式塔内部的湿球温度；纯水由塔顶上部水槽向下喷淋；收水器的作用是，当纯水喷淋时，防止纯水外溅；填料置于不锈钢盘管中间，使水流分布更加均匀；纯水流至底部，汇集于下部水槽，通过喷淋泵将水提升至上部水槽，重新进行喷淋。下部水槽设置了电加热器，防止冬季水槽里的纯水结冰。

1.2.2 闭式冷却塔的工作原理

该闭式冷却塔内部的换热器由不锈钢盘管排列组成，7 ℃水在不锈钢盘管中流动。为防止盘管外部结垢，制冷剂采用纯水；纯水自塔顶向下进行喷淋，通过填料，使纯水分布得更加均匀；流经不锈钢盘管时，纯水在风机的作用下蒸发；纯水蒸发吸热后会降低塔内的湿球温度(湿球温度可以达到3 ℃)，用以实现管内7 ℃水的降温。在冬季运行时，纯水的蒸发量很少。

1—电动机；2—风机外壳；3—风机；4—上部水槽；5—框架;6—蜂窝收水器；7—热交换器；8—填料；9—外部挡板；10—下部水槽；11—检查门；12—下部支架；13—梯子

2 7 ℃水的生产情况

2.17℃水生产现状

唐山三友生产7 ℃水的工程共有电制冷机组4台(功率630 kW、制冷量7.56×109J的机组2台；功率1 287 kW、制冷量2.5×1010J的机组1台；双机头，单台机头功率850 kW、总制冷量2.7×1010J的机组1台)，制冷量1.26×1010J的溴化锂机组7台。在夏季生产中，7台溴化锂机组满负荷生产，再开1台功率1 287 kW的电制冷机组即可满足生产。

然而在冬季生产过程中，由于烧碱合成岗位及单体转化岗位的热水温度较低，溴化锂机组不能充分发挥效能，只有4台溴化锂机组投入使用；在1台功率1 287 kW的电制冷机基础上，再增开1台功率630 kW的电制冷机组才能满足生产。这样，7 ℃水的生产反而耗能更高。

2.2闭式冷却塔工艺参数

唐山三友冬季电制冷机组供水量在2 000 m3/h以上，但考虑保障冷水系统稳定、项目选用场地面积限制等因素，决定安装1套1 200 m3/h的闭式冷却塔(由12台单塔串联而成)。该闭式冷却塔(冷水流量1 200 m3/h)耗电功率为300 kW左右，较耗电功率1 100 kW的电制冷机组(冷水流量1 200 m3/h)节能效果明显。工艺流程如图2所示。

图2 闭式冷却塔制7 ℃水工艺流程示意图Fig.2 Process flow diagram of producing 7 ℃ water by closed cooling tower

2.3闭式冷却塔使用情况

闭式冷却塔使用情况如表1所示。

由表1可知：在北方冬季，生产7 ℃水的最佳季节为12月至第2年的2月；在生产工艺要求不太高的场合，闭式冷却塔的使用时间可以从11月中旬至第2年3月中旬，使用时间可延长1个月。该机组投入使用后，可节省1台功率1 287 kW的电制冷机组，节电效果明显。

表1 闭式冷却塔制水情况Table 1 Water produced by closed cooling tower

3 节能效益分析

1 200 m3/h闭式冷却塔电耗291 kW·h/h，纯水蒸发消耗约3 m3/h，电费按0.45元/(kW·h)、纯水按6.5元/m3计算，闭式冷却塔装置运行费用为:

0.45×291+6.5×3=150.5(元/h)。

如采用电制冷机组生产1 200 m3/h 5 ℃冷冻水，电动机功率约1 100 kW，则运行费用为:

0.45×1 100=495(元/h)。

每年闭式冷却塔满负荷运行按100天计，则节约运行费用：

(495-150.5)×24×100=82.68万(元/a)。

项目实施后，冷冻岗位冬季节省循环水量约为700 m3/h，仅按节约循环水泵运行耗电90 kW计，则可额外节约循环水泵运行费用：

90×0.45×24×100=9.72万(元/a)。

本项目总投资368万元，按14年寿命计，则折旧费:

368×0.95÷14=25万(元/a)。

综上所述，项目年效益:

82.68+9.72-25=67.4(万元/a)。

4 结语

随着国家对环境问题日益重视，传统能耗高的企业的减排压力越来越大；同时，企业内部对降本减耗有着执着的追求。因此作为公用工程的冷却水，应因地制宜，利用地区优势和季节优努力达到上述的要求。

[1] 章立新，陈岩永，沈艳，等.湿球温度与闭式冷却塔蒸发冷却能力关系的研究[J].工业用水与废水，2011，42(2)：65-68.

[编辑：董红果]

ApplicationofclosedcoolingtowersinnorthernChinainwinter

WANGShihui

(Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co.,Ltd.,Tangshan 063305,China)

closed cooling tower; chilled water; ambient temperature; winter

The feasibility of using ambient temperature to produce 7 ℃ water was analyzed. The present situation of producing 7 ℃ water by closed cooling tower in winter in Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co.,Ltd. was introduced,and the energy-saving benefits were estimated.

TQ083.4;TQ114.15

B

1008-133X(2017)07-0041-03

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王世辉(1984—)，男，工程师，2008年毕业于河北科技师范学院，现于唐山三友氯碱有限责任公司从事公用工程设备的管理、优化及改造工作。

2017-03-10