怎樣（yàng）提高冷卻塔配水均勻性

提高冷卻塔配水均勻性的探討

鄭州冷卻塔的配水係統是將（jiāng）進入冷卻塔的熱水均勻地淋撒在填料的頂麵上，而淋水的均勻性對冷卻塔（tǎ）的冷卻效果影響非（fēi）常大。

試（shì）驗（yàn）證明：冷卻（què）塔內填料所產生的溫降（jiàng）達整個冷卻塔（tǎ）的60-70%[1]；噴濺裝置配水而產生淋水層的溫降達（dá）整個冷卻塔的5-15%[2]；填料（liào）下雨區的溫降達（dá）整個冷（lěng）卻塔的20-25%。可見應選擇溫降大而氣流阻力小的填料和噴（pēn）濺範圍大而（ér）淋水均勻的噴濺裝置，可提高汽輪機微功而降低煤耗起到節能的目的。

無論是哪種填料，如（rú）果淋不到水，那麽這一部分填料就不能起到冷卻作用。若填料是點滴（dī）式填料，空氣沒有淋水的填料區通過的量（liàng）比有水區大，降低冷（lěng）卻塔的效（xiào）率是明顯的；對於薄（báo）膜式填料，空氣的重新分配不如點滴式填料明（míng）顯，但通過填料區的空氣沒有參與塔內的熱交換（huàn）過程，塔的換熱效率也必然下降。對於自然通風冷卻塔的影響（xiǎng），除（chú）上述以外，還會降低冷卻踏的通風量（liàng）。

填料都能淋到熱水，如果配水均勻性不好，存在重水（shuǐ）區和輕水區（qū），也會使冷卻塔的效率下降。有資料表明[3]，對於4000m2水塔的（de）不均勻係數由0增（zēng）加到（dào）0.2，水（shuǐ）溫升高0.5℃；不均勻係數達到0.4，水溫升高1℃；不（bú）均勻係（xì）數達到0.7，水溫升高4℃。可見配水均勻性在冷卻塔中所起的作用隻大。

循環冷卻水裏存（cún）在膠球、泥沙、塑料填料（liào）碎片、草麽、垢片、碎木、施工遺留（liú）物及少量的其他物質（zhì），水質加藥後（hòu）對塔內鋼結構具有強烈的腐蝕性。

二、冷卻塔內配水係（xì）統普遍存在的問題分析

1．水塔（tǎ）配（pèi）水設（shè）計上的問題

配水方式的選擇

大型水塔的配水方式主要分槽式配水和管式配水兩（liǎng）種。槽式配（pèi）水空氣（qì）阻力大（dà），運（yùn）行不當水槽易出現（xiàn）溢水現象或無水部位，水槽的下部空氣流動（dòng）也差，這些問題（tí）均影響空氣換熱效率；管式配水空氣（qì）阻力（lì）相對小，運行不會出現溢水現象（xiàng）卻易出現無水部位，水管下部空氣流動相對平穩，空（kōng）氣換熱效率相（xiàng）對較好。

配水特性

90年代前均為槽（cáo）式配水，有單豎（shù）井和多豎井（jǐng）之分，由於（yú）水槽分水造成水位差，嚴重影響淋水均勻性。90年代後采用管式配水的水塔，由（yóu）於噴口尺寸選擇問題（全（quán）塔選擇一個噴口尺寸），可能造成淋水不均。

2．噴濺裝置（zhì）選擇上的問題

噴濺裝置是將進入冷卻塔的熱水均勻地淋撒在填料（liào）的頂麵上，淋水的（de）均勻性對冷卻（què）塔的冷卻效果影響極大。我國（guó）水塔使用的噴濺裝置（zhì）由自行研製的（de）反（fǎn）濺（Ⅰ、Ⅱ）Ⅲ型後又引進（jìn）PT型，90年代又開發了旋流式噴濺裝置。不同（tóng）的噴濺裝（zhuāng）置具有不同的淋水（shuǐ）效果，又普遍存在著以下可改進的缺點：

1） 噴濺成的水滴直徑大（dà），冷卻麵積小，冷卻效率低。

2） 整個淋水麵上淋水密度均勻性差，存在無水區。

3） 冷卻水量在一定變化範圍時（shí），噴濺特性出現明顯惡化。

4） 易堵塞，有汙物時不容易清理。

5） 易掉頭，水柱損（sǔn）壞填（tián）料，嚴重（chóng）破壞淋水均勻（yún）性。

90年代末研製使用的JNX節能旋轉式噴濺裝置，通過試驗及在多數不同大小的水塔上使用，具有（yǒu）通用噴濺裝置的（de）所有優（yōu）點，並且具有獨特的噴濺（jiàn）範圍大、淋（lín）水均勻性能（néng）好等特點，可降低水塔的淋水（shuǐ）溫度，達到節能目的。

