怎樣提高冷卻塔配水均勻性

提高冷卻塔配水均勻性的探討

鄭州（zhōu）冷卻塔的配水係統是將進入冷卻塔的熱水均（jun1）勻地（dì）淋撒在填料的頂麵上（shàng），而（ér）淋水的均勻性對冷（lěng）卻（què）塔的冷（lěng）卻效（xiào）果影響（xiǎng）非常（cháng）大。

試驗證明（míng）：冷卻塔內填料所產生的溫降達整個冷卻塔的60-70%[1]；噴濺裝置配水（shuǐ）而產生淋水層的溫降達整個（gè）冷（lěng）卻（què）塔（tǎ）的5-15%[2]；填（tián）料下（xià）雨區（qū）的溫（wēn）降達整個冷卻塔的20-25%。可見應選擇溫降大而（ér）氣流阻力小的填料和噴濺範圍大而淋水均勻的（de）噴濺裝置，可提高汽輪機微功而降低煤耗起到節能的目（mù）的。

無論是哪種填料，如果（guǒ）淋不到水，那麽（me）這一部分填料就不能起到冷卻作用。若（ruò）填料是點滴式填料，空氣沒有（yǒu）淋水的填料區通過的量（liàng）比有水區大，降低冷卻塔的效率是明顯的；對於薄膜式填料，空氣的重新分配（pèi）不如點滴式填料明顯，但通過填料區的空氣沒（méi）有參與塔內（nèi）的熱交換過程，塔的換熱效率也（yě）必然下降。對於自然通風冷卻塔的影（yǐng）響，除（chú）上述以外，還會降低冷卻踏的通風量。

填料都能淋到熱水（shuǐ），如（rú）果配水（shuǐ）均勻性不好，存在重水區和輕水區，也會使冷卻塔（tǎ）的效率下降。有資料表（biǎo）明[3]，對（duì）於4000m2水塔的不均勻係數由0增加到0.2，水溫升（shēng）高0.5℃；不均勻係數達（dá）到0.4，水溫升（shēng）高1℃；不均勻係數達到0.7，水溫（wēn）升高4℃。可見配水（shuǐ）均勻性在冷（lěng）卻塔中（zhōng）所起的作用隻大。

循環冷卻水裏存在膠球、泥沙、塑料填料（liào）碎片、草（cǎo）麽、垢（gòu）片、碎木、施工遺留物及少量的其他物質，水質加藥後對塔內鋼結構具有強烈的腐蝕性。

二、冷卻塔內配水係統普遍存在的問題（tí）分析

1．水塔配水設計上的問（wèn）題

配水方式的選擇（zé）

大型（xíng）水塔的配水方式主要分槽式（shì）配水和管（guǎn）式配（pèi）水兩種。槽式配水空氣（qì）阻力大，運行不當水槽（cáo）易出現（xiàn）溢水現象或無水部位，水槽的下部空氣流動也差，這些問題均影響空氣換熱效率；管式配（pèi）水空氣阻力相對小，運行不會出現溢水現象卻易出現無水部位，水管下部（bù）空氣流動相（xiàng）對平穩，空氣換熱效率相對（duì）較好。

配水（shuǐ）特性

90年代前均為槽式配水，有單豎井和多豎井之分，由於水槽分水造成水位差，嚴重影響淋水均勻性。90年代後采用（yòng）管式配水的水塔，由（yóu）於噴口尺寸（cùn）選擇問題（全塔選擇一（yī）個噴口尺寸），可能造成（chéng）淋水不均。

2．噴（pēn）濺裝置選擇上的問（wèn）題

噴（pēn）濺裝置是將進入冷卻塔的熱水均勻地淋撒在填料的頂麵上，淋水的均勻性對冷卻塔的（de）冷卻效果影響極大。我國水塔使用的噴（pēn）濺裝置由自行研製的反濺（Ⅰ、Ⅱ）Ⅲ型（xíng）後又引進PT型（xíng），90年（nián）代（dài）又開發了（le）旋（xuán）流式噴濺裝置。不同的噴濺裝置具（jù）有不同的淋水效果，又普遍存在著以下可改進的缺點：

