怎樣提高冷卻塔配水均勻性

提高冷卻塔配水均勻性的探（tàn）討

鄭州冷卻塔的配（pèi）水係統是將進入冷卻塔的熱（rè）水（shuǐ）均勻地淋撒在填料的頂麵上，而淋水的均勻性對冷卻塔的冷（lěng）卻效（xiào）果影響非常大。

試驗證（zhèng）明：冷卻塔內填料所產生的溫降達整個冷卻塔的60-70%[1]；噴濺（jiàn）裝置配水而產生淋水層的溫降達（dá）整個（gè）冷卻塔的5-15%[2]；填料下雨區（qū）的溫降（jiàng）達整個冷卻塔（tǎ）的20-25%。可見應選擇溫降大而氣流阻力小的填料和（hé）噴濺（jiàn）範圍大而（ér）淋水均勻的噴濺裝置，可提高汽輪（lún）機微功而（ér）降低煤耗起到節能的（de）目的。

無（wú）論是哪種填料，如果淋不到（dào）水，那麽這一部分填料就不能起（qǐ）到冷卻（què）作用。若填料是點滴式填料，空（kōng）氣沒有（yǒu）淋水的填料區通過的量比有水區大，降低冷卻塔的效（xiào）率是明顯（xiǎn）的；對於薄膜式（shì）填料，空氣的重（chóng）新分配不如點滴式填料明顯，但通過填料區的空氣沒有參與（yǔ）塔（tǎ）內的熱交換過程，塔的換熱效（xiào）率也必然下降（jiàng）。對（duì）於自然通風冷卻塔的影響，除上述以外，還會降低冷卻踏（tà）的通風量。

填料都能淋到熱水，如果配水均勻性不好，存在重水區和輕水區，也會使冷卻（què）塔的效率（lǜ）下降。有資料表（biǎo）明[3]，對（duì）於4000m2水塔的不均勻係數由0增加到0.2，水溫升高0.5℃；不均勻係數達到0.4，水溫升高1℃；不均勻係數達到0.7，水（shuǐ）溫升高4℃。可見配水均勻性（xìng）在冷卻塔中所起（qǐ）的作用隻（zhī）大（dà）。

循（xún）環冷卻水裏存在膠（jiāo）球、泥沙、塑料填料碎片、草麽、垢片、碎木、施工遺留物及少量的（de）其他（tā）物質，水質加藥後對塔內鋼結構具有強烈的腐（fǔ）蝕性。

二、冷卻塔內配水係統普遍存在的問題分（fèn）析

1．水塔配水設計上的問題

配水方式的（de）選擇

大型水塔的配水方式主要分槽式配水和（hé）管式（shì）配水兩種。槽式配水空氣阻力大，運行不當水槽易出現溢水現象或無（wú）水部位，水槽的（de）下部空氣流動也差，這些問題均影響空氣換熱（rè）效率（lǜ）；管式配水空氣阻力相（xiàng）對小，運行不會出現溢水現象卻易（yì）出現無水部位，水管下部空（kōng）氣流動相對平穩，空氣換熱效率相對較好。

配水特性

90年（nián）代前均為槽式配水（shuǐ），有單（dān）豎井和多豎（shù）井之分，由於水槽（cáo）分水（shuǐ）造成水位差（chà），嚴重影響淋水（shuǐ）均勻性。90年代後采用管式配水（shuǐ）的水塔，由於噴口尺寸選擇問題（全塔（tǎ）選擇一（yī）個噴口尺寸），可（kě）能造成淋（lín）水不均。

2．噴濺裝（zhuāng）置選擇上的問題

噴濺裝置（zhì）是將進入冷（lěng）卻塔的熱水均勻地淋撒在填料的頂（dǐng）麵上，淋水的均勻性對冷卻塔的冷卻效果影響極大。我國（guó）水塔使用的噴濺裝置由自行研製的反濺（jiàn）（Ⅰ、Ⅱ）Ⅲ型後又引進PT型，90年代又開發了旋（xuán）流式（shì）噴（pēn）濺（jiàn）裝置。不同的噴濺裝置（zhì）具有不同的淋水效果，又普（pǔ）遍存在著以下可改進的缺點：

1） 噴濺成（chéng）的（de）水滴直徑大，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（chà），存在無水區。

3） 冷卻水量在一定變化範圍（wéi）時，噴濺（jiàn）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，水柱損壞填料，嚴（yán）重（chóng）破壞（huài）淋水均勻性。

90年代末研製使用的JNX節能旋轉式噴濺裝置，通過試驗及（jí）在多數不（bú）同大小的水塔上使用，具有通用噴濺裝置的所有優點，並且具有獨特（tè）的噴濺範圍大、淋水均勻（yún）性能好等特點（diǎn），可降低水塔的淋水溫度，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（jiàn）裝置（zhì）運行中損壞（huài）造成柱式噴流（liú）；循環水內存在膠球、填料碎片及（jí）雜物等而堵塞噴（pēn）嘴造成噴（pēn）濺裝置無水而解除；

