探讨冷却塔常见技术问题

于同山

摘 要：选择一个高效率的冷却塔，延长冷却塔的使用寿命，尽可能减少热回流现象的产生，这些都是使用冷却塔的客户最基本的要求，本文根据多年的实际施工经验详细介绍了冷却塔常见技术问题中的选型、电机控制、填料等问题的解决方案，用案例和数据来验证理论。

关键词：冷却塔逼近度；填料

冷却塔是用水作为循环冷却剂，从一系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置；其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到对流、辐射和蒸发散热传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔。冷却塔是集空气热力学、动力学、流体力学、生物化学、材料学、动、静态结构力学等多种学科为一体的综合成果产品。水作为介质为多变量的函数，冷却更是多因素，多变量与多效应综合的过程。

冷却塔的种类很多，按空气与水接触的方式有干式和湿式以及二者结合的干湿式，我们常常把空气与水直接接触的称为湿式，把水与空气间接接触的称为干式；冷却塔按通风方式来分的话把利用内外空气密度差实现空气流动的称为自然通风，把利用抽风式和鼓风式的称为机械通风；冷却塔按水和空气的流动方向来分，把风向与水向相反的称为逆流式，把风向与水向相垂直的称为横流。本文以逆流和横流来进行对比说明。

一、方形横流冷却塔和方形逆流冷却塔的优劣

横流塔构造较简洁，制造成本低，维修清洗方便，淋水噪声低，飘水低，但热力性能受风向、风速及环境影响大，易热回流，填料受阳光照射易老化，适用空间开阔或散热良好的地方，如机场，市郊的大学城项目等；

常规逆流塔构造复杂一些，制造成本高一些，清洗填料工作量大一点，维护传动机构需上塔顶，有淋水噪声，飘水率高一些，但环境适应性好、抗热回流能力强、热力性能相比横流冷却塔稳定，受环境及气候影响小些，适用于环境空间受限制的地方；

因为这两种塔型各有特点，所以我国目前不同的生产厂家都同时生产横流和逆流塔以满足项目客户不同要求。

二、冷却塔选型注意事项

1.选择质量过硬的品牌。质量经过专业相关部门检测检验是至关重要的一个环节，口碑好的品牌往往得到了使用者的信任。

2.选择适合项目要求的材料。选择冷却塔材料时是选择玻璃钢还是镀锌钢，抑或不锈钢要考虑项目的要求，比如防腐、耐高温要求的要考虑高温填料，其次还要根据项目对面板、框架、紧固件、填料这些细节材料的要求。不同的材料各有优缺点，比如玻璃钢制品，报废后本身的毒性会释放出污染填埋的土壤，况且在生产过程中也会释放苯类毒气。镀锌钢虽然有回收价值，具有传热较快、机械寿命长、阻燃性好的特点，但是不耐酸、不抗氧化；不锈钢主要优点是耐腐蚀、耐高温，但是成本高不耐碱性介质的腐蚀。

3.冷却塔逼近度的确定。冷却塔逼近度为冷却塔出水温度与进风湿球温度之差。逼近度直接影响冷却塔的制冷量，逼近度越小，其冷却能力越小；反之，逼近度越大，其冷却能力越大。一般的进出水温差是按标准工况条件设计的，进水温度为37度，湿球温度为28度，出水温度为32度，当湿球温度变化时，进出口水温也会变化进而使得逼近度和制冷量都发生变化，因此，选用时要密切复核该参数是否满足要求。比如冷却100吨水时，如果逼近度为3就需要选择标准型为125吨的冷却塔，只有当逼近度为4时才可以选用标准型100吨的冷却塔。

4.冷却塔结构形式的确定。冷却塔结构形式不同对环境的适应能力也就不同，将逆流和横流的的抗热回流能力进行对比的话，最好的是鼓风式逆流冷却塔，其次是下侧进风逆流式。

5.使用及维护问题。按照厂家的规定，冷却塔在使用过程中需定期进行维护，其中包括定期清洗，但是用户很少能做到这点，这是冷却塔效率低的一个主要原因，冷却塔使用到一定年限后，传动机构的灵敏性变差，填料里的杂质降低了效率，更为严重的塔中循环水的水温（约20—32℃）加上周围潮湿的环境以及不断浓缩而形成的营养液，都为肺亲和性菌在冷却塔里繁殖提供了条件，这种细菌在冷却塔运行时随水飘出而进入大气中，如被人们吸入，便易被感染。

6.冷却塔的布置。冷却塔的布置大多采用一字排列或多排布置，不管哪一种形式都存在着热回流问题，热回流的存在会影响运行时的热力性能。采用一字排列时排列台数越多，热回流越严重；多排布置时，就算相距的距离不远，也会使冷却塔的热力性能在恶化气象情况下会有相当大程度的衰减，冷却塔实际运行的进风湿球温度大于设计运行环境的计算湿球温度，亦即形成塔群较大热回流。根据多年的经验很多施工单位大多采用一台冷水机组需多台冷却塔时优选用2台，当单机制冷量较大时选用3台。置于冷却塔排列的列数一般不要超过2，当然当空间足够开阔时可考虑3列，但是会出现伴随热回流的集水盘水力平衡方面的问题。

三、冷却塔的电机控制及电机功率性能

当冷却塔采用双速电机时，由于电机体积重量加大，结构件需相应加强的同时；控制回路数应增加一倍；还要配置非标温控件，单双速电机在低速运行时节能效果不明显，而且初投资的费用较高，现阶段不太主张采用。

当冷却塔采用智能温控变频控制时，可使得运行漂水的费用降低，而且运行的噪声也明显低于双速电机的，具有自动化程度高，性价比高，延长电机使用寿命，并且启停平缓。从国标噪声限值来看，增加风机数量采用小风机组合并不能降低多少满负荷时运行的噪声值。

品质过硬的产品往往都很注重制造理念，在产品的能耗、水漂、噪音方面都会提出较高的要求，真正做到综合成本最低但质优。比如标准工况下处理水量200T的冷却塔电機功率来说，按新国标GB/T 7190.1-2008的要求：冷却塔的耗电比要小于0.035Kw/m3/h，即标准工况下，处理水量200T的冷却塔电机功率应在小于7Kw或在7Kw左右，但是目前市场上制造综合性能好的冷却塔可以达到4Kw至5.5Kw。

四、冷却塔填料颜色

冷却塔填料的颜色，目前有蓝色、绿色、黑色、白色等，材质大多是改性PVC或PP-聚丙烯塑料；常规冷却塔填料为改性PVC（聚氯乙烯），主要用于40度以下冷却塔填料中；改性PP填料因耐高温性强，目前用于中高温冷却塔填料。

改性pvc填料呈现黑色是因为添加了性能优良的防紫外光剂，黑色的淋水填料片比蓝色和绿色的耐老化性能好，pp填料的颜色大多是白色或透明色。目前性能最好的冷却塔横流或逆流塔填料大都是阻燃型改性PVC塑料，氧指数一般不低于32%，阻燃性能达到难燃 B1级，检测值为36.3%；高温冷却塔填料PP塑料的氧指数一般在17.4-18.5%，属易燃材料。

参考文献：

[1]章立新等.国内冷却塔研究与开发中的主要问题探讨.上海：能源研究与信息，2013.

[2]谭月普. 冷却塔技术研究的发展与现状 .制冷与空调，2013.

[3]电子工业部第十设计研究院.空气调节技术手册.北京 建筑工业出版社，2014.

[4]胡三季 机械通风冷却塔技术发展及存在问题 筑龙网，2015.