目前已经被淘汰的冷却塔型这里不再介绍,现还在使用的塔型,分类如下。
按通风方式分有:
- 自然通风冷却塔
- 机械通风冷却塔
- 混合通风冷却塔。
- 湿式冷却塔;
- 干式冷却塔;
- 干湿式冷却塔。
- 逆流式冷却塔;
- 横流(交流)式冷却塔;
- 混流式冷却塔。
为满足热水冷却需要的空气流量,塔内、外要有足够的压差,但塔内、外空气密度差是有限的,因此自然通风冷却塔必须建造一个高大的塔筒。填料断面气流速度一般为1.0~1.2m/s,比机械通风冷却塔气流速度要小。逆流方式冷却效果高,但通气阻力相对也大,所以填料体积小。填料有点滴式和薄膜式之分,现在大多采用薄膜式填料。
这种填料的特点是,水淋过填料时,水的表面积比较固定;在水量增大时其表面积没有多大变化,所以其淋水密度不宜太大,一般采用6~8(t/(Mh))。在高温、高湿地区,气压较低,形成同样的过塔气量,需要更高的塔简,所以对建造这种塔不利。自然通风湿式冷却塔建造费用高,运行费用低,随着国际上石油价格的提高,机械运行费用相应增加,自然通风冷却塔就显得更经济,因而被采用的愈来愈多了。
这种增施工场地不互相干扰,有利于施工。运行管理方便,但防冰冻性能不如逆流培,总造价一般比逆流塔低,但运行费用高。
囹4是一种自然通风和机械通风共同作用的冷却塔在自然通风逆流式冷却塔底部,加装鼓风机以辅助塔简通风。瑞舍吉-·考垂(R_Cottrell)公司设计的这种塔,高度为同容量自然通风速流塔的1/2,底部直径为其2/3,负荷小时可以不开风机。
英国因斯“B”(Ince B)电厂1000MW机组的辅助通风冷却塔,见图5,塔筒高116.4m,底部直径93.5M,出口直径53m,填料像横流式冷却塔一样,放在塔简外边,35个轴流风机布置在塔简和填料之间,风机直径7.9m。填料高13m,进深6m。此塔冷效相当于3个同尺寸的自然通风冷却塔,而造价较自然通风塔低15%,但加上30年运行费就不便宜了。
机械通风湿式逆流冷却塔分鼓风式和抽风式两种。鼓风式塔从塔底部进风口用风机向塔内鼓风,现使用不多,其原理同抽风式,不再介绍。抽风式塔如图6所示,较大型的机械通风逆流式冷却塔,一般是多座(格)塔连成一排,每格塔成正方形或矩形,从两面进风。只有在单个塔时才作成圆形,如一些较小型(水量小于 1000T/h)的玻璃钢冷却塔。
热水通过上水管进入冷却塔,通过槽式或管式配水系统,使热水沿塔平面成网状均匀分布,然后通过喷嘴,将热水洒到填料上,穿过填料,成雨状通过空气分配区(雨区),落入塔底水池,变成冷却后的水待重复使用。空气从进风口进入塔内,穿过填料下的雨区、与热水成相反方向(逆流)穿过填料、通过收水器、抽风机、从风筒排出。淋水密度一般为q=12~15t/(mh)。过大的淋水密度,尤其在使用薄膜式填料时,会引起阻塞现象、气流阻力突然急剧增加。通过填料断面的风速V=2.2~3.0M/S。风速也不宜太大,不然会带来大的风吹损失及阻力。 2. 8M/s风速会将直径0.5mm,相当于小斜雨的水滴吹走,薄膜式填料风速可以大一些,点滴式填料则风速应小一些。进风口面积和填料断面面积之比取0.5~0.6为宜。
多风机冷却塔即一座塔上安装多台风机,如图所示为一座多风机横流式冷却塔,也可以用于逆流式。塔平面形状一般为圆形,也可以是长方形。其原理与单风机塔相同。这种塔的优点是,占地小,投资少,包括低的建筑费用及管理费用。风机之间对热羽流有相互促进作用,因而羽流上升高度大、不易形成热空气向进风口回流。由于风机的互相干扰、总的抽风量减小。
