一種冷卻塔收水器及其節水效果

王世輝

(唐山三友氯堿有限責任公司,河北 唐山 063305)

在化工企業中，冷卻塔是傳統的冷卻設備，它利用循環水系統的余壓，將用戶換熱后的循環回水送入冷卻塔頂部的布水管內，然后通過布水管的噴頭，均勻地將循環水噴灑至填料上，循環水沿著填料向下流動，而冷卻塔四周的冷空氣自填料下方向上流動，此時，循環水與冷空氣之間產生熱交換，形成對循環水的降溫。并且，在塔頂上方的風機將循環水蒸發的水蒸氣抽出，起到對循環水降溫的作用。冷卻塔結構如圖1所示。

在循環水的蒸發過程中，為了避免由于蒸發量過大造成循環水的損失，往往在布水管噴頭上方布置一層收水器，當水蒸氣在上升過程中，收水器給上升氣流所攜帶的飄滴提供了一個可撞擊助表面，使水汽產生慣性分離，撞擊后的水摘由小變大，順著收水器落回填料層后流回塔內。

1 原收水器

1.1 原收水器的形式

唐山三友氯堿有限公司(以下簡稱“唐山三友氯堿”)原冷卻塔在設計時，所用的收水器為S形收水器(如圖2所示)。該收水器由連接筋及S形波片組成，由于波片間隙過大(間隙達到20～30 mm)，且經過多年使用，存在破損、老化的情況，在使用過程中，飄水量日益增加，大量的水滴被風機抽走，然后散落于冷卻塔四周，對冷卻塔的墻體、護欄造成腐蝕。冬季，冷卻塔四周的道路經常結冰，對過往行人帶來安全隱患。

圖1 冷卻塔工作原理示意圖

圖2 S形收水器

1.2 冷卻塔內部結構

冷卻塔布水管位于水泥梁下方，用扁鋼將布水管固定。布水管噴頭距離布水管水平中心處約1 m，在布水管兩側均勻布置(噴頭沿布水管方向間距1 m)。塔內共計布水管11根。冷卻塔內部結構如圖3所示。

圖3 冷卻塔內部結構

水泥梁間距為1.5 m，符合一般收水器的布置寬度；布水管噴頭位置距離水泥梁1.5 m，噴淋下來的水蒸氣上升，遇到收水器冷凝成水滴后，回落至冷卻塔內，減少飄水。

2 新型收水器

2.1 飄水損失的形成

飄水損失主要是出塔空氣中帶出的小水滴(又稱飄滴)。由于風筒內風機的強大抽力作用，填料中呈碎沫狀水滴被塔內濕空氣帶到大氣中。且這部分損失對散熱幾乎不起作用,所以應盡量避免。

2.2 新型收水器的優勢

通過調查、分析，了解到一種新型收水器，即嵌套孔窩式立體三折向設計的收水器，具有較好的節水效果。其入風角度和出風角度均按照塔內水蒸氣氣流方向而設計的，從而保證了冷卻塔空氣流場的均勻性，因此通風阻力極小，飄水損失小，設計風吹損失為循環水量的0.000 5%～0.001%。

2.3 塔內布置效果

該收水器是PVC片材經真空熱塑成型， 用溶性膠黏結成多片的組裝塊，可以實現冷卻塔內腔平面全部覆蓋，且單片厚度≥0.45 mm，滿足強度要求。塔內布置圖如圖4所示。

圖4 冷卻塔內布置效果

3 效益測算

3.1 經濟效益

按照實際測算，收水器改造后,1臺冷卻塔的水量損失減少8 m3/h，5—10月循環水水量約為13 500 m3/h，開7臺風機；1—4月和11—12月循環水量約為12 000 m3/h，開2臺風機。

8 m3/h×7×24 h/d×184 d=247 296 m3;

8 m3/h×2×24 h/d×181 d=69 504 m3。

開發區工業用水補水價格為3.75元/m3，廠內井水補水價格為6元/m3。

使用開發區工業用水補水時，每年節約費用(247 296 m3+69 504 m3)×3.75元/m3≈118.8萬元。

使用井水補水時，每年節約費用(247 296 m3+69 504 m3)×6元/m3≈190萬元。

因為在全年生產過程中，開發區工業用水和廠內井水混合使用，故直接節約生產成本118.8萬～190萬元/a。

3.2 環境效益及安全效益

項目實施后，飄水量明顯減少。

風機上端白霧減少，公司環保管理登上新臺階；塔上塔下無水滴聚集，冬季塔上及路面無結冰，消除安全隱患。