冷却塔的防冻措施

根据不同的工艺特点,密闭式冷却塔有的冬季全天运行,有的部分时间段运行,有的几乎不用,但无论哪种情况都需要考虑冷却塔的防冻问题。因此,采取行之有效的防冻措施成为人们关注的焦点。

一、冬季冷却塔结冰的原因及易结冰的部位

1、结冰的原因

(1)当冷却塔周围湿球温度在零下10度时就可能出现结冰。

(2)由于塔填料水负荷分配不均,塔填料周边,淋水孔堵塞处,塔内壁、支承梁柱顺流而下的小水流的存在会结冰。

(3)存在小水流的壁、梁、柱、填料等都是结冰的附着物。

2、易结冰的部位

(1)冷却塔进风口处

冷却塔进风口处是最普遍的也是最容易结冰部位,进风口结冰的主要原因是冷却塔淋水填料外围水量过小,造成顺塔内壁下流的小水流在进风口上缘处或挡水檐边缘处受进塔冷空气的侵袭而结冰。

(2)局部淋水填料和镇料支承梁柱

若全塔热负荷及水量较少,或由于水量分配不均,会造成局部甚至全部塔填料下部结冰;塔填料外围,当淋水密度较小时,冷空气首先由此入侵,最容易形成冻害;在淋水密度较小的其他区域,如水槽堵塞、破损、喷嘴堵塞,溅水碟脱落和不对中等处,也容易造成局部冻害;因淋水填料局部水量过小,沿外围支承梁柱顺流而下,遇入塔冷空气侵袭也容易结冰。

(3)冷却塔顶部

自然通风冷却塔的塔顶刚性环内、外缘,由于水汽积聚,形成冰锥,严重时形成很大的冰块。

3、 结冰的危害

冷却塔结冰对塔的安全经济运行将造成严重威胁。

(1)淋水装置承受大幅度的超载,发生淋水填料坠毁及其支承梁柱塌落,甚至导致局部或整体倒塌的严重事故。

(2)淋水装置、人字柱和通风筒等部位的混凝土构件多次受到冻融循环破坏,大大降低构件的使用寿命。

(3)水结冰后因膨胀产生的冻胀力,可能直接胀破管道、水沟、阀门等设施;土壤冻胀力还可能直接胀破集水池底板、循环水沟的壁和底板等。

(4)由于进风口和淋水填料结冰,直接影响冷却的效果,将造成全年循环水温度提高,从而影响装置的经济效益。由于塔周围地面和塔顶结冰还可能造成意外的人身伤亡或其他事故。

二、  冷却塔防冻措施

1、设旁路水管

旁路水量占冬季运行水量的大部或全部,在冷却塔的进水管上接旁路水管通到集水池,使旁路回水与集水池中原有冷水混合,从而调节了池水温度,使池水温度上升,达到防冻的目的。

2、 蒸汽伴热

由于蒸汽取用方便、冷凝潜热大、温度易于调节,因此,蒸汽伴热也是一种有效的保温及防冻化冰措施,被广泛应用于各种工程建设中。其工作原理是利用伴热媒体散发的热量,通过直接或间接的汽水热交换来补充被伴热体的热损失,达到升温、保温或防冻的要求。用于冷却塔防冻的蒸汽伴热,是从蒸汽管路引一支蒸汽管至冷却塔的集水池,在集水池底部做盘管,蒸汽通过管路进入集水池中蒸汽盘管,通过汽水换热,使池水升温,达到防冻的目的。

3、使用电加热处理

当环境温度只有 0℃左右,可以考虑在管路上或循环水箱上加电加热器或其它热源,来提高闭式冷却塔的表面温度,从而达到防冻的目的。

4、 在冷却塔的进风口设挡水板

在冷却塔进风口一侧塔壁,有相当一部分水沿塔壁流下,在进风口处结冰。为防止这种情况发生,在塔壁内侧设置挡水板,与塔壁成30~45 度角,使沿塔壁流下的水跳入池内,防止进风口一侧塔壁结冰。

5、在冷却塔的进风口悬挂挡风板

冬季运行时,在冷却塔的进风口处悬挂挡风板,防止冷空气侵入塔内,避免了该区域水流受到外界冷空气侵袭,维持了进风口温度,进而消除进风口处的挂冰现象。

6、采用“防冰环”

所谓“防冰环”就是在冷却塔配水系统的外围、进风口内上侧加设环形防冻喷水管,在管子的下部均匀连接若干支管,向塔内喷射热水,这样在冷却塔进风口处形成一道热水幕帘,阻碍冷风进入,同时切割进风口处的冰帘、冰柱,防止其增大。“防冰环”的热水来自循环水给水管。

7、有几座冷却塔时,可将一部分塔停运

将热负荷集中到少数塔上,加大这部分塔的热负荷,或停运风机,提高冷却后水温防止结冰。

8、风机倒转

机械通风冷却塔,除使用上述方法防止塔结冰外,还可以使用风机倒转的方法,定时将热空气从塔的进风口排出塔外,防止塔的进风口结冰,这也是一个有效的办法。风机倒转时间一般不能太长,一次不宜超过半小时,以防风机损坏和影响冷却。

9、 及时调整防冰系统的运行方式

根据冬季气温、机组的热负荷和冷却塔挂冰的情况,及时地调整冷却塔防冻系统的运行方式,调节好各防冰系统的水量分配,以此来保证池水温度和填料水温高于“结冰点”,并使循环水系统在最佳的经济工况下运行。