（1）噴濺裝置損壞

常見的噴濺裝置損壞現象有（yǒu）掉頭、脫落、老化斷裂等問題。

掉頭：反濺（jiàn）型噴濺裝（zhuāng）置使用中經常出現濺水盤脫落（luò）（掉頭）現象，特別是（shì）在槽式配水維護中，捅堵管時造成掉頭，使冷（lěng）卻（què）塔效率急降（jiàng）。

脫落：對1m的水（shuǐ）壓頭，噴濺裝置上部產生約3Kg的力，如果個件螺紋的連接不好，在熱變形的情況下，必定造成脫落現象。因此規定在安裝噴濺裝置時，對新舊螺紋配合處可采用膠粘和自功（gōng）螺絲固定方式[4]。

老化斷裂：噴濺裝置使用（yòng）壽命一般（bān）是製造的塑料件在水塔這種惡劣環境下的老化壽命，考（kǎo）核高（gāo）溫（wēn）（50℃）不（bú）變形，低溫（-40℃）不脆化，對ABS工程塑料使用可以達到12年。但是，有的廠家為（wéi）了（le）降低成本，使用其他（tā）塑料代替，幾年後出現老化斷裂（liè）現象。

（2）噴濺裝置（zhì）堵塞

噴口堵塞是常見的現象，分（fèn）原始堵塞（sāi）和流動堵塞兩種，原始堵塞是配水（shuǐ）係統安裝或檢修後水泥塊、垃圾等遺留物的堵塞；流（liú）動堵塞是運行（háng）中隨（suí）水（shuǐ）流動物體造成的堵（dǔ）塞。流動堵（dǔ）塞物有膠球、塑料填料碎片、風吹進塔的雜草等軟輕物體、泥沙等等。

噴口堵（dǔ）塞與噴口直（zhí）徑及水壓頭等（děng）因素有關，其中噴口直徑直觀（guān）重要，對膠球而言如（rú）果噴口直（zhí）徑為φ18.5mm，凝汽器冷卻管（guǎn）內徑為φ26mm，其堵塞（sāi）率為100%，如果選用直徑為φ27.5mm的噴口，其堵塞率為0；對其它雜物而言噴口直徑為φ18.5mm，其堵塞率為（wéi）60%以上，直徑為φ27.5mm的噴口，其堵塞率為10%以下。噴口直（zhí）徑的選擇與配水設計方式、噴濺裝置的淋水特性、噴濺高度（dù）等因素（sù）有關。淋水範圍較大的噴濺裝置，可（kě）以減少安裝數量而增大（dà）噴嘴口徑。

由於結構問題（tí）堵（dǔ）塞較嚴重的噴濺裝（zhuāng）置有反濺型與多層流式兩種：反濺型噴濺裝置由於上下盤之間的間距小易被膠球幾其他異（yì）物堵（dǔ）塞；多層流式噴濺裝置的（de）淋水狹縫及中心小孔易被泥沙、垢物（wù）、雜草、膠球等（děng）雜物堵塞。

（3）噴濺範（fàn）圍小

不同（tóng）的噴濺（jiàn）裝置，其噴濺範圍是不一（yī）樣的。噴濺範圍小，不利於交叉配水，將會出現（xiàn）輕、重水區域或無水區域（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（yán）重（chóng）的輕、重（chóng）水區域或無水區（qū）域。

（5）布置設計不合（hé）理

布置設計不合理是指配水槽之間或配水管之（zhī）間距離（lí）不均（jun1）等，造成配水不（bú）均；噴濺裝置標高誤差過大，造成泄（xiè）流量不均（jun1）勻。

（6）冷卻水壓頭超過變化範圍（wéi）時噴濺（jiàn）特性出現明（míng）顯惡化

反濺型、多層（céng）流、HPX旋流型在（zài）高（gāo）水位的情況下（xià），水滴（dī）較大，輕重水區比較明顯；在較低的水位（200mm以下（xià））下出現淌水現象（xiàng），其（qí）噴濺特性出現明顯惡化。

2）配水槽問題

（1）淤泥堵塞

循環水太髒存在淤泥、草麽等雜物造成配水槽堵塞，配水槽內水流速較慢的部位或出現雜泥堆積節流事必影（yǐng）響布（bù）水均勻性。在大小修（xiū）或停塔運行中必須清理配水槽（cáo），以保證配水的合理性。

（2）配水槽老化損壞

運（yùn）行年頭較長的配水槽，可能由於（yú）原始施工水泥標號不夠、運行中水（shuǐ）質交差等問（wèn）題，出現水泥風化而產生裂紋、掉渣出現缺（quē）口（kǒu）、甚至水（shuǐ）槽斷裂,損壞部位必定影響布水的均勻性。

