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冬季冷却塔防结冰技术探讨

1、引言
自世界上第一座机械通风冷却塔问世以来,凡在北纬36°以北建造的工业循环水流、逆流及自然通风式冷却塔均存在不同程度的冷却塔结冰现象,轻者影响冷却塔的正常运行,重者能使整套化工装置停产。大型横流冷却塔因结冰严重,每年冬季不得不采用风机反转融冰,仅此一项每年要消耗大量电能。据了解,迄今为止,国内外建造的冷却塔在防冰技术上没有获得重大突破,每年在我国北方的化工企业因冷却塔结冰所造成各项经济损失达近亿元。半个多世纪以来,国内外冷却塔的研究及设计工作者们始终不断地探索研究,采用了多项冷却塔防冰技术措施。近年来,循环水科技工作者一直把严寒地区冷却塔冬季结冰问题称为工业界需要解决的难题之一。
2、防冰改造的经济效益及计算依据
与逆流塔冬季结冰相比,横流塔结冰给企业造成的损失要大的多,据统计,某化肥厂2#塔8 ~ 10 是Φ8. 53 米的风机大型横流塔,每台塔电机功率160KW。在一般严寒期可达155 天,结冰期达210 天,如每台、每天用2 小时时间风机反转,那么一台160kw 的电机一冬要多消耗210 天× 160kw × 2 小时/天=67200kw /小时,产生很大的能量消耗。另外,当百叶窗的结冰面积达到30% ~ 60%,这段时间里塔的冷风量相应减少30% ~ 60%,水温也随着进风量的减少而升高。为了满足生产工艺要求,通常都采取多开风机以及连续运转的方法,强行抽入塔外的冷空气进入塔内与热循环水交换来满足生产要求。平均每天至少需比不结冰的冷却塔每台多运转6 小时以上。每年仅消耗在这上面的电能为( 当百叶窗的结冰面积超过60%时风机就必须进行反转) 200 天× 160kw × 6 小时× 10 台塔= 1920000kw /小时,两项合计672000 + 1920000 = 2592000 × 0. 4 元/度= 1036800 元。
在实验过程中, 10 台风机因上防化冰装置而减少频繁正转反转的次数大大延长了设备的使用寿命,降低了设备维修次数,仅此每年可为该厂节约设备更新费40 万( 以每年更换1 台风机计算) ; 同时边层填料因不结冰而大大降低了填料更换周期,仅此每年可解决材料修理费50 万元( 以平均每年更换2 间损坏填料计算) 。
另外,某化肥厂2#塔3 间在05 年年底已经改造完成、1#塔7 间在06 年9 月也都上了防化冰装置。经过统计,每年1#、2#塔可节约资金为: 电费103. 68 万元、设备更新修理费40 万、填料更换材料修理费50万,三项目总计每年节约资金为103. 68 + 40 + 60 = 203. 68 万元,如果运行十年、二十年或十间、二十间塔累加起来,那节省费用是相当可观的。
3、结语
冷却塔实施防冰措施经过两年的冬季运行,同改造前相比,冷却塔的结冰现象有了显著改观,效果比较明显。冷却塔防冰技术的投用,提高了冷却塔自身运行的可靠性,降低了损耗,延长了使用寿命。实际上,冷却塔的防冰措施是一个影响因素较多的综合性问题,冷却塔防冰的方法很多,无论选用哪种防冰措施都要根据具体情况,经过多方面的分析、研究和试验才能解决。除此之外,还要拥有一套严格健全的操作管理制度,只有将两者很好地结合在一起并充分运用,才能更好地解决冷却塔的防冰问题。

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