某厂一高炉循环水冷却塔冷却效果评价

某厂一高炉循环水冷却塔冷却效果评价（某厂股份有限公司能源部上海200941）摘要：某厂一高炉循环水冷却塔自“85.9”投产以来，已使用了十几年。本文通过对冷却塔的冷却效果的测试和评价，来确定冷却塔是否满足目前生产的需要。关键词：循环水，冷却塔，测试，评价Ligang(BaosteelEnergyDepartment，Shanghai，200941，China)Abstract：Baosteel№1BFcirculationthewatercoolingtowerissincethe"85.9"hurlproduces,havingusedformorethantenyears.Thistextpassestothetestofthecoolingresultofthecoolingtowerwithevaluate,thedemandthatmakesurewhethercoolingtowersatisfyornotthecurrentproduction.Keyphrase:Circulationwater,coolingtower,test,evaluation1引言目前某厂冷却塔主要分为清循环和污循环两大类，均在大气湿球温度28.2℃的条件下设计建造，清循环塔一般设计出水水温≤33℃，温差8℃，采用横流机械抽风塔，污循环塔设计温差大多根据各单元生产负荷及工况决定，一般出水水温控制在≤35℃。从目前冶炼区域19座冷却塔（其中炼铁三个高炉共5座17格冷却塔，1930连铸、1450连铸以及电炉、转炉炼钢等共14座33格冷却塔）运转情况来看：均不同程度存在着问题。例如：漂水严重、收水器结构不合理、布水槽严重漏水、冷却塔冷效差、没有充分发挥能力等等。据以上情况，前几年我们选择了一二座冷却塔进行了性能评估。但是由于近几年气温以及生产工艺和产量的变化，目前冷却塔的优化运行急需水处理专业工程技术人员对其做进一步研究与探索。本次研究主要针对一高炉循环水冷却塔进行冷效测试，通过对进、出口温度及空气干、湿球温度的测试，来完成冷却塔的冷效评价工作。2冷却塔设计及工艺参数2.1清循环冷却塔：2.11共2座共5格，横流式，混凝土结构，其中三格于85年9月建成，运行时间17年,单格处理能力：1800m3/h，总处理能力5400m3/h;另外1座共2格，于97年5月大修时新增，主要负责新增炉体上部冷却水，单格处理能力：1500m3/h，总处理能力3000m3/h。清循环总处理能力：8400m3/h。2.12冷温水槽：净长：冷水槽56.5m，温水槽22.5m，总长75.0、净宽：17.7m、净高：4.70m、总容积约5240m3，总有效容积2880m3、风筒高：2.1m冷却塔主高：11.45m、风机直径：8m，3台，其中一台可变频调速，转速由冷水槽内温度计进行自动调节、风量：6558.7m3/h.台、风机功率：90Kw×8p×2台（380.50Hz）2.13 新增冷却塔：净长：水槽18m、净宽：13.4m、净高：7.2m、风筒高：3.9m、风机功率：90KW×2台2.14温水槽：是为了贮存用户使用后温度升高的回水，再由冷却塔扬送泵送入冷却塔进行冷却而设置的，有效容积按照冷却塔扬送量10分钟设计，即90m3/分×10分=900m3，实际有效容积836m3。2.15冷水槽设置在冷却塔下部，与温水槽一墙之隔，冷温水槽之间设有连通管Φ1000mm，水可以从温水槽自流到冷水槽，其有效容量按循环水供水20分钟水量设计。实际有效容量为2044m3。2.2污循环：2.21污循环冷却塔群由两座冷却塔组成，逆流式、玻璃钢结构。于89年改造增设，91年投入使用，单座处理能力400m3/h，总处理能力800m3/h。与清循环不同的是，污循环冷却塔并无温水槽和冷水槽，它是依靠扬送泵将沉淀池中回水送到冷却塔上冷却，冷却后的水自流入沉淀池，且污循环采用的部分冷却，即50%回水进行冷却。