（3）運行方式問（wèn）題

夏季水量（liàng）太大而使水槽溢（yì）水而破壞淋水均勻性。冬季水量調整不當，造（zào）成水塔外圍缺（quē）水而結冰嚴（yán）重。

3）配水管問題

（1）配水管堵塞

循環冷卻水裏雜物堵（dǔ）塞配水管（guǎn），造成布水不均勻。

（2）配水管（guǎn）斷裂

配水管老化或吊架損壞（huài）斷裂，造成填料（liào）大量損（sǔn）壞。

（3）配水管不水平

配水管吊（diào）架損壞（huài）造成或吊架不合理，使配水管高低不平（píng），嚴重影響配水的均勻性。

4）水量調整問（wèn）題

三、NX節能旋轉式噴濺裝置（zhì）的淋水原理與特點

1．噴濺淋（lín）水（shuǐ）原理

圖所示，水在導水錐體表麵流動時借助葉（yè）輪高出導水錐（zhuī）體之間狹縫下流，通過葉輪支撐筋旋轉而（ér）使水撞擊成不固定方向的水滴向下灑落，通過調整（zhěng）狹縫大小（xiǎo），就可以調整下落水量，使（shǐ）中間產生淋水區；大（dà）量的水通過（guò）導水錐體上翹的邊緣推動葉片旋轉，試驗表明旋轉速度與射（shè）流水速度成正向關係，水頭在600mm時在100—120轉/分之間。

2．噴濺淋水特（tè）點

1）．熱水（shuǐ）推動濺水碟的勻速旋轉，產生大小而又不等的無規則上揚水滴（dī），均勻地無固定軌跡地淋撒（sā）在填料上，在噴（pēn）濺裝置與填料之間（濺落高度）產生相對大的換熱，同時實現使水與（yǔ）流通填料空（kōng）氣的均勻親密接觸。

2）．噴濺成的水滴直徑小，所有（yǒu）小水滴的表麵積和（hé）大（dà），均勻地噴灑到填料上，空氣通過（guò）填料的冷卻麵積大（dà），冷卻效率高。

3）．單個（gè）噴濺裝（zhuāng）置的噴濺範圍大，濺落（luò）高度在0.8m時噴濺半（bàn）徑可達到1.5m；整個水塔（tǎ）淋水麵（miàn）上的淋水密度均勻（水（shuǐ）均（jun1）方差σ平均0.2以下），不出現（xiàn）無水區。

4）．冷卻水量在一定變化（huà）範圍時（shí）（0.1-1.5m水柱），噴灑無（wú）明顯（xiǎn）惡化。在大負荷情（qíng）況下，水量（liàng）大、水頭高，噴濺（jiàn）範圍增大，淋水（shuǐ）均（jun1）勻性將會提高，多個噴頭的交（jiāo）叉作用的（de）效果將會更好，使（shǐ）淋水填料的換熱麵積得到*有效的利用。在低負荷情況下，為了節約用（yòng）電，循（xún）環水量減少，水頭（tóu）也將會降低，如（rú）果濺水碟（dié）上部噴（pēn）嘴不出現抽空現象，水靠自（zì）由下落將會在導水錐體上仍會產（chǎn）生衝擊力，推動濺水碟旋轉，水流將繼續被噴濺出去，灑水效果將不會惡化。在*差的情況下（xià）或雜物卡住濺水碟不轉，水流將會通過（guò）Φ120mm的濺水碟（dié）葉片將水灑向四周，其噴濺範圍與均勻性也好於傳統的噴濺裝置（zhì）。

5）．設計合理的噴口直徑，不（bú）易堵塞，有汙物時容易（yì）清（qīng）理；易於更換和檢修，堅固耐用，不掉頭；可根據不同的配水部位（wèi）要求而采（cǎi）用不同的噴嘴（Φ22—Φ44），以（yǐ）保證配水穩定。

3．應用（yòng）特點

1．JNX節能旋轉式噴濺裝置通過試驗及在多數（shù）水塔上使（shǐ）用，具有通用噴濺（jiàn）裝置的所有優點，並且具有（yǒu）獨特的噴濺範圍大、淋水均勻性能好等特點，在水塔上試驗（yàn）證（zhèng）實了在同樣淋水密度、進水溫（wēn）度與塔內風速的情況下，安裝JNX節能旋轉式噴濺裝（zhuāng）置的半邊冷卻塔與安（ān）裝另半邊反射（shè）Ⅲ型噴濺裝置相比較，循環（huán）水進出口溫度降低（dī）達0.8℃。以一台200MW機組為例，機組效率可提高（gāo）約0.375%[摘自《中國電力》第35卷第3期80頁]。

2．JNX節能旋轉式噴（pēn）濺裝置使用於大型水（shuǐ）塔的槽式或管（guǎn）式配水（shuǐ）係統，將會（huì）降低循環水（shuǐ）溫度，可（kě）根據不同的（de）配水部位要（yào）求而采用不同的噴嘴（Φ22—Φ44），以保證配水穩定，易於更換和檢修，堅（jiān）固耐用，不掉頭。

在槽管式配（pèi）水係統中，噴嘴出口處壓頭為620mm，噴嘴流速係數為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（shè）出（chū）的水滴（dī）粒徑很小，且能很好的分布，遠優於（yú）反射型噴濺裝置（zhì）。