閉式冷卻塔在冬季北方地區的應用

王世輝

(唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305)

【節能與降耗】

閉式冷卻塔在冬季北方地區的應用

王世輝*

(唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山 063305)

閉式冷卻塔；冷凍水；環境溫度；冬季

分析了利用環境溫度生產7 ℃水的可行性，介紹了唐山三友氯堿有限責任公司冬季采用閉式冷卻塔生產7 ℃水的現狀，并對節能效益進行了估算。

在氯堿企業中，為了保障正常生產，須采用大量的7 ℃水為換熱器進行換熱。傳統工業制冷方式為氟利昂制冷，但耗能極高；比較節能的方式是溴化鋰機組制冷，這種制冷方式采用富余的熱水或蒸汽進行制冷。在夏季，溴化鋰制冷方式比較普遍；但在冬季，在熱水和蒸汽不足的情況下，采用溴化鋰機組就不具備優勢。唐山三友氯堿有限責任公司(以下簡稱“唐山三友”)積極探索，利用北方冬季的環境溫度生產7 ℃水。

1 利用環境溫度生產7 ℃水的可行性

1.1北方冬季氣候的特性

在氯堿企業，一般7 ℃水的回水溫度在12～15 ℃。每年11月中旬至第2年3月上旬，北方地區大部分氣溫維持在-25～10 ℃。這種環境下，特別適合7 ℃水的生產[1]。

1.2閉式冷卻塔的應用

1.2.1 閉式冷卻塔的結構特點

圖1為單臺閉式冷卻塔的結構圖。其中7 ℃水作為載冷劑在不銹鋼盤管內流動，形成閉式回路。采用制冷劑(為純水，不結垢)進行噴淋，為7 ℃水降溫。

圖1中，電動機和風機用來給制冷劑純水降溫，降低閉式塔內部的濕球溫度；純水由塔頂上部水槽向下噴淋；收水器的作用是，當純水噴淋時，防止純水外濺；填料置于不銹鋼盤管中間，使水流分布更加均勻；純水流至底部，匯集于下部水槽，通過噴淋泵將水提升至上部水槽，重新進行噴淋。下部水槽設置了電加熱器，防止冬季水槽里的純水結冰。

1.2.2 閉式冷卻塔的工作原理

該閉式冷卻塔內部的換熱器由不銹鋼盤管排列組成，7 ℃水在不銹鋼盤管中流動。為防止盤管外部結垢，制冷劑采用純水；純水自塔頂向下進行噴淋，通過填料，使純水分布得更加均勻；流經不銹鋼盤管時，純水在風機的作用下蒸發；純水蒸發吸熱后會降低塔內的濕球溫度(濕球溫度可以達到3 ℃)，用以實現管內7 ℃水的降溫。在冬季運行時，純水的蒸發量很少。

1—電動機；2—風機外殼；3—風機；4—上部水槽；5—框架;6—蜂窩收水器；7—熱交換器；8—填料；9—外部擋板；10—下部水槽；11—檢查門；12—下部支架；13—梯子

2 7 ℃水的生產情況

2.17℃水生產現狀

唐山三友生產7 ℃水的工程共有電制冷機組4臺(功率630 kW、制冷量7.56×109J的機組2臺；功率1 287 kW、制冷量2.5×1010J的機組1臺；雙機頭，單臺機頭功率850 kW、總制冷量2.7×1010J的機組1臺)，制冷量1.26×1010J的溴化鋰機組7臺。在夏季生產中，7臺溴化鋰機組滿負荷生產，再開1臺功率1 287 kW的電制冷機組即可滿足生產。

然而在冬季生產過程中，由于燒堿合成崗位及單體轉化崗位的熱水溫度較低，溴化鋰機組不能充分發揮效能，只有4臺溴化鋰機組投入使用；在1臺功率1 287 kW的電制冷機基礎上，再增開1臺功率630 kW的電制冷機組才能滿足生產。這樣，7 ℃水的生產反而耗能更高。

2.2閉式冷卻塔工藝參數

唐山三友冬季電制冷機組供水量在2 000 m3/h以上，但考慮保障冷水系統穩定、項目選用場地面積限制等因素，決定安裝1套1 200 m3/h的閉式冷卻塔(由12臺單塔串聯而成)。該閉式冷卻塔(冷水流量1 200 m3/h)耗電功率為300 kW左右，較耗電功率1 100 kW的電制冷機組(冷水流量1 200 m3/h)節能效果明顯。工藝流程如圖2所示。

圖2 閉式冷卻塔制7 ℃水工藝流程示意圖Fig.2 Process flow diagram of producing 7 ℃ water by closed cooling tower

2.3閉式冷卻塔使用情況

閉式冷卻塔使用情況如表1所示。

由表1可知：在北方冬季，生產7 ℃水的最佳季節為12月至第2年的2月；在生產工藝要求不太高的場合，閉式冷卻塔的使用時間可以從11月中旬至第2年3月中旬，使用時間可延長1個月。該機組投入使用后，可節省1臺功率1 287 kW的電制冷機組，節電效果明顯。

表1 閉式冷卻塔制水情況Table 1 Water produced by closed cooling tower

3 節能效益分析

1 200 m3/h閉式冷卻塔電耗291 kW·h/h，純水蒸發消耗約3 m3/h，電費按0.45元/(kW·h)、純水按6.5元/m3計算，閉式冷卻塔裝置運行費用為:

0.45×291+6.5×3=150.5(元/h)。

如采用電制冷機組生產1 200 m3/h 5 ℃冷凍水，電動機功率約1 100 kW，則運行費用為:

0.45×1 100=495(元/h)。

每年閉式冷卻塔滿負荷運行按100天計，則節約運行費用：

(495-150.5)×24×100=82.68萬(元/a)。

項目實施后，冷凍崗位冬季節省循環水量約為700 m3/h，僅按節約循環水泵運行耗電90 kW計，則可額外節約循環水泵運行費用：

90×0.45×24×100=9.72萬(元/a)。

本項目總投資368萬元，按14年壽命計，則折舊費:

368×0.95÷14=25萬(元/a)。

綜上所述，項目年效益:

82.68+9.72-25=67.4(萬元/a)。

4 結語

隨著國家對環境問題日益重視，傳統能耗高的企業的減排壓力越來越大；同時，企業內部對降本減耗有著執著的追求。因此作為公用工程的冷卻水，應因地制宜，利用地區優勢和季節優努力達到上述的要求。

[1] 章立新，陳巖永，沈艷，等.濕球溫度與閉式冷卻塔蒸發冷卻能力關系的研究[J].工業用水與廢水，2011，42(2)：65-68.

[編輯：董紅果]

ApplicationofclosedcoolingtowersinnorthernChinainwinter

WANGShihui

(Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co.,Ltd.,Tangshan 063305,China)

closed cooling tower; chilled water; ambient temperature; winter

The feasibility of using ambient temperature to produce 7 ℃ water was analyzed. The present situation of producing 7 ℃ water by closed cooling tower in winter in Tangshan Sanyou Chlor-Alkali Co.,Ltd. was introduced,and the energy-saving benefits were estimated.

TQ083.4;TQ114.15

B

1008-133X(2017)07-0041-03

*

王世輝(1984—)，男，工程師，2008年畢業于河北科技師范學院，現于唐山三友氯堿有限責任公司從事公用工程設備的管理、優化及改造工作。

2017-03-10