节水型冷却塔.doc

单位：氯化异氰尿酸厂
建议人姓名：
胡格吉勒图
岗位
工艺工程师
建议名称（主题）
节水型冷却塔
建议内容（理由）
降低循环水蒸发量
内容包括：
我国人均水资源量只相当于世界人均量的1/4，约1/3的人口生活在缺水地区，尤其是北方的一些城市已出现严重的缺水情况，水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。纺织、石油化工、造纸、冶金及火力发电等由于大量使用湿式冷却塔同属高耗水行业。如何实现冷却塔节水一直困扰着这些行业。湿式冷却塔除了有水损失量大之缺点外，在冷却塔出口处的大量水雾还会带来水雾污染等.为此特提出使用节水环保型冷却塔的建议。
在工业用水中80%是循环水，工业节水主要是指循环用水，也就是循环水冷却设备的节水。节水型冷却塔是提高工业用水效率，推进企业节能减排的关键设备。节水型冷却塔具有如下技术特点：1、节水效率高，可使冷却塔内75～90%的水蒸气冷凝转变成凝结水；2、冷凝装置自控设计，操作方便；3、经济和社会效益显著，由于用水量降低，致使排污量减少；4、适应当前节水产业政策，是具有发展前景的高新技术。湿式冷却塔以其造价低、换热效率高、降温极限为空气湿球温度等优点，目前被广泛应用于石油、化工、纺织及火力发电等行业，但是其水损失量大、水雾污染严重。由于湿式冷却塔主要是利用蒸发换热，即通过循环水与环境空气的直接接触过程中，部分水的蒸发带走大量热量，从而达到对循环水降温的目的，因此，蒸发水损失是湿式冷却塔对循环水进行降温的必然产物，是不可避免的。而干式冷却塔的最大优点是蒸发水损失为零，但由于它是利用空气与水通过换热器壁面的不接触对流换热来冷却水，其换热效率低，体积庞大造价高，且降温极限为空气干球温度，在夏天等环境温度较高时很难达到降温要求，故其应用受到限制。
本建议综合上述二类冷却塔特点，提出如下节水环保型冷却塔，如图1所示，对目前常用的湿式逆流冷却塔进行改进，即在收水器上部设置干式换热器，在塔侧壁开设专用空气引风口，利用这股空气对循环水在换热器中进行预降温，换热器分担部分冷却任务，以减小填料层的冷却负荷，即减小水的蒸发量，从而达到节水目的。并且，由于在收水器上方设置了干式换热器，从收水器上来的经过填料层的高温近饱和湿空气，要与从换热器出来的温度
高而相对湿度低的空气混合，然后再从风机排出，此时排出的气体与普通纯湿式冷却塔排出的气体相比，其相对湿度以及露点要小很多，从而可大大降低产生水雾的可能性以及产生水雾时析出的水量，从而减小水雾污染。

新型塔尤其适合年平均气温较低的地区，因为干球温度越低，换热器的冷却效果越好;且冷却塔的截面尺寸越小，整体匹配后换热器可承担的冷却负荷越大，从而节水率越大。
通过以下几个分析论证，新型冷却塔适用于我厂所在地区：
图2为环境干球温度对换热器及填料层水的温降量的影响，由图可见，随着环境干球温度的降低，换热器及填料层水的温降量都增加，换热器的降温效果逐渐体现出来，而且随着干球温度的降低，换热器的温降在总温降中所占的份额增加。

图2环境温度对水降温量的影响
我们所处地方属于严重缺水区，年平均气温低，每年绝大多数时间都在15℃以下，而且非常长的时间是在零度以下，有时甚至零下30多度，这样的气候非常有利于新型冷却塔的应用。由于当环境温度很低时，普通湿塔在填料层下端进风口处会出现结冰问题。而对于新型冷却塔，这时可以关闭下端进风口、打开旁通阀，使循环水在干式换热器冷却后不经过填料直接回到用水系统，则可彻底避免冷却塔结冰问题。
图3为环境干球温度对新型塔出口空气相对湿度的影响，可见，随着环境温度的降低，塔出口空气的相对湿度先是迅速下降，约在10℃时到最低点又转而缓慢增加。呈现这种变化的原因可解释如下，出口空气中的水蒸气一部分是来自部分循环水的蒸发，另部分是来自空气中的水蒸气。由于假设保持环境空气的相对湿度不变，所以随着环境干球温度的降低，入口空气中的水蒸气含量减少，而塔中循环水的蒸发量增大。在干球温度从30℃降至10℃的过程中，循环水的蒸发水量保持接近匀速的增长，而入口环境空气中的水蒸气含量则最开始时减小得特别快，而后来侧变得越来越慢，在30～10℃过程中，塔出口气相对湿度主要受入口气含湿量迅速降低的影响而减小；在10℃以下过程中，出口气相对湿度则主要受蒸发水量增加的影响而增大，所以，图3中出口空气相对湿度出现一个最低点。

图3环境温度对塔出口空气相对湿度的影响
图4为新型塔出口气露点温度随环境干球温度的变化，由图可见，塔出口空气露点温度随着环境温度的降低而降低。而普通湿塔出口处空气相对湿度一般都接近100%，露点温度略小于循环水入口水温。即新型塔出口空气的相对湿度和露点温度都远小于普通湿塔，所以其塔出口处的结雾的情况可以被大大减弱。

图4环境温度对塔空气露点温度的影响
图5为在不同干球环境温度下新型塔与普通湿塔蒸发水损失率的比较。在这里，蒸发水损失率指的是单位时间内蒸发水量占总循环水的百分比，图中下部的曲线是新型塔的蒸发水损失率，上部是与新型塔达到相同降温效果时湿式冷却塔的蒸发水损失率。从图中可以看出，新型塔的水损失率要低于湿塔，随着环境干球温度的降低，两塔的蒸发水损失率都增加，但新型塔的蒸发水损失增加得较慢，而二者的差值即为由于采用新型塔而减少的蒸发水损失率，即节省的蒸发水量占总循环水量的百分比，由图可见，这个值随环境温度的降低而增大，即新型塔的蒸发节水量增大;同时由于循环水的蒸发会带来相应的排污水损失，而新型塔减少了蒸发水损失，必然还会同时减少相应的排污水损失，即新型塔会有更大的综合节水率。

新型塔蒸发水损失与普通湿塔的对比
分析表明，本文所提出的节水环保型冷却塔，确有减小水损失，降低冷却塔出口空气相对湿度和露点温度，从而降低水雾污染的功效，尤其适用于北方寒冷地区，节水且环保。
效果对比图图

单位评审意见：

事业部评审意见：