1） 噴濺成的水（shuǐ）滴直徑大，冷卻麵積小，冷卻效率低（dī）。

2） 整（zhěng）個淋水麵上（shàng）淋水（shuǐ）密度均勻性差（chà），存在無水區。

3） 冷卻水量在一定變化範圍時，噴濺特性出現明（míng）顯惡化。

4） 易堵塞，有汙物時不（bú）容易清理。

5） 易掉頭，水柱損壞填料，嚴重破壞淋（lín）水（shuǐ）均（jun1）勻性。

90年代末研製（zhì）使用的JNX節能旋轉式噴濺裝置，通（tōng）過試驗及（jí）在多數不同大小的水（shuǐ）塔上使用，具有通（tōng）用噴（pēn）濺裝置的所有（yǒu）優點，並且具有（yǒu）獨特的噴濺範圍大、淋水均勻性（xìng）能好等（děng）特點，可降低水塔（tǎ）的淋（lín）水溫度，達到節能目的。

3．配（pèi）水係統運行與維（wéi）護上（shàng）的問題（tí）

1）噴（pēn）濺裝置問題

噴濺裝置運行中損壞造成柱式噴流；循環水內存在膠球、填料碎片及（jí）雜物等而堵塞噴嘴造成（chéng）噴（pēn）濺裝（zhuāng）置無水而解除；

（1）噴濺裝置損壞

常見的噴（pēn）濺裝置損壞現象有掉頭、脫落、老化斷裂等問題。

掉頭：反濺型噴濺裝置（zhì）使用中經常出現濺水盤脫落（掉頭）現象，特別是（shì）在槽式配水維（wéi）護中，捅堵（dǔ）管時造成（chéng）掉頭（tóu），使冷卻塔效率急降。

脫落：對1m的水壓頭，噴濺裝置上部產生約3Kg的力，如果個件螺紋的連接不好，在熱變形的（de）情況下，必定造成脫落現象。因此規定在安（ān）裝噴濺裝置（zhì）時，對新舊螺紋配合處可采用膠粘和自功螺絲固定方式[4]。

老化斷裂：噴濺（jiàn）裝置使用壽命一般是製（zhì）造的塑（sù）料件（jiàn）在水（shuǐ）塔這種惡劣環境下的老化壽命，考核高溫（50℃）不變形，低溫（-40℃）不脆化，對（duì）ABS工程塑料使（shǐ）用可以達到12年。但是，有的廠家為了降低成本，使用其他塑料（liào）代替，幾年後出現老化斷裂（liè）現象。

（2）噴濺裝置堵塞（sāi）

噴口堵塞是常（cháng）見的現象，分原始堵塞和流動堵（dǔ）塞兩種，原始堵塞是配水係統安裝或檢修後水泥塊、垃圾等（děng）遺留物的堵塞；流動（dòng）堵（dǔ）塞是運行中隨水（shuǐ）流動物體造成的堵塞。流動堵塞物有膠球、塑料填料碎片、風吹進（jìn）塔的雜（zá）草等軟輕物（wù）體、泥沙等等。

噴口堵塞（sāi）與噴口直徑及水壓（yā）頭等因素有關，其中（zhōng）噴口（kǒu）直徑直觀重要，對膠球而言如果噴口直徑（jìng）為φ18.5mm，凝汽器冷卻管內徑為（wéi）φ26mm，其堵塞（sāi）率為100%，如果選用直徑為φ27.5mm的噴口，其堵塞率為（wéi）0；對其它雜物而言噴口直徑（jìng）為φ18.5mm，其堵塞率為60%以上，直徑（jìng）為φ27.5mm的噴口，其堵塞率為10%以下。噴（pēn）口直徑的選擇與配水設計方式（shì）、噴（pēn）濺裝置的淋水特性、噴濺（jiàn）高度等因素有關。淋水範圍較大的噴濺裝置，可（kě）以減少安（ān）裝數量而增大噴嘴口徑。

