冷却塔的节能环保成效评估范文

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冷却塔的节能环保成效评估

采用自然通风冷却塔，在机械通风冷却塔中采用低流阻的填料，逆流塔降低淋水密度，横流塔减少填料在气流向的宽度，闭塔加大管间距，都能够有效节能，但以增加占地面积和投资为代价。在某些工业项目中，由于生产工艺的原因，冷却水来自高塔，因此具有足够高的余压，如果能将这部分能量加以利用，也可以起到节能的效果，因此就出现了用水轮机驱动风机的水轮机冷却塔。其工作流程见图1，带着一定速度和压力的冷却水从输水①进入水轮机②，在蜗壳内形成一定的速度环量，经导叶加速后推动叶轮旋转，这时与叶轮连接的风机③就随之转动;在水轮机内作功后的冷却水再进入布水系统⑤喷淋到填料，完成冷却。在水质较差的场合，还有一种冷却塔也利用了冷却水的余压-中空旋转雾化冷却塔。该塔的主要水气传热传质部分不用填料，而是水雾与空气在空间的直接接触，其核心部件是图2所示的旋转式射流布水器。这种布水器的特殊之处在于它将布水喷头的喷口与水平方向上呈一定的倾角，这样，在冷却水喷射而出的时候，冷却水会给布水器一个反作用力，利用这一反作用力带动布水器旋转。将布水器与风机相连，风机就会随布水器一同转动。

上述两种塔都是利用冷却水的余压驱动风机，省却了原来驱动风机的电能，近年来有较多的应用。但必须指出的是，该方法仅适用于有合理余压的场合，当余压不足时使用上述方法会影响冷却效果，如果为达到要求的水压而用泵增压则得不偿失，此时采用水力与电力混合驱动风机，是既可利用余压又能保证冷效的正确的途径。目前，冷却塔风机的水电混驱技术有待进一步开发与完善。另外，理论与实践都证明，通过在闭式冷却塔加装填料对冷却水进行预冷却，如图3，在冷却任务相同的条件下，不仅可以大幅减少盘管的使用，而且也可减小气侧和液侧的阻力，已成为闭式冷却塔节能降耗的主要方向。

全工况节能冷却系统

在空调和工业系统中，各类用户为响应系统负荷变化的需要，通常都采用多主机配置，冷却塔根据标准工况选型，由多个冷却塔构成冷却塔组成为冷却终端。根据规范及行业经验，空调和工业系统的热力循环按最不利工况设计，而常年则运行于20%～80%负荷间，且由于外界气候条件变化频繁(湿球温度:24h波动5～10℃、空调季波动15℃)而导致负荷波动大，其热力性能随之改变，并直接影响到系统的运行。如果能合理规划和利用冷却塔组，充分利用非设计负荷时冷却能力的余量，则可降低主机能耗，提高系统效率，达到全系统节能降耗最大化的目的，比单独的冷却塔产品节能更有意义。由此，产生了全工况节能冷却系统的概念。该系统改变多主机系统中传统冷却塔与主机一对一联动的对应方式，视冷却为一个独立整体系统，无论环境条件、主机负荷、冷却水流量和热量如何变动，均对所有冷却塔进行相对均匀播水，充分利用全部填料的传质散热面积，通过将水路连通运行和调节风机开启数，可以达到比变频调节更好的节能性价比。

当然，该系统有三项关键性技术，一是变流量下保证全路均匀布水的分配装置;二是为避免气流短路在冷却塔组出风口加装的自力式整流止回风阀;三是不同热负荷及环境干湿球温度条件下，冷却逼近度与风机功耗及冷机COP或工业系统能效比关系的自优化控制及塔组模块运行状态自追踪调整技术的开发。图4为适用于全工况节能冷却系统的冷却塔组。该系统通过精确实时感测末端负荷、循环流量和压力、送风系统参数、以及与之相匹配的主设备的运行参数和冷却系统的运行需求，按优化控制方案实时控制，在系统部分负荷时，为主机提供最理想的冷却水温(而不是设计标况)，达到提高主机COP而降低主机能耗的效果，从而确保全系统处于高效率、低能耗、稳定可靠的最佳工况运行，并实现所有设备运行及能耗状况均可见、可查、可控、可管的易操作、便维护、好管理的智能高效节能控制状态。

