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          密閉式冷卻塔循環水系統應用
          2015-06-29 10:34:32|點擊次數:

          閉式冷卻塔1閉式冷卻塔特點

          閉式冷卻塔是工作流體(水)在塔的盤管內進行循環,工作流體的熱量經過盤管散入流過盤管的水(或空氣)中。同時,機組外四周的空氣從盤管上的進風格柵進入,與水的流動方向相反,向上流經盤管。完全靠水的蒸發潛熱帶走熱量,而不像板換靠水的顯熱帶走熱量,對水的使用需求量大大減少。一小部分水蒸發而吸走熱量,熱濕空氣由冷卻塔頂部的通風機排出到大氣中,其余的水落入底部水盤,由水泵再循環至水分配系統又回淋到盤管上。其有如下特點:

          (1)由于冷卻水不與外界空氣接觸,補充水采用軟化水,冷卻水中不會產生水垢、細菌污泥等雜質污染,有效防止冷水機組冷凝器、換熱器堵塞,延長冷水機組使用壽命,減少水處理藥劑使用量,比開式冷卻塔水損耗量減少。

          (2)在夏季使用時,與熱回收型冷水機組系統相比,可少運行一臺熱水循環泵,可用冷卻水循環泵直

          接替代,降低運行電耗。

          (3)在夏季供熱時,經過冷水機組冷凝器的冷卻水,供給空調機組再熱段后,溫度降低,可整體降低

          冷卻水回水溫度,提高冷水機組效率。

          (4)冬季供冷時,可利用外界較低空氣溫度采用風冷降溫,只開通風機,外循環水泵停開,既提供足

          夠排熱能力,又節水,防止結冰,減少結垢。

          2閉式循環水系統應用簡介

          2.1夏季運行工況

          傳統的凈化空調夏季降溫除濕是采用開式冷卻塔加冷凍機制取冷凍水給表冷器、蒸汽通過板式換

          熱器輸出熱水給再熱器來實現,

          空調機組再熱段換熱面積按冬季工況設計制造,設計熱水供回水溫度80/60℃;夏季再熱負荷比

          冬季低60%左右,在應用于夏季除濕再熱時,無需按設計熱水溫度供應,而僅用35℃熱水就能滿足

          凈化空調溫濕度要求。在我國南方如長三角地區,是半導體集成電路生產密集區域,因冬季氣溫不是太低,在空調系統設計中大多采用熱回收型冷水機組加輔助電加熱器的方式來保證溫濕度。在夏季,通過熱回收冷水機組輸出熱水(35℃)來達到降溫除濕的要求;在冬季,熱回收冷水機組熱水溫度不能滿足使用要求時,再通過輔助電加熱器來提升熱水溫度。

          鑒于此,華北某地高科技產業園在2007年新增廠房時,改變以往蒸汽換熱供應熱水的方式,采用熱回收冷水機組在夏季輸出熱水給空調機組再熱段,熱水出水溫度35℃,通過二年運行,能滿足

          凈化間溫濕度需求??紤]到冷水機組運行時冷凝器冷卻水32/37℃工況,可以用冷凍機冷凝器出水直接給空調機組再熱段,無錫華潤微電子動力工廠已有成功經驗,在北方地區,用閉式冷卻塔代替開式冷卻塔。

          采用閉式冷卻塔與冷水機組在夏季運行,不僅可以取消蒸汽換熱,大大節約運行成本,相對熱回收冷水機組,也節省一臺熱水循環泵的消耗。

          2.2冬季運行工況

          由于北方地區冬季新風溫度較低,熱回收型冷水機組加輔助電加熱器的方式不適用凈化空調冬季運行,仍采用傳統的蒸汽換熱方式來實現。廠房內工藝設備需工藝冷卻水,冬季白天和夜晚溫差大,因此,仍有部分冷負荷,需要運行冷凍機。由于負荷低,溫度差大,導致冷水機組運行很不穩定,冷凍水管道壓力高,流量小,極端情況機組會出現喘振;另外,遇跳電、故障檢修停機時間稍長時,冷卻塔冷卻水溫度低,再次開啟冷凍機很困難,歷時長,對生產及時恢復影響很大。因此,很多用戶在冬季都采用停開冷凍機,由開式冷卻塔冷卻水直接給設備冷卻水換熱器,也能滿足工藝冷卻水對水溫要求。但這同樣會帶來一些問題:冬季空氣干燥,灰塵大,盡管氣溫低,細菌不易繁殖,但生物粘泥在開式冷卻塔中沉積,帶入冷卻水管路系統中,減小管道流通面積,增加管道阻力,降低板式換熱器熱交換能力。如果僅用于工藝設備冷卻水熱交換系統,影響不是太明顯,可通過對板式換熱器定期拆卸清洗來保證換熱能力。但如果用于空調機組表冷器,由于表冷器銅管管徑細,彎頭多,泥垢很難被清理,如北方某半導體公司動力部門曾于1996年冬季,用開式冷卻塔直接給空調表冷器供冷卻水,經過一個冬季運行后,盡管節約了一部分運行成本(停開冷凍機,電費減少),但空調機組表冷器進出口壓差增加1.5kg/cm2,換熱效率急劇下降。因此,為解決冬季空調和設備冷卻水對冷負荷需求,降低運行成本,采用閉式冷卻塔是個不錯的選擇。

