机械通风逆流冷却塔节能降耗设计实例_唐燕忠 - 副本

机械通风逆流冷却塔节能降耗设计实例唐燕忠(中国石化集团南京设计院,江苏南京210048)摘要:在能源比较紧缺的今天,循环水站冷却塔的节能降耗设计显得十分重要。结合化工厂循环水站冷却塔的设计,介绍了通过对机械通风逆流冷却塔的热力和通风阻力的计算,求得冷却塔的最佳工艺参数,在满足正常生产要求的情况下,达到节能节电、取得较好的经济效益的目的。关键词:机械通风+逆流冷却塔;节能;设计;热力;通风阻力;计算中图分类号:TQ051.502文献标识码:B文章编号:1009-1904(2006)01-0044-041概述在能源比较紧缺的今天,循环水站冷却塔的节能降耗设计显得十分重要。通常,冷却塔的选型是根据化工工艺提供的水量和当地气象温差,查找对应的冷却塔样本选出合适的冷却塔。如果工程所在地气象参数与样本上的参数相差不大,则冷却塔的选型一般能满足设计要求。但是,如果当地气象参数与样本上的参数相差很多,则冷却塔冷却能力不够或者冷却能力超富余都会造成能量浪费。主要问题出在什么地方呢原来样本上成品冷却塔的运行参数是在标准气象参数(干球温度θ=31.5℃,湿球温度τ=28℃,大气压p=1.004×105Pa)下,结合冷却塔结构、填料的热力特性和阻力性能,以及配水系统和风机的选型等综合情况计算编制而成的。如果当地的气象参数与样本上的参考参数相差悬殊,则选出的冷却塔就达不到节能降耗的目的了。笔者认为,要解决这类问题,可以与制造厂联合设计。首先,我们根据工艺要求限定塔体的结构、大致尺寸和组合形式;然后制造厂采用工程所在地的气象参数、工艺要求的水量及进出冷却塔的温度等参数进行设计,并做出多种方案;最后,我们对制造厂设计的冷却塔尺寸、构造、配用风机、上塔扬程等参数进行评估,选择合适的设计方案,并通过热力和通风阻力计算,来验证所选冷却塔是否满足设计要求,以达到节能降耗的目的。2冷却塔验证的基本方程及参数2.1热力计算[1]、[2]逆流冷却塔的热力计算方法历来有压差动力法和焓差动力法两种方法,目前世界各国工程技术人员及相关规范规定中,均推荐采用焓差法。应用较广的焓差计算法又分为三种:①平均焓差法(对数均值法),一般中、小型冷却塔温差为6～15℃时,多采用此法计算;②二次抛物线倒数积分法;③辛普森近似积分法,当大型冷却塔温差为6～15℃或各种型式的冷却塔温差大于15℃时,多采用辛普森近似积分法。平均焓差法由于计算较简单,而且精度又能满足计算要求(温差小于15℃时,不超过3%～3.5%),实际使用比较普遍。笔者也选用此法进行计算。1、基本方程基于麦克尔焓差方程式基础上的逆流冷却塔热力计算基本方程如下:βXVVQ=1K∫t1t2cwdti″-i(1)令N=1K∫t1t2cwdti″-i(2)N′=βXVVQ/(3)N称为交换数或冷却数,说明冷却任务的大小,与外界气象数有关;N′称为冷却塔的特性数,表示冷却塔本身所具有的冷却能力。当N′=N时,即冷却塔的设计能力与生产上所要求的冷却任务相匹配,说明选用的冷却塔是最经济、合理的。2、冷却数N蒸发水量带走的热量系数K[2]又可表示为K=1-cwt2rt2(4)当焓差i″-i取平均值Δim,冷却塔进、出水温差Δt=t1-t2,则44硫磷设计与粉体工程SP＆BMHRELATEDENGINEERING2006年第1期DOI:牨牥牨牰牫牬牨牤jcnkispbmh牪牥牥牰牥牨牥牨牥Δim=(it1-it2)+(i1-i2)2.3lgit1-δi-it2it2-δi-it1(5)公式(2)可近似地表示为N=(1K/)(cwΔt/Δim)(6)冷却塔进、出口空气的焓的关系如下:i2=i1+cwΔt/(Kλ)(7)其中λ=3.6gk/q(8)湿空气的焓计算公式如下:iθ=cgθ+0.622(r0+cqθ)[фpq/(p气-фpq)](9)其中,饱和蒸汽分压力pq按下式计算求解:lgpq=2.0057173-3.142305(1000/T-1000/373.16)+8.2lg(373.16/T)-0.0024804(373.16-T)(10)相对湿度计算公式如下:ф=[pτ-0.000662p气(θ-τ)]/pθ(11)3、特性数N′淋水装置的容积散质系数βXV反映了单位体积淋水装置的散热能力,βXV愈大说明冷却塔散热愈好,塔的体积可以缩小。βXV=Agmkqn(12)则特性数N′可表示为N′=AgmkqnhFqF=Bgkqm′(13)将式(8)代入式(13)得N′=A′λm′(14)计算冷却塔的特性数N′可采用式(3)或式(14)均能得到理想的结果。2.2通风阻力计算[2]当然,在考虑填料热力性能时,还应统筹考虑冷却塔的阻力性能,以达到节能的目的。冷却塔的通风阻力计算可按下式:H=ξγmv2m/2(15)当计算全塔总阻力时,vm为淋水填料计