环境友好型冷却塔的发展

1低噪声冷却塔

在玻璃纤维增强塑料冷却塔的国家标准(GB7190.1-2008和GB7190.2-2008)中对其噪声和噪声测试方法都有详细描述。其中，对于噪声要求最高的超低噪小型冷却塔的噪声要求为55dB(A)。然而依据2008年出台的GB3096-2008声环境质量标准，按照环境噪声昼间高于夜间、交通干道高于工矿区、工矿区高于居民区的分类标准，连超低噪的小型冷却塔在居民区也只能白天工作，这既不符合冷却塔的使用需求，同时又限制了用户对冷却塔的选择，所以，尽量降低冷却塔的噪声成了开发者和改造者面临的一大课题。冷却塔的噪声产生主要有两大原因:一是电机、风机噪声，二是淋水噪声，其中风机噪声所占比例更大。针对电机、风机噪声，生产厂家多选择使用低噪电机、风机，并且适当地调整风机叶片的角度，实验表明，在风机和电机确定的情况下，适当调整叶片角度可以使冷却塔根据国家标准测试的噪声值最大降低约3dB。针对淋水噪声，冷却塔厂家多数采用加深水盘的策略，还有部分厂家对填料进行了亲水处理，并细化了填料上的波纹，这些措施都在一定程度上降低了淋水噪声。在冷却塔的改造施工中，大型冷却塔多采用建造隔音吸声墙方法，中小型冷却塔多数通过在塔内加装吸音材料或是在风机出口加装消音器和吸音棉来降低噪声，据文献记载，以上方法均具有良好的降噪效果。

2特殊环境下的冷却塔

空气经过冷却塔后的温度和相对湿度都比较高，在雨季、冬季或是一些湿度较大的地区，高温高湿的空气排出时遇到外界冷空气，冷凝产生小液滴，形成了白雾。随着城市的发展，尤其是安装在市中心地区或者机场等特殊区域的冷却塔，必须保证不产生白雾。国内外对于防白雾的技术已有较丰富的研究，主要是采用分段冷却的方法降低出口空气的温湿度，从而避免白雾的产生。在西北干旱的地区，常年风沙严重，裹挟着大量沙土的风进入冷却塔，会影响冷却塔的正常运行甚至造成被迫停机。针对这一问题，现在业内多采用在进风口和出风口加装百叶窗和风阀的办法尽量减少沙土进入冷却塔，也有在水缸中加装排沙装置，定期清理的案例，但实际应用表明这些方式效果不很理想，并未从根本上解决沙土和水的矛盾，所以冷却塔防沙技术还有待进一步开发。防冻是闭式冷却塔使用中比较突出的一个问题。在较寒冷地区，冬季停机之后，如果盘管内排水不畅不净，结冰后很容易冻裂盘管，造成设备事故。要在冬天保护闭塔，首先可以考虑给盘管一个倾角，加装排水阀，冬季停机后主动排水，降低冻裂风险;或者采用耐冻的材料代替金属做成盘管，比如采用工程塑料，不仅可以抗冻，而且有耐腐、阻垢、降噪的作用，但由于管材导热系数的影响，采用小管径以增加换热面积是其发展的方向。图5为一台采用PE-R材料的毛细管网制成的冷却塔，其技术经济性已经具有实用价值。