由於結構問題堵塞較嚴重的噴濺裝置有反濺型與多層流式（shì）兩種：反濺型噴濺裝置由於上下盤之間的間（jiān）距小易被膠球幾其他異物堵塞（sāi）；多層流式噴（pēn）濺裝（zhuāng）置的淋水狹縫及中心小孔易被（bèi）泥沙、垢物、雜草、膠球等雜物堵塞（sāi）。

（3）噴濺範圍小

不同的噴濺裝置，其（qí）噴濺範圍是不一樣的。噴濺範圍小，不利於交叉配水，將會出現輕、重水區域或無水區域（yù），必定影響空氣（qì）換熱效率。

（4）淋水密度（dù）差

淋水密度差將會出現（xiàn）嚴重的輕、重水區域或無（wú）水區域。

（5）布置設計（jì）不合理

布置設計不合理是指（zhǐ）配水槽之間或配（pèi）水管之間距離不均等，造成配水（shuǐ）不（bú）均；噴濺裝置標高誤差過大（dà），造成泄流量不均勻。

（6）冷卻水壓頭超過變化範圍時噴濺特性出現明顯惡化

反濺型、多層流、HPX旋流型在（zài）高水位的情況（kuàng）下，水滴較大，輕重水區（qū）比較明顯；在較低的水位（200mm以下）下出現淌水（shuǐ）現象，其噴濺特性出現明顯惡化。

2）配水槽問題

（1）淤泥（ní）堵塞

循環（huán）水太髒存在淤泥、草（cǎo）麽等（děng）雜物造成配水槽堵塞，配水槽（cáo）內水（shuǐ）流速較慢的部位或出現雜泥堆積節流事必影（yǐng）響（xiǎng）布水均勻性（xìng）。在大小修或停（tíng）塔運行中必須清理配水槽，以保證配水的合理性。

（2）配水槽老化損壞

運行年頭較長的配水槽，可能由於原始施工水泥標號不夠、運行中水質交（jiāo）差等問題，出現水泥風化而產生裂紋、掉（diào）渣（zhā）出（chū）現缺口、甚（shèn）至水槽斷裂,損（sǔn）壞部位必定影響布（bù）水的均（jun1）勻性。

（3）運行（háng）方式問題（tí）

夏季水量太大而使水槽溢水而（ér）破壞淋（lín）水均勻性。冬季（jì）水量調整不當，造成水塔外圍（wéi）缺水而結冰嚴重。

3）配（pèi）水管問（wèn）題

（1）配水管堵塞

循環冷卻水裏雜（zá）物堵塞配水管，造成布水不均勻。

（2）配（pèi）水管斷（duàn）裂

配（pèi）水管老化或吊架（jià）損壞斷裂，造（zào）成填料大（dà）量損壞。

（3）配水管不水平

配水管吊架損壞造成或吊架不合理，使配水（shuǐ）管高低不平，嚴重影響配水的均勻性（xìng）。

4）水量調整問題

三（sān）、NX節能旋轉（zhuǎn）式噴濺裝置的淋水原理（lǐ）與特點

1．噴濺淋水（shuǐ）原理（lǐ）

圖所示，水在導水錐體表麵流動時借助葉輪高出導（dǎo）水錐體（tǐ）之間狹（xiá）縫下（xià）流，通過葉輪支撐筋旋轉而使水撞擊成不固定方向的水滴向下灑落（luò），通過調整狹（xiá）縫大小，就可（kě）以調整下落水（shuǐ）量，使中間產生淋水區；大量的水通過導水錐體上翹的邊緣推動葉（yè）片（piàn）旋轉（zhuǎn），試驗表明旋轉速（sù）度與射流水速度（dù）成正向（xiàng）關係，水頭在600mm時在（zài）100—120轉/分之間。

