標題自然通風冷卻塔冬季結冰原因及其處理對策

 自然通風冷卻塔冬季結冰原因及其處理對策

摘　要：對雙曲線自然通風冷卻塔的傳熱原理和配水系統進行了介紹，分析了冷卻塔的冬季運行易結冰部位和原因，結合生產實踐詳細闡述了防止結冰的各種有效措施。

關鍵詞：冷卻塔；結冰；處理

1 自然通風冷卻塔傳熱原理

　　自然通風逆流式冷卻塔在我國閉式循環火電廠使用最多，這種塔型的通風筒常采用雙曲線，用鋼筋混凝土澆制，其循環水回水（熱水）由管道通過豎井送入熱水分配系統。這種配水系統在平面上呈網狀布置，系槽式布水，然后通過噴濺裝置，將水灑到填料上；經填料后成雨狀落入蓄水池，冷卻后的水由循環水泵抽走重新使用。塔筒底部為進風口，用人字柱或交叉柱支承�？諝鈴倪M風口進入塔體，穿過填料下的雨區，和熱水流動成相反方向流過填料（故稱逆流式），通過收水器回收空氣中的水滴后，再從塔筒出口排出。

    塔外冷空氣進入冷卻塔后，吸收由熱水蒸發和接觸散失的熱量，溫度增加，濕度變大，密度變小。因此，收水器以上的空氣經常是飽和或接近飽和狀態。塔外空氣溫度低、濕度小、密度大。由于塔內、外空氣密度有差異，在進風口內外產生壓差，致使塔外空氣源源不斷地流進塔內而無需通風機械提供動力，故稱為自然通風。

2  冷卻塔的配水和噴濺裝置

2.1冷卻塔的配水

    循環水回水（熱水）由管道送入冷卻塔，經四個豎井至槽式配水系統（由主水槽、分水槽和配水槽組成的三級柵欄狀配水結構），將水分布到整個塔的斷面上，再由噴濺裝置將熱水轉變成小水滴，盡量均勻地灑在填料上，以提高冷卻效果。整個過程包括：將熱水升到配水高程，分配到整個填料斷面，通過噴頭灑到填料上。

    水槽的布置原則是配水均勻，水頭損失小，對氣流的阻力小，便于維修。為了配水均勻，槽內水面應保持基本水平。

2.2噴濺裝置

    噴濺裝置基本上可以分成兩類，一類是靠沖擊力將成股的水扯成水滴；另一類是旋轉型的，靠離心力將水流扯開，灑向四周。前者要求水壓較低，多用于槽式配水；后者要求水壓較高，多用于管式配水。

3 冷卻塔的結冰情況

   　我廠冷卻塔冬季運行時，當氣溫較低時，塔的某些部位會出現結冰現象，影響正常運行。

3.1結冰部位及其原因

    （1）塔的進風口處。自然通風逆流式冷卻塔，一般容易在塔的筒內壁下緣或者在擋水檐結冰，嚴重者連人字柱一起將進風口的大部份封堵，我廠冷卻塔在上述部位也存在結冰，但不太嚴重。

    水結成冰必須具備一些條件，即水溫降到冰點以下，要求水的含熱量小，有充分的冷空氣來冷卻這些水。冰點又與水的流動有關，靜止的水冰點高，流動的水冰點低。

　　塔的上述部位容易結冰是因為滿足了這些結冰的條件：塔的內壁下緣處經常淋不到熱水，只是從填料中濺出的水沿塔筒內壁流到這些部位，熱水量不大；外部的冷空氣以較高的流速從進風口上緣進入塔內，提供充分的低溫空氣；水的流速低、冰點高。

（2）填料及支承梁柱上。一般情況下當機組負荷減小，循環水溫或水量降低及氣溫突然下降時，如不及時采取相應措施，就可能在填料下端部位及支承梁上結冰。結冰會將支承梁柱壓壞或使填料塌落。我廠兩臺機組在冬季氣溫零度以下運行時，即使機組滿負荷運行，上述部位結冰也還比較嚴重，有時還會將淋水填料拉掉下來。

（3）塔頂上。在自然通風冷卻塔的塔筒頂部剛性環內外，由于出塔濕熱空氣的水蒸汽凝結在其上面結成冰。有的結成大的冰塊，加重塔頂負荷，甚至會落下砸傷下面行人。

3.2 結冰的危害性

（1）影響塔的冷卻效果。塔的進風口結成冰簾以后，進風面積減小，造成進風量減小，因而影響塔的冷卻效果。填料處結冰以后，影響填料的效率，因而也影響了塔的冷卻效果。

（2）增加結構的荷重。結冰以后，增加了冰的荷重，如果設計中未考慮此荷重或考慮不充分，就會造成結構物破壞。填料部分結冰后，會造成填料塌落，這種事例也不少。

（3）降低結構使用壽命�；炷�土的多次凍融會減少使用壽命，尤其在有裂縫的部位，更易造成混凝土的破壞。

4　冷卻塔防結冰措施

4.１采用熱水旁路法

　　在通常運行期間，冷卻塔內部的全部循環水都分布在填料上，然后在某些運行工況下，需要將部分或全部熱水經旁路直接送到集水池內，以提高池水溫度。

4.2 加設防凍管

　　在進風口上檐的塔筒內壁，加設一圈防凍管直接從進水管上引水，并加裝一只引水閥起調節水量作用，最大設計防凍水量約為進塔總循環水量的20～40％。防凍管上開孔，向下噴水，形成一道熱水幕，可防止塔在進風口處結冰。同時由于大量熱水不經過填料冷卻直接進入蓄水池，提高了蓄水池的水溫，也可防止水池結冰。這種方法行之有效，但塔筒內壁安裝空間較小，且費用較大費時費工，是否采用需在上述措施實施后再定。

4.3采用淋水填料分區運行的方式

　　在中小負荷或冬季運行的情況下熱水不再送至塔中央的填料，而只是引入塔外圍的填料形成所謂的干填料區和濕填料區，以增加外圍的配水量形成高密度的環行降水區，使空氣進入冷卻塔的流動阻力增加，從而控制進入冷卻塔的冷卻空氣量，同時冷卻塔用以進行質交換的傳熱面積也大大減小，以達到防凍的目的。

4.４冷卻塔進風口懸掛擋風板

　　懸掛擋風板的作用有：一是改善進風口處的保溫條件，使該區域的水流不受寒風侵襲；二是減少進入塔內的空氣量，使進風口處易結冰的區域得以改善，根據經驗擋風板懸掛及調整的依據是淋水裝置處的氣溫控制在０℃以上，池水溫度在１０～１５℃以上，并且不出現大量的結冰現象。

4.４當同一冷卻水系統中冷卻塔的數量較多時，可減少運行的塔數

　　冷卻塔在冬季停用時，宜選在氣溫相對較高的時間進行操作。

5 結語

    上述防止冷卻塔結冰的措施，簡單易行、操作方便、費用較低，生產實踐中效果明顯。將上述措施結合不同冷卻塔的實際運行情況進行科學利用，必將起到有效防止冷卻塔冬季結冰的作用。