某廠一高爐循環(huán)水冷卻塔冷卻效果評價

某廠一高爐循環(huán)水冷卻塔冷卻效果評價（某廠股份有限公司能源部上海200941）摘要：某廠一高爐循環(huán)水冷卻塔自“85.9”投產以來，已使用了十幾年。本文通過對冷卻塔的冷卻效果的測試和評價，來確定冷卻塔是否滿足目前生產的需要。關鍵詞：循環(huán)水，冷卻塔，測試，評價Ligang(BaosteelEnergyDepartment，Shanghai，200941，China)Abstract：Baosteel№1BFcirculationthewatercoolingtowerissincethe"85.9"hurlproduces,havingusedformorethantenyears.Thistextpassestothetestofthecoolingresultofthecoolingtowerwithevaluate,thedemandthatmakesurewhethercoolingtowersatisfyornotthecurrentproduction.Keyphrase:Circulationwater,coolingtower,test,evaluation1引言目前某廠冷卻塔主要分為清循環(huán)和污循環(huán)兩大類，均在大氣濕球溫度28.2℃的條件下設計建造，清循環(huán)塔一般設計出水水溫≤33℃，溫差8℃，采用橫流機械抽風塔，污循環(huán)塔設計溫差大多根據(jù)各單元生產負荷及工況決定，一般出水水溫控制在≤35℃。從目前冶煉區(qū)域19座冷卻塔（其中煉鐵三個高爐共5座17格冷卻塔，1930連鑄、1450連鑄以及電爐、轉爐煉鋼等共14座33格冷卻塔）運轉情況來看：均不同程度存在著問題。例如：漂水嚴重、收水器結構不合理、布水槽嚴重漏水、冷卻塔冷效差、沒有充分發(fā)揮能力等等。據(jù)以上情況，前幾年我們選擇了一二座冷卻塔進行了性能評估。但是由于近幾年氣溫以及生產工藝和產量的變化，目前冷卻塔的優(yōu)化運行急需水處理專業(yè)工程技術人員對其做進一步研究與探索。本次研究主要針對一高爐循環(huán)水冷卻塔進行冷效測試，通過對進、出口溫度及空氣干、濕球溫度的測試，來完成冷卻塔的冷效評價工作。2冷卻塔設計及工藝參數(shù)2.1清循環(huán)冷卻塔：2.11共2座共5格，橫流式，混凝土結構，其中三格于85年9月建成，運行時間17年,單格處理能力：1800m3/h，總處理能力5400m3/h;另外1座共2格，于97年5月大修時新增，主要負責新增爐體上部冷卻水，單格處理能力：1500m3/h，總處理能力3000m3/h。清循環(huán)總處理能力：8400m3/h。2.12冷溫水槽：凈長：冷水槽56.5m，溫水槽22.5m，總長75.0、凈寬：17.7m、凈高：4.70m、總容積約5240m3，總有效容積2880m3、風筒高：2.1m冷卻塔主高：11.45m、風機直徑：8m，3臺，其中一臺可變頻調速，轉速由冷水槽內溫度計進行自動調節(jié)、風量：6558.7m3/h.臺、風機功率：90Kw×8p×2臺（380.50Hz）2.13 新增冷卻塔：凈長：水槽18m、凈寬：13.4m、凈高：7.2m、風筒高：3.9m、風機功率：90KW×2臺2.14溫水槽：是為了貯存用戶使用后溫度升高的回水，再由冷卻塔揚送泵送入冷卻塔進行冷卻而設置的，有效容積按照冷卻塔揚送量10分鐘設計，即90m3/分×10分=900m3，實際有效容積836m3。2.15冷水槽設置在冷卻塔下部，與溫水槽一墻之隔，冷溫水槽之間設有連通管Φ1000mm，水可以從溫水槽自流到冷水槽，其有效容量按循環(huán)水供水20分鐘水量設計。實際有效容量為2044m3。2.2污循環(huán)：2.21污循環(huán)冷卻塔群由兩座冷卻塔組成，逆流式、玻璃鋼結構。于89年改造增設，91年投入使用，單座處理能力400m3/h，總處理能力800m3/h。與清循環(huán)不同的是，污循環(huán)冷卻塔并無溫水槽和冷水槽，它是依靠揚送泵將沉淀池中回水送到冷卻塔上冷卻，冷卻后的水自流入沉淀池，且污循環(huán)采用的部分冷卻，即50%回水進行冷卻。3實際運行狀況近幾年清循環(huán)水量一般在9000m3/h左右，與設計相比增加了600m3/h，從實際運行情況來看，冷卻塔的能力基本上得到了正常發(fā)揮。