3实际运行状况近几年清循环水量一般在9000m3/h左右，与设计相比增加了600m3/h，从实际运行情况来看，冷却塔的能力基本上得到了正常发挥。污循环炉底冷却情况由于近几年高炉工艺发生了变化，对送水温度的要求也越来越高，尤其在夏季比较突出，送水温度时常满足不了用户的要求。因此需要通过对清循环、污循环冷却塔进行冷效测试，来确定冷却塔在现在情况下能力是否可以进一步提高，或进行哪些改造提高冷却能力，来满足生产的需要。4测试情况本次测试一共进行了2轮。第一轮时间从2000年2月14日到2月28日，主要是针对冬季以及春季期间的冷却塔运行工况进行测试。第二轮时间从2000年7月3日到7月11日，主要是针对夏季高温季节中的冷却塔运行工况进行测试。本次研究测试了冷却塔进、出水温，大气湿球温度等运行参数，运用冷却水量以及冷却水温对比法进行计算从而对冷却塔的能力进行评价（这在《冷却塔系统测试规范》中对冷却塔的性能评价上是允许的）。本次研究没有对冷却塔进行热力特性性能的测试以及计算评估，也没有对冷却塔的漂水率、散热特性以及噪声做进一步的评价。本次科研的测试时间间隔为24h，一天1次，数据见附录。5数据计算5.1清循环（第一轮）（表1）项目设计工况实测工况进塔空气干球温度度℃进塔空气湿球温度度℃28.29.97进塔水流量（t//h）1800进塔水温℃33.33出塔水温℃3327.00风机轴功率(kww)7268.4进塔空气流量(tt/h)2186.3汽水比1.21注：汽水比是根据设计工况中的进塔空气流量与进塔水量的比值求得而成。计算实测进塔空气流量Gt和气水比λtGt=1/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=2149.2/1710=1.26说明：空气比容与空气密度数值基本无变化，因此在计算中忽略。根据实测工况参数由辛普逊积分法计算特性数Ω't=2.22根据计算出的Ω't和λt在修正气水比计算图上求得b点，过b点作平行于设计塔热力性能曲线Ⅰ的直线Ⅲ，直线Ⅲ与工作特性曲线Ⅱ相交于C点，其相应的气水比λc=1.203.03.02.52.0ΩⅡI图2图1图2图1bⅢc0.80.91.01.52.0λ评价计算：ηsQ=Gt/Qdλc=2149.2/（1800×1.20）×100%=99.5%5.2污循环（第一轮）（表2）项目设计工况实测工况进塔空气干球温度度℃进塔空气湿球温度度℃28.29.97进塔水流量（t//h）800840进塔水温℃20.17出塔水温℃3618.86风机轴功率(kww)18.416.6进塔空气流量(tt/h)928汽水比1.16计算实测进塔空气流量Gt和气水比λtGt=1/31/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=911/840=1.07说明：空气比容与空气密度数值基本无变化，因此在计算中忽略。根据实测工况参数由辛普逊积分法计算特性数Ω't=1.66根据计算出的Ω't和λt在修正气水比计算图上求得b点，过b点作平行于设计塔热力性能曲线Ⅰ的直线Ⅲ，直线Ⅲ与工作特性曲线Ⅱ相交于图2C点，其相应的气水比λc=1.05图22.01.51.0Ω2.01.51.0ΩⅡIbcⅢ0.80.91.01.52.0λ评价计算：ηsQ=Gt/Qdλc=896/（800×1.05）×100%=106.67%5.3清循环清循环（第二轮）（表3）项目设计工况实测工况进塔空气干球温度度℃进塔空气湿球温度度℃28.227.8进塔水流量（t//h）18001800进塔水温℃33.71出塔水温℃3331.11风机轴功率(kww)7267.5进塔空气流量(tt/h)2186.3汽水比1.21计算实测进塔空气流量Gt和气水比λt1/31/32186.3（70/72）1/3=2164.2（t/h）λt=Gt/Qt=2164.2/1800=1.20说明：空气比容与空气密度数值基本无变化，因此在计算中忽略。