INDUSTRIAL WATER ＆ WASTEWATER
工业用水与废水
Vol ． 45 No ． 4 Aug.， 2014
机械通风冷却塔热力性能提升改造
寇月琴， 贾玲君
（中国石油大港石化分公司， 天津 300280）
摘要： 中国石油大港石化分公司第三循环水场 2 台逆流式机力通风冷却塔由于使用年限较长， 塔内部件老 化， 造成热力性能大幅降低。 通过对配水系统、 填料、 收水器等进行技术改造， 使得冷却塔的热力性能提升了 40%。 改造后冷却塔热力性能达到了设计要求， 满足了企业生产要求。
改造后 设计值
31.5 26.6 2 800 139.9 43.0 33.0 10 6.4 14.29 0.57 69.23 1.39 10 773
1# 塔 实测工况
31.3 25.4 2 831 121.7 41.7 32.3 9.4 6.9 14.44 0.49 81.03 1.68 13 131 98.3
实验报告［R］． 西安： 西安热工研究院有限公司， 2009． ［5］ 中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院． 上 海 石 化 70 万 吨 乙 烯 改 扩 建 工 程
（2） 改造后冷却塔单塔处理水量从 2 500 m3 ／ h 提 升 至 2 800 m3 ／ h， 冷 却 塔 淋 水 密 度 提 升 至 14．29
m3 ／ （m2·h）。 （3） 改 造 后 冷 却 塔 出 塔 水 温 为 32．6 ℃， 比 改
造前降低 1．4 ℃， 完全满足生产需求。 （4） 冷却塔飘水现象明显减小， 改善了周边环
拆除原有冷却塔进风口导风板， 利用冷却塔原 有导风板支撑， 安装全新的导风装置。 新的导风装 置结构设计更符合空气动力学原理， 降低了冷却塔 进风口的进风阻力， 并保证冷却塔进风的均匀性， 消除了进风紊乱的现象。 3．4 收水器改造
拆除原塔的收水器， 更换全新的 SJ 改进型加 筋弧形收水器。 该收水器主要特点就是在原弧形收 水器的设计基础上增设了两道阻水筋， 能有效阻止 水滴在收水弧面上的延流， 避免了常规弧形收水器 形成的二次飘水现象， 从而使收水效率比常规收水 器 提 高 了 一 个 数 量 级 。 飘 滴 损 失 率 为 0．000 7％ ， 进 一 步 强 化 了 收 水 功 能 ［5］。 3．5 风机叶片调整
该塔进风口设有玻璃钢导风板， 由于经过长时 间的运行及受冬季积冰因素等影响， 部分导风板出 现破损， 较严重时甚至脱落缺失。 造成了冷却塔进 风分配不均， 进风口出现气流紊乱的现象， 既消耗 了有效进风量， 也导致配风不均匀。 2．4 飘水现象严重
收水器大面积变形， 无法进行有效收水， 并增 加了冷却塔通风阻力。 冷却塔周边飘水严重。 3 改造内容与技术分析
单塔设计处理水量为 2 500 m3 ／ h， 进塔水温为 43 ℃， 出塔水温为 33 ℃； 设计气象参数： 大气压 为 100．35 kPa， 进塔干球温度为 31．5 ℃， 湿球温度 为 26．7 ℃； 风机风量为 140 × 104 m3 ／ h， 整 塔 阻 力 为 114．9 Pa， 风机设计轴功率为 55．81 kW。 2 原冷却塔存在问题及原因分析 2．1 配水系统老化， 配水极不均匀
KOU Yue-qin， JIA Ling-jun
（PetroChina Dagang Petrochemical Company, Tianjin 300280）
Abstract： The thermodynamic performance of the two counterflow mechanical draft cooling towers in the third circulating water site of PetroChina Dagang petrochemical company decreased sharply due to long period of service and components aging. Through the technical reconstuction of water distribution system, filter, water collector and so on, the thermodynamic performance of the cooling tower was increased by 40%, which met the design requirement, and satisfied the production demand also.