污循環(huán)爐底冷卻情況由于近幾年高爐工藝發(fā)生了變化，對送水溫度的要求也越來越高，尤其在夏季比較突出，送水溫度時常滿足不了用戶的要求。因此需要通過對清循環(huán)、污循環(huán)冷卻塔進行冷效測試，來確定冷卻塔在現(xiàn)在情況下能力是否可以進一步提高，或進行哪些改造提高冷卻能力，來滿足生產的需要。4測試情況本次測試一共進行了2輪。第一輪時間從2000年2月14日到2月28日，主要是針對冬季以及春季期間的冷卻塔運行工況進行測試。第二輪時間從2000年7月3日到7月11日，主要是針對夏季高溫季節(jié)中的冷卻塔運行工況進行測試。本次研究測試了冷卻塔進、出水溫，大氣濕球溫度等運行參數(shù)，運用冷卻水量以及冷卻水溫對比法進行計算從而對冷卻塔的能力進行評價（這在《冷卻塔系統(tǒng)測試規(guī)范》中對冷卻塔的性能評價上是允許的）。本次研究沒有對冷卻塔進行熱力特性性能的測試以及計算評估，也沒有對冷卻塔的漂水率、散熱特性以及噪聲做進一步的評價。本次科研的測試時間間隔為24h，一天1次，數(shù)據(jù)見附錄。5數(shù)據(jù)計算5.1清循環(huán)（第一輪）（表1）項目設計工況實測工況進塔空氣干球溫度度℃進塔空氣濕球溫度度℃28.29.97進塔水流量（t//h）1800進塔水溫℃33.33出塔水溫℃3327.00風機軸功率(kww)7268.4進塔空氣流量(tt/h)2186.3汽水比1.21注：汽水比是根據(jù)設計工況中的進塔空氣流量與進塔水量的比值求得而成。計算實測進塔空氣流量Gt和氣水比λtGt=1/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=2149.2/1710=1.26說明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無變化，因此在計算中忽略。根據(jù)實測工況參數(shù)由辛普遜積分法計算特性數(shù)Ω't=2.22根據(jù)計算出的Ω't和λt在修正氣水比計算圖上求得b點，過b點作平行于設計塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于C點，其相應的氣水比λc=1.203.03.02.52.0ΩⅡI圖2圖1圖2圖1bⅢc0.80.91.01.52.0λ評價計算：ηsQ=Gt/Qdλc=2149.2/（1800×1.20）×100%=99.5%5.2污循環(huán)（第一輪）（表2）項目設計工況實測工況進塔空氣干球溫度度℃進塔空氣濕球溫度度℃28.29.97進塔水流量（t//h）800840進塔水溫℃20.17出塔水溫℃3618.86風機軸功率(kww)18.416.6進塔空氣流量(tt/h)928汽水比1.16計算實測進塔空氣流量Gt和氣水比λtGt=1/31/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=911/840=1.07說明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無變化，因此在計算中忽略。根據(jù)實測工況參數(shù)由辛普遜積分法計算特性數(shù)Ω't=1.66根據(jù)計算出的Ω't和λt在修正氣水比計算圖上求得b點，過b點作平行于設計塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于圖2C點，其相應的氣水比λc=1.05圖22.01.51.0Ω2.01.51.0ΩⅡIbcⅢ0.80.91.01.52.0λ評價計算：ηsQ=Gt/Qdλc=896/（800×1.05）×100%=106.67%5.3清循環(huán)清循環(huán)（第二輪）（表3）項目設計工況實測工況進塔空氣干球溫度度℃進塔空氣濕球溫度度℃28.227.8進塔水流量（t//h）18001800進塔水溫℃33.71出塔水溫℃3331.11風機軸功率(kww)7267.5進塔空氣流量(tt/h)2186.3汽水比1.21計算實測進塔空氣流量Gt和氣水比λt1/31/32186.3（70/72）1/3=2164.2（t/h）λt=Gt/Qt=2164.2/1800=1.20說明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無變化，因此在計算中忽略。