2．噴濺淋水特點

1）．熱水推動濺水碟（dié）的勻速旋（xuán）轉，產生大小而又不等的無（wú）規則上揚水（shuǐ）滴，均勻地無（wú）固定軌跡地淋撒在填料上，在噴（pēn）濺裝置與填料之間（濺落（luò）高度）產生相對大的換熱，同時實（shí）現使水與流通（tōng）填料空氣的均勻親密接觸（chù）。

2）．噴濺成（chéng）的水（shuǐ）滴直徑小，所有小水滴的表麵積和大，均勻地噴灑到填料（liào）上（shàng），空氣通過填料的（de）冷卻麵積（jī）大（dà），冷卻效（xiào）率高。

3）．單個噴濺（jiàn）裝（zhuāng）置的噴濺範圍大（dà），濺落高度在0.8m時噴濺半（bàn）徑可達到1.5m；整個（gè）水塔淋水麵上的淋（lín）水密度（dù）均勻（水均方差σ平均0.2以下），不出現無水區。

4）．冷（lěng）卻水量在一定變化範圍時（shí）（0.1-1.5m水柱），噴灑無明顯惡化。在（zài）大負（fù）荷情況下，水量大、水頭高，噴濺範（fàn）圍增大（dà），淋水均勻性將會（huì）提高，多個噴頭的交叉作（zuò）用的（de）效果將會更好，使（shǐ）淋水填料的換熱（rè）麵積（jī）得到（dào）*有（yǒu）效的利用。在低負荷情況下，為了節約用電，循環水量減少，水頭也將會降低，如果濺水碟上部噴嘴不出現抽空現象，水靠自（zì）由下落將會（huì）在導水錐體上仍會產（chǎn）生衝擊力，推動濺水碟旋轉，水流將繼續（xù）被噴濺出去，灑水效果（guǒ）將不會惡化。在*差的情況下或雜物卡住（zhù）濺水碟不轉（zhuǎn），水流（liú）將會通過Φ120mm的濺水碟葉片將（jiāng）水灑向四周，其噴濺範圍（wéi）與均勻性也好於傳統的噴濺裝置。

5）．設計合理的噴口直徑，不易（yì）堵塞，有（yǒu）汙物時容易（yì）清理；易（yì）於更換和檢修，堅固耐（nài）用，不掉頭；可根據不同的（de）配水部位要（yào）求而采用不同的噴嘴（zuǐ）（Φ22—Φ44），以保證配水穩定。

3．應用特點

1．JNX節能旋轉（zhuǎn）式噴濺裝（zhuāng）置通過試驗及在（zài）多數（shù）水塔（tǎ）上使用，具有通用噴濺裝（zhuāng）置（zhì）的所（suǒ）有優點，並且具有獨特的（de）噴（pēn）濺範（fàn）圍大、淋水均勻性能好等（děng）特點，在水塔上試驗證實了在同樣淋水密度（dù）、進水溫度與塔內風速的（de）情況下，安（ān）裝JNX節能（néng）旋（xuán）轉式噴濺裝置的半邊冷卻塔與安裝另半（bàn）邊反射Ⅲ型噴（pēn）濺裝置相比較，循環水進（jìn）出口溫度降低達0.8℃。以一台（tái）200MW機組為例，機組效率可提高約0.375%[摘自《中國電力》第35卷第3期80頁]。

2．JNX節能旋轉式噴濺裝（zhuāng）置使用於大型水塔（tǎ）的槽式或管式配水係（xì）統，將會降低循環水溫度，可根據不同的配水部位要求而采用不同的噴（pēn）嘴（Φ22—Φ44），以保證配水穩定，易於更換和檢修，堅固耐用，不掉頭。

在槽管式（shì）配水係統中，噴嘴出（chū）口（kǒu）處壓頭為620mm，噴嘴流速係數為0.92，水流到達濺水碟表麵時速度為3.477m/s。根據試驗結果，從（cóng）濺水碟（dié）射出的水滴粒徑很小，且能很好的分布，遠優於反射型噴濺裝置。