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闭式冷却塔取代开式冷却塔的技术性分析

发布时间:2018-08-12 18:57:06  浏览次数:28
 

采用水作为冷却介质已有多年的历史。由于水的换热系数较高,可使设备紧凑、投资低,因而受到重视,并成为一种最重要的冷却方式。但是,随着工业的迅速发展,工业用水量大幅度增加,水资源短缺已成为制约我国经济发展的“瓶颈”问题。节水已成为工业生产的一大重要研究课题。
敞开式循环系统俗称开式冷却塔,密闭式循环系统俗称闭式冷却塔,两者在工业和民用系统中得到了广泛应用。开塔一般用于水源充足,对水质要求不高的冷却水系统;闭塔则用于对水质要求较高的冷却水系统或是工艺流体介质降温等方面。闭塔近几年在空调设备还是在生产工艺上都有很大的应用,此设备初投资可能比开式塔大,但其降温效果好,主要是省水,节电,设备运转长远效益大。同时它比常规的开塔加集水池加换热器方式投资上差不多,但设备更紧凑,效率更高,更节能环保,因此深受客户青睐。

2.技术分析
密闭式循环系统即冷却水在系统内进行密闭循环热交换,冷却工艺介质升温后的冷却水仍在不与大气直接接触的密闭系统中,经空冷换热设备或水冷换热设备降温以后再供冷却工艺介质循环使用;
敞开式循环系统即冷却水经过工艺热交换设备后水温升高,然后通过冷却塔直接与大气接触,经蒸发冷却作用降低水温,热量散发到周围大气中去,降温后的水,用水泵重新输送至工艺热换设备,如此循环往复。
敞开式循环冷却水是目前工厂应用最普遍的一种冷却水系统,但这种开式循环会产生以下问题:

1.循环水在冷却塔内和空气充分接触,使水中的溶解氧得到补充,所以循环水中溶解氧总是饱和的,水中的溶解氧会造成金属的电化学腐蚀。
2.水在冷却塔中蒸发,使循环水中的含盐量逐渐增加,加上水中CO2在冷却塔中解析逸散,使水中CaCO3在传热面上结垢析出。
3.冷却水和空气接触,吸收空气中的灰尘、泥砂、微生物及其孢子,使系统的污泥增加,冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长,从而使系统粘泥增加,在换热器内沉积下来,造成了粘泥的危害。

这问题会产生沉积物的附着、设备管道的腐蚀穿孔、微生物的大量滋生,造成换热器换热效果下降,能源浪费,过水断面减少,通水能力降低,容易酿成事故。为改善水质,减少上述危害,需对循环水进行水质处理,除氧或投加阻垢剂、缓蚀剂和杀菌剂。


闭式循环冷却水系统克服了敞开式循环系统的弊端,冷却水在密闭系统中循环使用,不与空气直接接触,水质不受污染,具有以下优越性:
1.大大提高了工艺设备的使用寿命。对有关统计资料的分析表明,采用闭式循环系统,运行维护良好的换热设备使用寿命可达7~10年左右,而采用开式循环系统,水质处理和运行维护差的换热设备,运行不到2年即发生结垢堵塞或腐蚀穿孔而报废。
2.闭式循环冷却水系统的新水补充量仅为敞开式冷却水系统的20%,减少了对水资源的消耗,节水效果显著。
3.闭式循环冷却水系统易于实现冷却水的恒温控制,有利于工艺设备的操作。

3.经济分析:
以100m3/h循环用水量为例,闭式循环系统与开式循环系统的技术经济指标对比如下:

项 目密闭式(闭塔系统)敞开式(开塔系统)土建费用0.5万2万设备购置费用15万2.5万电费3万/年8万/年水费0.8万/年8万/年(含水处理费)运行维护费0.5万/年3万/年综合成本19.8万23.0万注:闭式循环冷却水系统工艺设备、管道寿命按保守增加1倍考虑。
4.结论
通过上述证明无论是在技术性能,还是在经济投入方面,闭式冷却塔均优于开式冷却塔。随着工艺的不断改进,闭式冷却塔以其优越的性能逐步代替开式冷却塔。

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