根据实测工况参数由辛普逊积分法计算特性数Ω't=2.10图3根据计算出的Ω't和λt在修正气水比计算图上求得b点，过b点作平行于设计塔热力性能曲线Ⅰ的直线Ⅲ，直线Ⅲ与工作特性曲线Ⅱ相交于C点，其相应的气水比λc=1.19图3图33.02.52.03.02.52.0ΩⅡIbⅢc0.80.91.01.52.0λ评价计算：ηsQ=Gt/Qdλc=2164.2/（1800×1.19）×100%=101.3%5.4污循环（第二轮）（表4）：项目设计工况实测工况进塔空气干球温度度℃进塔空气湿球温度度℃27.8进塔水流量（t//h）28.2840进塔水温℃80032.3出塔水温℃3631.7风机轴功率(kww)18.416.1进塔空气流量(tt/h)928汽水比1.16计算实测进塔空气流量Gt和气水比λtGt=1/31/31/3（t/h）λt=Gt/Qt=887/840=1.06说明：空气比容与空气密度数值基本无变化，因此在计算中忽略。根据实测工况参数由辛普逊积分法计算特性数Ω't=1.44根据计算出的Ω't和λt在修正气水比计算图上求得b点，过b点作平行于设计塔热力性能曲线Ⅰ的直线Ⅲ，直线Ⅲ与工作特性曲线Ⅱ相交于图4C点，其相应的气水比λc=1.10图4图42.01.51.0Ω2.01.51.0ΩⅡIbcⅢ0.80.91.01.52.0λ由附件提供的规程式进行评价计算ηsQ=Gt/Qdλc=887.6/（800×1.10）×100%=100.86%6评价结论6.1清循环冷却水主要冷却炉体部分，回水温度受环境温度影响不大，从数据可以看出，冬季由于环境温度较低，因此出水温度要比夏季略低一些，但不影响冷却塔的运行。清循环冷却塔从计算结果来看，冬季评价指标与夏季评价指标均达到了95%以上，也就是说，清循环冷却塔实测冷却能力达到了设计要求。6.2污循环系统冷却水主要是冷却炉底部分，由于冷却水直接环境接触，因此受环境温度影响较大，冬季与夏季回水温度相差较大，对冷却塔冷却能力的发挥带来一定影响。从评价指标来看，污循环冷却塔已达到了设计的要求，评价指标均达到了95%以上，并且冬季达到了106.67%超过设计要求。6.3污循环只有50%的水量进行冷却，由于近几年用户生产工艺的变化，对送水水温要求也越来越高，尤其在夏季这种矛盾比较突出。因此建议在条件允许的情况下增加一到两座冷却塔，以增加冷却水量，提高冷却塔的冷却效率，来满足生产的需要。7附录7.1第一轮：（2月14日-2月28日）（表5）日期14日15日16日17日18日19日20日21日22日23日24日25日26日27日28日清循环进水温度℃363634323635363232353430303230出水温度℃27.628.426.126.429.926.326.927.627.227.22625.626.427.326.1湿球温度℃9987.5119.59.510.513156.58.51012.510温差℃8.47.67.95.66.18.79.14.44.87.884.43.64.73.9污循环进水温度℃1718181820202022.523251919202320出水温度℃15.517.216.617.219.218.719.320.921.42418.71717.620.919.3湿球温度℃9987.5119.59.510.513156.58.51012.510温差℃1.50.81.40.80.81.30.71.61.610.322.42.10.77.2第二轮：（7月3日-7月11日）（表6）日期3日4日5日6日7日8日9日10日11日清循环进水温度℃34.133.833.133.433.533.634.234.733出水温度℃31.431.130.53131.13131.731.930.3湿球温度℃2827.427.52728.528.127.22927.5温差℃2.72.72.62.42.42.62.52.82.7污循环进水温度℃32.332.1323