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冷却塔的“前世今生”

作者:admin 发布日期:2020-02-05

冷却塔不仅是一种设备,也是一个课题。作为一种设备,它直接或间接地将冷却水与大气接触,将水的热量传递到大气中。它是一门涉及流体力学、水力学、传热传质、机械传动和材料科学的交叉学科。近几十年来,随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高,冷却塔行业的发展越来越快,尤其是中小型冷却塔,几乎无处不在。

冷却塔作为一项科学研究始于20世纪初,至今已有近百年的发展历史。在本世纪的发展史上,我们不能忘记过去100年来一些特殊的人、特殊的阶段和特殊的事件,这些都促进了冷却塔学科的进步和发展。

当然,冷却塔的出现绝不是偶然的。冷却塔作为现代工业的产物,其起源可以追溯到大工业时代,甚至更早。过去,河流、海洋、湖泊和池塘都是用来供水的。由于过去工业活动有限,水源丰富,冷却水多用一次,然后排放到附近水域获取冷水。逐步地,在选择工业厂房场地时,应将可利用的河流、河流、湖泊和海洋作为冷却水的水源和排水场地,或可利用的冷却水储存、冷却、循环或排放沟渠。逐渐地,人们发现热水可以通过在固定的空间喷洒而快速冷却,这逐渐形成了喷泉技术。技术的发展已经喷洒了冷却塔,冷却塔是当今喷淋冷却塔的原型。经过逐步改进,增加了气流机械设备,出现了带有风扇的喷雾冷却塔。后来,为了解决塔内水滴的沉降速度问题,在塔内加入填料,这是现代冷却塔的开端。目前,冷却塔的主要系统有风机系统(机械通风冷却塔)、集水器(装置)、配水系统、喷淋填料、集水池(装置)、水泵和塔体。

经过近百年的发展,冷却塔已根据其运行条件和传热方式形成了多种形式。如按通风方式可分为自然/机械通风冷却塔、湿/干/湿/闭式冷却塔、海水/淡水/其他介质冷却塔、民用/工业冷却塔、逆流/横流冷却塔等。

纵观现代工业发展史,冷却水最大最集中的用户是发电厂,发电厂的冷却塔大多是自然通风冷却塔。自然通风冷却塔是一种依靠塔内外空气密度差使空气流动和传热的冷却装置。由于其风管大而醒目,又被称为风管自然通风冷却塔。早在1912年,世界上第一座简易自然通风冷却塔在荷兰某矿山建成并投入使用后,冷却塔的现代工业化进程正式启动。此后,荷兰建成了世界上第一座双曲线自然通风冷却塔。1919年,世界上有一个木制封闭钢结构的横流冷却塔。1920年,法国敦刻尔克建造了一座钢筋混凝土锥形壳冷却塔。第一座双曲线自然通风冷却塔于1954年在德国柏林建成,1955年美国第一座双曲线自然通风冷却塔,1958年美国第一座超过100米高的自然通风冷却塔,年英国出现第一座双曲线自然通风干式冷却塔。1960年,美国电厂的冷却塔高度在1971年达到150米。目前,德国科隆特大型冷却塔的高度已达200米,喷头面积已达1.4万平方米。在可预见的未来,自然通风冷却塔必将向大规模发展。

由于我国工业水平等原因,冷却塔建设起步较晚。最早的自然通风冷却塔是日本在1938年为辽宁省葫芦岛市一家水泥厂的自备电厂建造的。20世纪50年代,我国只能建造喷水面积为1250-1500平方米、高度为60米的冷却塔;20世纪60年代和70年代,技术水平有了很大的发展,山东烟台发电厂建成了喷水面积为3000平方米、高度为75米的冷却塔;第一座试验性横流式冷却塔。铝通风冷却塔在河南长葛电厂建成,河南开封电厂建成了第一座大型横流冷却塔。自然通风冷却塔喷头面积1750m2,塔高90m,1986年淮南洛河电厂建成300MW机组配套的自然通风冷却塔,喷头面积7000 m2,塔高96m,2000年上海吴泾电厂建成600MW机组配套冷却塔。投运,洒水面积10000平方米,高度160米,截止2006年底,山东邹县电厂四期配套1000兆瓦机组的冷却塔投运,洒水面积达1000兆瓦。2009年,浙江宁海电厂13800平方米海水冷却塔投入运行,高度177米,曾保持中国和亚洲天然塔最大规模和高度。2017年10月,湖北省鄂州市第三期冷却塔竣工,总高度181m,喷淋面积15000m2