在原设计气象参数的基础上， 提升冷却塔整塔 热力性能， 并将原有处理水量由 2 500 m3 ／ h 提升至 2 800 m3 ／ h， 进、 出水温差保持设计值温差； 调整 动力系统， 保证风机高效运行； 对塔内收水系统 进行更新， 提升冷却塔的收水效率， 节约水资源； 恢复原塔的稳定性， 保证冷却塔长期安全运行。 3．1 配水系统改造 3．1．1 更换管网
Keywords： mechanical draft; cooling tower; thermodynamic performance; technical reconstruction
中国石油大港石化分公司第三循环水场冷却塔 原设计处理能力为 5 000 m3 ／ h， 建有 2 台钢筋混凝 土框架结构、 逆流式机械 通 风 冷 却 塔 ， 并 于 2005 年初投入使用。 目前， 该组冷却塔已运行约 10 a， 塔内部件均有不同程度的老化， 热力性能大幅下 降。 通过对冷却塔热力性能实测， 热力性能仅为设 计值的 60％ 左右。 近年来， 随着企业产能的提高、 机组负荷不断增加， 亦给循环冷却水系统提出了更 高的要求。 通过分析原塔设计状况及存在问题， 对 该组冷却塔进行了技术改造， 以提升热力性能， 使 改造后的冷却塔处于高效运行状态， 以满足企业生 产要求 。 ［1-2］ 1 原塔设计状况 1．1 结构及部件
拆除原有管网， 利用原有混凝土梁铺设全新的 配水管网。 采用全新 U－PVC 管， 布置形式采用新 型全对称环状管网系统。 并通过下面几项措施进一 步提升配水系统的管网压差， 保证管网各泄水点压 差不超过 5％， 从而保证配水系统的均匀性［3］。
（1） 调整管网沿程标高， 消除管路沿程损失对 管网配水均匀性造成的影响。
关键词： 机械通风； 冷却塔； 热力性能； 技术改造 中图分类号： TU991.42 文献标识码： A 文章编号：%1009 － 2455（2014）04 － 0058 － 03
Reconstruction of mechanical draft cooling tower for thermodynamic performance improvement
境。 飘水量比改造前减少 1．465 t ／ h， 全 年 冷 却 塔 运行 8 000 h， 共可节约 11 720 t 水， 每吨水按 2．5 元计算， 每年可获经济效益 2．93 万元人民币。
（5） 改造后冷却塔的防化冰问题， ］ 张瑞兴. 从引进马利塔谈逆流塔的技术优化 ［J］． 工业用水与废
第三循环水场原冷却塔由 2 台 14 m × 14 m 的 钢 筋 混 凝 土 冷 却 塔 组 成 。 动 力 系 统 配 有 Φ 7 700 mm 风机， 型号为 L77A， 75 kW 电机。 配水系统为
·58·
全管式布水、 支状分布， 吊装在配水层混凝土梁下 方， 采用反射Ⅱ型喷头， 斜折波薄膜式填料， 共装 载 294 m3， 收水器为 BO160－45 型。 进风口处设有 3 层玻璃钢导风板， 倾斜角度为 45°。 1．2 工艺参数
表 1 冷却塔热力性能测试结果 Tab. 1 Test result of thermodynamic performance of
cooling tower
测试项目
空气进塔干球温度 ／ ℃ 空气进塔湿球温度 ／ ℃ 进塔水量 ／ （m3·h－1） 进塔风量 ／ （104 m3·h－1） 进塔水温 ／ ℃ 出塔水温 ／ ℃ 进出塔水温差 ／ ℃ 逼近度 ／ ℃ 淋水密度 ／ （m3·m-2·h-1） 气水比 阻力损失 ／ Pa 冷 却 塔 （n） 容积散质系数 冷却效率 ／ %
拆除原有斜折波填料， 更换全新的、 综合性能 更高的 IC－A 型薄膜填料， 并充分利用原有混凝土 框架， 采用下平方式安装。 该填料主波采用梯形设 计， 次波采用特殊的“凸”形设计， 与常规使用的梯 形薄膜填料相比波形更复杂， 比表面积更大（比常 规梯形薄膜填料比表面积增加约 25％）， 相对提高 了填料中的气水挠动速度， 减缓了水膜下溅速度， 增长了冷却水与空气的接触换热时间， 从而提高了 填 料 的 热 力 性 能 ［4］。 3．3 导风装置改造
（1） 雨区有多处呈现水柱淋入水池。 由于冷却 塔喷头损坏， 喷淋水直接成柱状对填料进行长时间 冲击， 造成填料层破损； 喷淋水并未进行喷洒， 直 接成柱状落入水池。
（2） 冷却塔配水系统管网老化。 由于冷却塔配
寇月琴， 贾玲君： 机械通风冷却塔热力性能提升改造
水系统管网长时间运行后出现老化， 部分支管管网 出现破裂， 水流从裂缝穿过填料进入雨区， 雨区上 方部分区域出现密度较大的雨帘现象。
（3） 配水系统配水不均。 由于冷却塔配水系统 喷头间距设计不合理， 进风口两侧填料层淋水密度 明显比中间小， 部分区域甚至出现无水状态， 使整 个配水系统配水不均， 进而导致冷却塔进风短路， 水气未能进行充分热交换。 2．2 淋水填料热力性能差
该塔选用老式斜折波填料， 填料波纹较为简 单， 水流在填料内的停留时间较短， 适用于中低温 冷却塔中。 填料经过长时间运行， 填料层表面已积 满了水垢及泥藻， 进一步降低了填料的比表面积。 另外， 经损坏的配水系统的冲击， 部分填料块已出 现严重破损， 已无法进行有效地热交换。 整个填料 层的容积散质系数较设计值相比大为降低。 2．3 冷却塔进风不均匀