          冬季運行如圖3。

          圖3開式冷卻塔給空調制取冷卻水工藝通過夏季和冬季二種運行工況比較可以看出,在北方地區,采用閉式冷卻塔具有一定的優勢,主要是北方晝夜溫差大,冬季溫度低,對同時需要空調冷負荷和設備冷卻水的系統,有一定的競爭優勢,可以大大降低運行成本,減少員工操作量,及時恢復生產。在夏季也可以作為熱回收冷水機組的備份。

          3工程應用

          華北某地高科技產業園始建于2005年,園區規劃設計空調系統是采用開式冷卻塔與冷水機組制冷,地方政府供應蒸汽,通過板式換熱器輸出熱水。由于地方政府蒸汽保障能力很差,時有時無,對廠房溫濕度影響很大,該園區動力部門借鑒長三角地區半導體公司運行經驗,結合園區空調系統增容的時機,在2008年春季采用一臺800RT熱回收型冷水機組來輸出熱水,通過2008、2009兩個夏季運行,效果較好。一方面實現了夏季不用蒸汽換熱,調溫濕度達標,保障了工藝生產;另一方面又節約了運行成本,年節約蒸氣費近100萬元??紤]到南方與北方冬季氣溫差別,熱回收型冷水機組有一定季節局限性,在冬季除了要使用蒸汽供熱,還需要運行冷凍機來滿足工藝設備冷卻水需求;根據2006年、2007年冬季冷凍機運行記錄,每年11月到次年3月需要平均近500RT的制冷量。在2008年春季該園區新增10000m2凈化廠房時,需增加冷凍機800RT一臺,在設計冷卻塔時,決定采用閉式冷卻塔取代傳統開式塔;盡管工程初期投資增加(閉式冷卻塔造價是同型號開式塔四倍),但在冬季運行過程中,使冷卻水系統簡化,能大大減低員工操作強度,停開冷凍機,同時運行電費降低;遇停電等故障停機后,故障解決,恢復生產都很快。

          在工程實施過程中,由于閉式冷卻塔系統在冬季運行時,需要將冷卻水系統切換入冷凍水系統,因此管道閥門材質、嚴密性非常重要,要防止水互相竄流。另外北方冬季溫度變化較大,為控制冷卻

          水出水溫度,閉式冷卻塔通風機可采用變頻控制,方便節能;在溫度較低時,冷卻塔只開通風機,使用風冷,停開外循環泵,減少操作強度。

          4經濟效益分析

          4.1工程投資分析

          該工程采用800RT冷凍機組,選用循環流量600m3/h閉式冷卻塔一臺,比開式塔多花費100萬

          元,管道安裝及設備基礎比開式系統多花費10萬元,主要是增加閥門切換,因此,工程初期一次性投資需增加110萬元左右。

          4.2運行費用分析

          通過2007年、2008年二個冬季冷凍機運行記錄,平均需冷負荷在60%(即500RT)左右,采用閉

          式冷卻塔系統后,可以停開冷凍機,同時停開冷凍水泵(功率75kW),按冬季運行4個月,每度電

          0.7元計算,直接節約電費為:(500×50%+75)×24×120×0.7=65.5萬元。開式冷卻塔補水量取循環流量的0.5%(即3m3/h),自來水費按5元/t計算,采用閉式塔運行一個冬季,可節約水費:3×24×120×5=4.3萬元。循環水處理藥劑按冬季1萬元計算。整個冬季可節約運行費用近71萬元。

          4.3維修保養費用分析

          眾所周知,影響開式冷卻塔換熱能力的主要因素是填料質量好壞,北方地區空氣中灰塵多,很容

          易在填料縫隙聚集,滋生細菌,降低透氣能力,冷卻水溫降不下來,會降低冷凍機效率,極端情況會導致冷凍機喘振。很多用戶多采用加藥排污的方式,但連續運行一個月后仍會效率降低,降溫能力衰減很厲害。常規方法是加藥用水沖洗,效果不明顯,主要是填料較厚,洗不透;有的用戶將填料拆下,曬干,人工敲打,效果較好;一方面灰塵大,另一方面會損壞填料,減少換熱面積。因此,通常情況下,開式冷卻塔運行5年后,就需要對填料進行更換,一臺600m3/h開式塔約需15萬元。采用閉式冷卻塔后,冬季供冷時,可利用外界較低空氣溫度采用風冷降溫,只開通風機,外循環水泵停開,既提供足夠排熱能力,又節水,防止結冰,減少結垢。

          5結語

          因此,采用閉式冷卻塔,僅運行一個冬季,就可節約運行成本74萬元,不用兩年,就可節省設備一

          次性投資增加的費用;如果再算上夏季代替蒸汽用于空調系統再熱段運行,當年就可收回增加投資。相信,隨著閉式冷卻塔不斷更新,會有越來越多的行業認識了解使用,也會在凈化空調行業得到廣泛使用。

          文章來自:http://www.ytebara.com.cn/index.php?catid=777/

                        
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