干式冷却难的热水在散热翅管内流动,靠与管外空气的温差,形成接触传热而冷却。所以干式冷却塔的特点是:
①没有水的蒸发损失,也无风吹和排污损失,所以干式冷却塔适合于缺水地区,如我国的北方地区。因为没有蒸发,所以也没有但空气从冷却塔出口排出所造成的污染。
②水的冷却靠接触传热,冷却极限为空气的干球温度效率低,冷却水温高。
③需要大量的金属管(铝管或钢管),因此造价为同容量湿式塔的4~6倍。因干式冷却塔有后两点不利因素,所以在有条件的地区,应尽量采用湿塔。干塔可以用自然通风,也可以用机械通风。以火电厂常用的干式冷却塔为例,分为间接冷却和直接冷却两类。间接冷却是指用冷却塔中冷却后的水,送往凝汽器中冷却由汽轮机井出的乏汽。直接冷却是指不用凝汽器,将汽轮机排出的乏汽,用管道引人冷却塔直接冷却,变为凝结水,用水泵送回锅炉重复使用。
海勒(Heller)系统间接空冷干式自然通风冷却塔。它的特点是使用喷射式凝汽器,汽轮机排出的乏汽与从冷却塔来的冷水,在凝汽器内直接混合,因此端差很小。混合后的水,约2%送回锅炉,其余的水送到冷却塔冷却。因冷却水和锅炉水为同一种水,所以对水质要求高。另外一个特点是,经冷却塔冷却后的水仍有较大的余压,在送人凝汽器以前,先用小型水轮发电机口收能量。
散热器放在塔简的外边,类似湿式横流塔。散热器也可以像湿式逆流塔一样放在塔筒里面,但为了排走散热器中的水,散热器不是xx水平布置,而有一定的坡度。另外一种间接空冷塔,使用表面式凝汽器,乏汽和冷却水互不相混。
散热器用翅片管或螺纹管,材质为钢或铝。管断面为椭圆形或圆形。
直接空冷塔如图10所示。从汽轮机排出的乏汽,通过管道直接送入冷却塔内的散热管,用风机通风冷却成凝结水,不要凝汽器,所以称直接空冷。因为是将蒸汽直接送人散热管,而不像间接空冷送人冷却塔的是热水、因蒸汽体积比水大得多,所以送汽管特别粗,直径约为间接空冷的三倍多。另外,输汽管道不能漏汽,不然就会直接影响汽轮机真空,降低出力。
这种塔为湿式塔和干式塔的结合,干部 在上、湿部在下。也有的塔四面进风,相对两边为湿部;另外两边为干部。采用这种塔的目的,部分是为了省水,但大多数是为了xx从塔出口排出的饱和空气的凝结,因而造成塔周围的污染。图12为德国某电站的干湿式冷却塔。
如图11所示,从塔下部湿段排出的湿空气,在同塔周围的冷空气接触后,即变成过饱和的空气而凝结,形成雾,造成污染。如果像图中那样,塔上部用干段,则由塔下部湿段排出的饱和湿空气,流经干段时,会被加热而变成不饱和的空气,因而出塔后不会凝结。
如图13所示为干湿式塔的排放空气状态变化情况的示例。图中弯曲线为相对湿度。①为塔周围大气状态。
②为湿塔时,从塔出口排出的湿空气状态,由于过饱和,水蒸气凝结形成雾。
③为干湿式塔中,湿段出口的空气状态。
④为干段后的空气状态。
可以看出,从①变到④时,空气含湿量不变,只是温度升高。然后与从温段来的空气混合,变为状态⑤,从塔出口排出。相对周围空气状态。⑤点空气状态处在非饱和区,所以从干湿式塔排出的湿空气不会结雾,这就是加干段的作用。干段水量一般为总水量的20%~25%。
一种喷流式冷却塔。为美国贝尔其莫尔·艾尔科伊尔(Baitore Airced)公司所设计。热水通过压力喷嘴喷向塔内,成为散开的喷流体,同时将大量空气带入塔内,热水通过蒸发和接触传热将热量传给空气,冷却后的水落人集水池,空气通过收水器后排出。这种塔不用填料和风机,因而没有风机噪声。处理水量可从每小时几吨到几百吨。