3．配水係統運行與維護上的問題

1）噴濺裝置問題

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

（1）噴濺裝置損壞

常見的噴濺（jiàn）裝置損壞現象（xiàng）有掉頭、脫落、老化斷（duàn）裂等問題。

掉頭：反濺型噴濺裝置使用（yòng）中（zhōng）經常出現（xiàn）濺水盤脫落（掉頭）現象，特別是在槽式配水（shuǐ）維護（hù）中，捅堵管時造成掉頭，使冷卻塔效率急降。

脫落：對（duì）1m的水壓頭，噴濺裝置上部產生約3Kg的力，如（rú）果個件螺（luó）紋的連接不（bú）好，在熱變形的情況下，必（bì）定造成脫落現象。因此規（guī）定在安裝噴濺裝置時（shí），對新舊螺紋配合（hé）處（chù）可采用膠粘（zhān）和自功螺絲固定方式[4]。

老化斷裂：噴濺裝（zhuāng）置（zhì）使用壽命一般是製造的塑料件在水塔這種惡劣環境下（xià）的老（lǎo）化壽命，考核高溫（50℃）不變形，低溫（-40℃）不脆化，對ABS工程塑（sù）料（liào）使用可以達到12年。但是，有的廠家為了降低成本，使用其他塑料代替，幾年後出現老化斷裂現象。

（2）噴濺裝置堵塞

噴口堵（dǔ）塞是常見的現象，分原始（shǐ）堵塞和流動堵塞（sāi）兩種，原始堵塞是配水係（xì）統安（ān）裝或檢修（xiū）後水泥塊、垃圾等遺留物的堵塞；流動堵塞是運行中隨水流動物體造成的堵塞。流動堵塞物有膠（jiāo）球、塑（sù）料填料碎片、風吹進塔的雜草等軟輕物體、泥沙等等。

噴口堵塞與（yǔ）噴口直徑及水壓頭等因素有關，其中噴口直徑直（zhí）觀重（chóng）要，對膠球而言如果噴口直（zhí）徑為φ18.5mm，凝汽器冷卻管內（nèi）徑為φ26mm，其堵塞率為100%，如果選用直徑為φ27.5mm的噴口，其堵塞率為0；對其（qí）它雜物而言噴口（kǒu）直徑（jìng）為φ18.5mm，其堵塞率為60%以上，直徑為φ27.5mm的噴口，其堵塞率為10%以下。噴（pēn）口直徑的選（xuǎn）擇與配水設計方式、噴濺裝置的淋水特性、噴濺高度等因素有關。淋水範圍較大的噴濺裝（zhuāng）置，可以減少安裝（zhuāng）數量而（ér）增大噴嘴口徑。

由於結構問題堵塞較嚴重的噴濺（jiàn）裝置（zhì）有反濺型與多層（céng）流式兩種：反濺型噴濺裝置（zhì）由於上下盤之間的間距小易被膠球幾其他異物堵塞；多（duō）層流式噴濺裝置的淋（lín）水狹縫及中心小孔易被泥沙（shā）、垢物、雜草、膠球等雜物堵（dǔ）塞。

（3）噴濺範圍小

不（bú）同的噴（pēn）濺裝置，其噴濺範圍是（shì）不一樣的（de）。噴濺範圍小，不利於（yú）交叉配水，將會出現輕、重水區域或（huò）無水區域（yù），必定影響空氣換熱效率。

（4）淋水密度差

淋水密度差將（jiāng）會出現嚴重的輕、重水區域或無水區域。

（5）布置設計不合理

布置（zhì）設計不合（hé）理是指（zhǐ）配水槽之間或（huò）配水管（guǎn）之（zhī）間距離不均等，造成配水不均；噴濺裝置標高誤差過大（dà），造成泄流量不均勻。

（6）冷卻水（shuǐ）壓頭超（chāo）過變化範圍時噴濺（jiàn）特性出現明顯（xiǎn）惡化

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

2）配（pèi）水槽問題

（1）淤泥堵塞

循環水太髒存在淤泥、草麽等雜物造成配水槽（cáo）堵（dǔ）塞，配水槽內水流速較慢的部位或出現雜泥堆積節流事必影響布水均勻（yún）性。在（zài）大小修或停塔運行中必須清理配（pèi）水槽，以保證配水（shuǐ）的合理性。

（2）配水槽老化損壞

運行年頭較長（zhǎng）的配水槽，可（kě）能由（yóu）於原始施工水泥標號不夠（gòu）、運（yùn）行中水質交差等問題，出現水泥（ní）風化而產生裂（liè）紋、掉（diào）渣出現缺口、甚至水槽斷裂,損壞部位（wèi）必定影響（xiǎng）布（bù）水的均勻性。

（3）運行（háng）方式問題

夏季（jì）水量太（tài）大而使（shǐ）水（shuǐ）槽溢水而（ér）破壞淋水均勻性。冬季水量調（diào）整（zhěng）不當，造成水塔外圍缺水（shuǐ）而結冰嚴重。