机械通风冷却塔不设高风管,塔内气流不是由塔内外空气密度差产生,而是由风机产生,具有冷却效率高、稳定性好的特点。近年来,机械通风冷却塔的发展越来越迅速,从传统的空调和蓄冷系统发展到石化、冶金、轻工甚至一些中小型火力发电厂。除上述机械通风冷却塔的优点外,占地面积小、资金投入少、建设周期短等因素在人们中也很突出。注意事项。此外,民用冷却塔的小规模制造商已经遍布中国各省,或高达1000家,并将冷却塔制成标准系列,而每个制造商都有自己独特的设计风格,不作详细说明。

机械通风冷却塔按通风方式可分为逆流式和横流式。无论是何种形式,它都包括风机、导风口、进气、填料、配水系统、集水器等部件。逆流,即水和空气的流向相反。20世纪70年代以前,机械通风冷却塔的主塔型为钢筋混凝土冷却塔,风机直径4.7米,处理水量一般为600-800t/h,填料采用水泥网,集水器采用百叶窗,配水多采用槽型,喷头采用喷淋水,空气。管道由钢筋混凝土制成。20世纪70年代,安庆石化公司从法国引进了几座逆流塔。风机直径9.14m,平面尺寸16.5m×16.5m,进风口高5.4m。1972年,陕西省华阴市秦岭电厂建成一座500平方米机械通风逆流冷却塔。随后,辽宁省朝阳电厂建成了一座喷淋面积1962平方米、直径50米、风机直径20米的循环逆流机械通风冷却塔,可满足200MW机组循环水的冷却要求。80年代,机械通风冷却塔得到了很大的发展。化工部对8.53m、9.14m的风机直径进行了标准化设计,并在各行业中得到广泛应用。目前,逆流冷却塔处理水量已达到5000t/h。

关于横流,也就是说,空气垂直于流动方向。它在中国被广泛使用,特别是在石油和化学系统中。主要原因是我国70年代从国外引进了10多个大型化肥项目,这些项目配套的冷却塔大多是机械通风横流式冷却塔。随着这些工程的引进,国内专业设计人员对机械通风横流冷却塔有了更多的了解和偏好。因此,横流式冷却塔多用于新建工程。这种情况一直持续到90年代中期,如燕山石化45万吨乙烯改扩建工程。这些进口的机械通风横流式冷却塔,大多是用美国马里公司的U板和M板以及日本的塑料正弦波填料和瓦石棉板填充的。因为这些逐滴填料在冬季容易结冰,或者在北方用浓缩循环水冲洗掉洒水器填料。为此,国内发展了填料混合技术,即在横流塔外侧安装薄膜填料,内侧逐滴填料,较好地解决了这一问题。

总体而言,我国冷却塔技术发展经历了三个阶段:80年代以前的自主研究阶段,中国冷却塔技术发展落后于欧美、苏联等发达国家;消化吸收阶段。上世纪80年代和90年代引进,中外间的流量增加,比利时哈蒙冷却塔公司的冷却塔也引进了。在技术上,冷却塔的设计技术已达到国外水平;第三阶段是超越阶段,始于2000年以后中国经济的快速发展。与此同时,冷却塔的技术需求迅速增长,冷却塔技术也得到了极大的发展,使我国对冷却塔的研究也超过了其他国家。经过近百年的发展,冷却塔已经形成了一套完整的理论学科体系,我国也已跻身世界领先技术行列,但今后的路还很长,我们需要朝着更高效、更环保、更创新的方向迈进。