3间接蒸发冷却系统

间接蒸发冷却系统是20世纪90年代末期开始出现的一种经过二次冷却来降低空气温度的送风技术，其装置图见图6。其基本原理简述如下:二次空气与喷淋水在冷却塔内换热，换热后分别将二者收集起来。一次空气先进入气-气换热器内与换热后的二次空气换热，然后进入水-气换热器，与换热后的冷却水换热，最后从出风口出来成为送风。在实际应用中，可以分两种情况使用以达到最好的效果。①当使用在气候干燥的地区(其干湿球温度相差较大)时，可以直接使用自然界空气直接作为一次空气和二次空气，此时送风的温度基本可以达到当地的湿球温度;②当系统运行在非干燥地区(其干湿球温度相差不大)时，则应使用自然界空气作为一次空气，而选择室内的空气作为二次空气，因为室内空气的湿球温度相对较低，甚至会低于室外环境的露点温度，这样有利于给一次空气进一步去湿降温。使用间接蒸发冷却技术，可以最大程度降低空气的温度，尤其是在干燥的地区，还可以减少制冷剂的使用。因此，间接冷却技术是一种较好的节能环保技术。

节能型和环保型冷却塔的经济社会效益分析

1海水代替淡水冷却产生的社会效益

以一台300兆瓦的火电机组为例，冷却水用量可达36000t/h，按6%的水耗计，如果采用海水冷却塔，意味着不仅节约了36000t/h的淡水循环量，而且每年节约淡水消耗近1892万吨，可以供6.85万户普通家庭使用超过一年的时间。可见海水冷却塔创造的社会效益之巨大。

2利用系统余压带来的经济效益

应用水轮机冷却塔和中空旋转雾化冷却塔，可以利用系统余压，将水的势能转化为风机的动能，节约电能。根据国家标准规定，中小型工业冷却塔的耗电比不大于0.05kW/(m3•h)，其它中小型冷却塔的耗电比不大于0.035kW/(m3•h)，大型冷却塔的耗电比不大于0.045kW/(m3•h)。可利用系统余压的大多为化工行业。如取某化工厂的冷却水用量为7000m3/h，使用大型工业冷却塔，则按照标准耗电量为315kW，因此采用水力替代电力驱动风机，每年可以节约电能为276万度。按工业用电平均1元/度计算，一年约可为企业节约电费276万元。既节省了电力资源，又给企业创造了经济效益，可谓两全其美。

3冷却系统优化对热力系统的贡献

给出了电力行业不同机组在冷却塔出口水温上升1℃时运行经济性的变化，见表1。通过拟合(见图7)得到煤耗量随机组容量成指数型变化，具体关系为:y=582.82ln(x)－1663.7，拟合时R2值为0.9476。煤耗量增加造成效率的降低以及煤耗率和热耗率的增加，对机组运行有不良影响。相反，如果冷却塔的出口温度降低1℃，对于一个350MW的机组来说，可节省煤耗量1808t/a，按照现在煤炭价格600元/吨的价格计算，每年仅燃煤消耗即可节约108.48万元，同时还能提高机组的运行效率0.242%。可见，冷却塔应用于热力系统中，首先要保证系统正常运行，不能仅仅为了降低冷却塔的能耗而影响了系统运行，这样就得不偿失了。所以，推广全工况冷却塔组的应用，从整个热力系统的角度出发才能真正达到节能降耗的目的。

再分析一个某服装企业中央空调的例子。该中央空调系统年运行率为60%，有4台550冷吨(共折8500kW)的冷却机，末端配8台250水吨的冷却塔(按0.035千瓦/水吨基准电耗，共70kW)，8台冷却水泵共240kW，按2.3节所述组成冷却塔组，冷却系统的平均节能率为15%，并且冷却水温平均降1℃，主机节能3%，，则用户年节电:［(70+240)×0.15+8500×0.03］×365×24×0.6÷10000=158.5万度。单位用电均价按1元/度计，则用户年节电效益为158.5万元。按照供电煤耗350g/kW•h转换成554.75吨标煤，则每年共减少2034吨的二氧化碳排放。

结论

冷却塔虽是一个传统的行业，但是肩负节约水资源的重任，发展潜力很大，市场前景广阔，节能、节水空间巨大。尤其是新技术和新思想的应用，不仅给冷却塔行业带来了进步，同时给行业发展提出了新的挑战，更使得冷却塔在系统中能够充分发挥作用，使得系统向资源节约型和环境友好型逐步发展，推动社会的进步。

冷却塔的节能环保成效评估范文

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