根據(jù)實測工況參數(shù)由辛普遜積分法計算特性數(shù)Ω't=2.10圖3根據(jù)計算出的Ω't和λt在修正氣水比計算圖上求得b點，過b點作平行于設計塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于C點，其相應的氣水比λc=1.19圖3圖33.02.52.03.02.52.0ΩⅡIbⅢc0.80.91.01.52.0λ評價計算：ηsQ=Gt/Qdλc=2164.2/（1800×1.19）×100%=101.3%5.4污循環(huán)（第二輪）（表4）：項目設計工況實測工況進塔空氣干球溫度度℃進塔空氣濕球溫度度℃27.8進塔水流量（t//h）28.2840進塔水溫℃80032.3出塔水溫℃3631.7風機軸功率(kww)18.416.1進塔空氣流量(tt/h)928汽水比1.16計算實測進塔空氣流量Gt和氣水比λtGt=1/31/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=887/840=1.06說明：空氣比容與空氣密度數(shù)值基本無變化，因此在計算中忽略。根據(jù)實測工況參數(shù)由辛普遜積分法計算特性數(shù)Ω't=1.44根據(jù)計算出的Ω't和λt在修正氣水比計算圖上求得b點，過b點作平行于設計塔熱力性能曲線Ⅰ的直線Ⅲ，直線Ⅲ與工作特性曲線Ⅱ相交于圖4C點，其相應的氣水比λc=1.10圖4圖42.01.51.0Ω2.01.51.0ΩⅡIbcⅢ0.80.91.01.52.0λ由附件提供的規(guī)程式進行評價計算ηsQ=Gt/Qdλc=887.6/（800×1.10）×100%=100.86%6評價結論6.1清循環(huán)冷卻水主要冷卻爐體部分，回水溫度受環(huán)境溫度影響不大，從數(shù)據(jù)可以看出，冬季由于環(huán)境溫度較低，因此出水溫度要比夏季略低一些，但不影響冷卻塔的運行。清循環(huán)冷卻塔從計算結果來看，冬季評價指標與夏季評價指標均達到了95%以上，也就是說，清循環(huán)冷卻塔實測冷卻能力達到了設計要求。6.2污循環(huán)系統(tǒng)冷卻水主要是冷卻爐底部分，由于冷卻水直接環(huán)境接觸，因此受環(huán)境溫度影響較大，冬季與夏季回水溫度相差較大，對冷卻塔冷卻能力的發(fā)揮帶來一定影響。從評價指標來看，污循環(huán)冷卻塔已達到了設計的要求，評價指標均達到了95%以上，并且冬季達到了106.67%超過設計要求。6.3污循環(huán)只有50%的水量進行冷卻，由于近幾年用戶生產工藝的變化，對送水水溫要求也越來越高，尤其在夏季這種矛盾比較突出。因此建議在條件允許的情況下增加一到兩座冷卻塔，以增加冷卻水量，提高冷卻塔的冷卻效率，來滿足生產的需要。7附錄7.1第一輪：（2月14日-2月28日）（表5）日期14日15日16日17日18日19日20日21日22日23日24日25日26日27日28日清循環(huán)進水溫度℃363634323635363232353430303230出水溫度℃27.628.426.126.429.926.326.927.627.227.22625.626.427.326.1濕球溫度℃9987.5119.59.510.513156.58.51012.510溫差℃8.47.67.95.66.18.79.14.44.87.884.43.64.73.9污循環(huán)進水溫度℃1718181820202022.523251919202320出水溫度℃15.517.216.617.219.218.719.320.921.42418.71717.620.919.3濕球溫度℃9987.5119.59.510.513156.58.51012.510溫差℃1.50.81.40.80.81.30.71.61.610.322.42.10.77.2第二輪：（7月3日-7月11日）（表6）日期3日4日5日6日7日8日9日10日11日清循環(huán)進水溫度℃34.133.833.133.433.533.634.234.733出水溫度℃31.431.130.53131.13131.731.930.3濕球溫度℃2827.427.52728.528.127.22927.5溫差℃2.72.72.62.42.42.62.52.82.7污循環(huán)進水溫度℃32.332.1323