3）配水管問（wèn）題

（1）配（pèi）水管堵塞

循環冷卻水裏雜物堵塞配水管，造成布水（shuǐ）不均勻。

（2）配水管斷裂

配水（shuǐ）管老化或吊架損（sǔn）壞斷裂，造成填料大量損壞。

（3）配水管不水（shuǐ）平

配水管（guǎn）吊架損壞造成或吊（diào）架不合理，使配水管高低不平，嚴重（chóng）影響配水的均（jun1）勻性。

4）水量調整問題

三、NX節能旋轉式噴濺（jiàn）裝置的淋（lín）水原理與特點

1．噴濺淋水原理

圖所示（shì），水在導水錐體表麵流動時借助葉輪高出導水錐體之間狹縫下流，通過葉輪（lún）支撐筋旋轉而使水撞擊（jī）成不固定方向（xiàng）的水（shuǐ）滴向下灑落，通過調整（zhěng）狹縫大小，就可以調整下落水量，使中間產生淋水區；大量的水通過導水錐（zhuī）體上翹的邊緣推（tuī）動葉片旋轉，試驗表明旋轉速度與射流水速度成正向關（guān）係，水（shuǐ）頭在600mm時（shí）在100—120轉/分之間。

2．噴濺淋水（shuǐ）特點

1）．熱水推動濺水碟的勻速旋轉，產生大小而又（yòu）不等的無規則上揚水（shuǐ）滴，均（jun1）勻地無固定軌跡地淋撒在填料上，在噴濺裝置與填料（liào）之間（濺落高度）產生相對大的換熱，同時實現使水與流通填料空氣的均勻親密接（jiē）觸。

2）．噴濺成的水滴直徑小，所有小（xiǎo）水滴的表麵積和大，均（jun1）勻地（dì）噴灑（sǎ）到填料上，空氣通過填料的冷卻麵積大，冷卻效率高。

3）．單個噴濺裝置的噴（pēn）濺（jiàn）範圍大，濺落高度在（zài）0.8m時噴濺半徑可達到1.5m；整個水塔淋水麵上的淋水密度均勻（水（shuǐ）均方差σ平均0.2以下），不出現無水區。

4）．冷卻水（shuǐ）量在一定變化範圍時（0.1-1.5m水柱），噴灑無明顯惡化。在（zài）大（dà）負荷情況下，水量大、水頭高，噴濺範圍增大，淋水均勻性（xìng）將會（huì）提高，多個噴頭的交叉作用的效果（guǒ）將會（huì）更好，使淋水填料的換熱麵積得到*有效的利用（yòng）。在低負荷情況下，為了節約用電（diàn），循環（huán）水量（liàng）減少，水頭也將會降低，如果（guǒ）濺水碟（dié）上部（bù）噴嘴不出現抽空（kōng）現象，水靠自由下落將會在導水錐體上仍會產生衝擊力，推動濺（jiàn）水碟旋轉，水（shuǐ）流將繼續被噴濺出（chū）去，灑水效果將不會惡化。在*差的情況下或雜物卡（kǎ）住（zhù）濺（jiàn）水碟不轉（zhuǎn），水流將會通過Φ120mm的濺水碟葉片將水灑向四周，其噴濺範圍與（yǔ）均勻性也好於傳統的（de）噴（pēn）濺裝置。

5）．設計合（hé）理的噴口直徑，不易堵（dǔ）塞，有汙物時容易清理；易於更換和檢修，堅固耐用，不掉頭；可根（gēn）據不同的配水部位要求而采用不同的噴嘴（Φ22—Φ44），以保證配（pèi）水穩定。

3．應用（yòng）特（tè）點

1．JNX節能旋轉式噴濺裝置通過試驗（yàn）及（jí）在多數水塔上使用（yòng），具有（yǒu）通用噴濺（jiàn）裝置的所有優點，並且具有獨特的（de）噴濺範圍大、淋水均勻性能好等特點，在水（shuǐ）塔上試驗證實了在（zài）同樣（yàng）淋水密度（dù）、進水（shuǐ）溫度（dù）與塔內風速的情況下，安裝（zhuāng）JNX節能旋轉式噴濺裝置的半邊冷卻塔與安裝（zhuāng）另半邊反射Ⅲ型噴濺裝置相比較，循環水進出口溫度降低達（dá）0.8℃。以一台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（qī）80頁（yè）]。

2．JNX節（jiē）能旋轉式噴濺裝置（zhì）使用於大型水塔的槽式或管（guǎn）式配水（shuǐ）係統，將會降低循環水溫度，可根據不同的配水部位要求（qiú）而采用不同的噴嘴（Φ22—Φ44），以保證配水穩定，易於更換和檢修，堅固耐用，不掉頭。

在槽管式配水係統中，噴嘴出口處壓頭為620mm，噴嘴流（liú）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（shì）驗結果，從濺水碟射出的水滴粒徑很小，且能很好的分布，遠優於（yú）反射型噴濺裝置。