一种老塔的成功改造

芦斌，李健，时文津
（北京燕化石油化工股份有限公司合成橡胶事业部，北京 102500）

　　摘　要：通过对北京燕化橡胶事业部第二循环水场冷却塔状况及存在问题的分析，提出了改造方案和技术措施。通过技术改造，冷却塔的处理水量由350m³/h增加到650m³/h．
　　关键词：循环水系统；冷却塔；填料；收水器
　　中图分类号：TU991．42
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009－2455（2002）0－0047－02

　　 北京燕化橡胶事业部第二循环水场冷却塔于20世纪70年代建设，梁、柱、墙为钢筋混凝土结构，单塔平面尺寸9m×9m，设计水量350m³/h。至今运行20多年。由于该塔组塔型及水处理能力较现在新建相同塔型存在较大距离，于是2000年开始对该塔组进行分步改造。通过改造使冷却塔的能力提高近1倍，达到了现在类似塔型的处理能力。现将该冷却塔的改造经验介绍如下。

1 原冷却塔存在的问题

1.1 冷却能力低
　　原塔设计处理水量为350m³/h，而现在类似塔处理水量均在600m³从以上。具体有以下原因：
　　①进风口高度不够，单侧进风风速过大。该塔进风口高度为3.5m，进风面积S＝3.5m×9m＝31.5m²，《工业循环水冷却设计规范》（GBJ102－87）第2．1．23条，“逆流式冷却塔的进风口面积与淋水面积之比宜采用下列数值：机械通风冷却塔大于0.5”，而此塔的进风口面积与淋水面积之比为31.5/（9×9）≈0.39＜0.5，显然该塔的进风口高度不够，不符合国家设计规范。因塔的阻力与风速的平方成正比，在一定的风量下，进风口面积愈小，则阻力愈大，其整塔的冷却性能就愈低。
　　②原塔老式喷头中空现象严重，配水严重不匀。多层流喷头模仿了德国GEA公司上喷式水嘴的结构，溅水盘与GEA上喷式水嘴一样，仅将淋水改为下喷式。专业厂家对这种水嘴所做的下喷淋试验表明，中空现象严重，喷洒严重不均匀，有明显的水膜现象。
　　③原玻璃钢材质填料及塑料填料冷却效果差，由于使用多年，发生堵塞，老化严重。
　　④填料支撑面为宽大的水泥梁，阻风面积大，造成配风配水不均匀，影响冷却效果。
　　③原塔为混凝土结构老式风筒：经多年使用，老化、脱落严重。并且风筒与风机叶片尖间隙达50－80mm，远大于规范值15－25mm。实验证明风机叶尖与风筒内壁间隙越大，风量越小，所以风机的效率低，而造成冷却效果降低。
1．2 飘滴损失水量大
　　由于历史局限，原塔内的收水器结构不合理，收水能力差，加之多年使用，现已破损，性能有所下降，致使冷却塔飘水严重。
1．3 冷却塔进风口冬季挂冰
　　在寒冷时期，由于进风口风速高，原防冰系统损坏，而使进风口处淋水成冰，给操作人员对塔的正常巡检。维修造成危险。
1．4 冷却塔塔壁透风、漏水
　　原塔壁为水泥预制而成，经多年风吹雨淋腐蚀，多处暴露钢筋而损坏，造成透风及漏水。

2 改造方案及技术措施

　　针对该塔组存在的问题，沧州冷却塔公司采用“良流线性逆流冷却塔”的技术改造塔体结构，用T25填料、WN－I蜗牛喷头等代替原塔芯材料，改造措施如下：
2.1 进风口
　　对现有的进风口采用了该公司专有技术“逆流培进风口及填料切角均匀技术”，将进风口高度由原有的3.5m增加到4.7m；进风口面积由原来的31.5m²增加到42.3m²，进风口面积与淋水面积之比由原来的0.39提高到0.52，大大减小了进风口阻力，见图1。

2．2 填料支撑梁
　　为减轻填料层面梁的阻风面积，减小塔阻力，在高出原水泥梁1.2m处焊接由流线型钢管组成的填料支撑结构。
2．3 填料
　　将旧填料拆除，更换T25薄膜填料，并在进风口上沿加装一定角度的斜角。该填料波形为复合式波形，填料装填高度1.5m，其热力特性方程为Ω=k×1.93^λ0.67，其中k取0.9。
2．4 布水方式
　　环形布水方式，在平衡管的作用下，使冷却塔的淋水断面布水压力基本相同，总体布水均匀。喷头采用WN-Ⅰ型蜗牛喷头，使喷头均匀雾滴化。
2．5 收水器
　　收水器采用该公司的MWDP型多波双功能收水器，冷却塔的飘滴损失率降至0.01％以下，站在塔顶平台上几乎感觉不到飘水。
2．6 墙板
　　将原水泥壁板拆除，利用原塔梁柱，外包玻璃钢壁板，既美观又实用。
2．7 风筒
　　将原水泥风筒更换为玻璃钢材质的风筒，并将风机叶片尖与风筒壁间隙调至规定的范围。
2．8 防冻
　　采用合理结构的防冰系统，冬季寒冷时期，利用上塔热水直接在进风口上沿的壁板处喷淋成热水幕，从而防止进风口挂冰，给生产带来方便。
2．9 防腐
　　原塔水泥部分采用氰凝PA－103涂刷3遍进行防腐，可确保长期运行，延长使用寿命。

3 改造结果与分析

　　在θ＝31.1℃，τ=26.4℃，t₁＝42℃，t₂＝32℃，p＝98.66kPa，风机直径4.7m，风机额定风量56.5×10⁴m³/h，淋水面积9m×9m＝81m²的条件下求得该塔的工作点各参数为：
　　设计气水比：λc＝0.7285；
　　进塔空气量：G₁＝45×10⁴m³/h；
　　单塔冷却水量：Q=G₁×ρ1DA/（1000λc）＝（45×10⁴×1.1074）/(1000×0.7285）＝684m³/h。
　　根据塔的实际运行情况，冷却塔的处理能力从原设计的单塔350m³/h增加到650m³/h以上，对于第二循冷却塔组来说，通过改造相当于新建5、6座Φ4.7m的逆流塔，而场地并未增加。这样既节约了土地征用，又节省了设计建设等可观费用。
　　运行记录表明，改造前后在风机角度不变的情况下，风机电机电流没有多大变化。说明虽然改造使冷却塔的处理水量增加了近1倍，但能耗并未增加。

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　　作者简介：芦斌（1963），男，吉林永吉县人，现任北京燕化公司合成橡胶事业部动力个车间主任，电话（010）69343846。