消雾节水冷却塔技术在工业循环水中的应用

消雾节水冷却塔技术在工业循环水中的应用

代永强

国家能源集团榆林化工有限公司  陕西榆林  719300

摘要：循环冷却水系统是冷却塔装置中的一项关键技术，能够有效促进整体冷却塔装置的运行效率以及质量，确保装置处于平稳的运行状态。但是冷却塔的出风口经常出现白烟，对周边生态环境造成不利影响的同时，还会腐蚀冷却塔装置。本文将对消雾节水冷却塔技术进行深入分析，并对其在工业循环水中的应用进行探究。

关键词：消雾节水冷却塔技术；工业循环水；应用；

前言：冷却塔是一种经常被应用与工业生产期间热力设备，其主要运用热质交换的原理散开在高温冷却水中的热气，达到降低冷却水温度的目的。但是实际应用期间，冷却塔受空气中的湿度影响，会对周边环境造成一定的影响，同时其中排出的溶解盐等物质具有腐蚀装置的作用；北方寒冷天气下，将会产生大量的白雾凝结，降低视野可见度，导致影响飞机的正常飞行，并且还会产生较大的水资源消耗。因此，需要对工业循环水的冷却塔进行消雾处理，保障增强冷却塔装置效率的同时，加强装置的节水新能，优化技术水平，为工业的发展创造健康的环境。

1.消雾节水冷却塔

1.1消雾节水冷却塔技术

这项技术主要以现代空气动力学为工作依据，在冬季运行时，可在消雾填料的作用下，与水平风门和垂直风门进行配合，确保冷空气在热交换期间不会与水接触，让吸收热量后直接形成干热空气，进入气室发挥作用。此外，外界干冷空气在湿式部分的作用下，在与水的直接接触中形成高饱和的湿热空气后进入气室。湿热空气与干热空气在气室中，受冷却塔以及风机的作用混合，形成不饱和空气，切实减少水雾的产量。

1.2消雾节水冷却塔工作原理以及整体结构

通过观察水雾形成原理可知，混合水气与大气时，若不经过湿空气过饱和区域、未处于湿饱和空气曲线上的状态点时，运行期间都不会出现水雾现象；若条件相反的话则会导致产生大量水雾。湿空气的状态主要由温度、湿度以及大气压等因素有关，由于大气压属于环境外界条件，因此大气压基本不变。因此为消除水雾现象需要控制湿空气中的温度以及湿度，通过这一方式能够有效减少冷却塔出风口的水雾现象。

若温度处于较低的状态，冷却塔易产生大量水雾，相关人员可结合实际情况，调整其水平、垂直风门以及配水阀。水分经过消雾型空冷器的作用后流入水池，降低温度；干冷空气在空冷器的作用下将会增加温度，制成干热空气，不会改变空气湿度。湿冷部门中的喷淋水在填料区内和冷空气蒸发换热后，淋入水池，变成湿热空气。在气室中完成干热空气以及湿热空气的混合，经过风筒排出混合空气，最终与大气混合。从风筒排出的混合空气基本不饱和，因此不会出现水蒸气凝结的现象，真正实现了控制或消除水雾的目的。为提升冷却塔装置的换热性能，需要保障空冷器装置具有充足的换热面积，在较高的导热系数下，保持适当的气流阻力，实现冷却塔的消雾节水性能。

1.3应用优势

第一，在装置消雾模块的作用下，可有效减少水雾的含量，降低水循环期间蒸发的水分，实现装置的节水目标。根据调查报告显示，这样操作可有效较少1.4万吨的水资源消耗。第二，基于循环水对装置的腐蚀性特点，会对冷却塔的钢结构产生较大的损害。在消雾板块的作用下可缩小循环水雾气覆盖面积，达到控制装置腐蚀效率的目标。第三，冬季寒冷天气下，木结构横流塔在运行期间将会伴随大量水雾，导致周边环境能见度下降，对附近道路的交通安全造成一定的制约，通过应用消雾模块，可大幅缓解这一现象[1]。

2.消雾节水冷却塔在工业循环水中的应用

2.1干湿区串联型消雾节水冷却塔

这种装置的结构运行原理主要如下：大气进入冷却塔后，在湿区与冷却水进行热质交换，之后形成较为饱和的湿空气；在换热器作用下，被内部空气加热，可显著降低空气中的相对湿度，之后经过风筒排出塔外后与大气混合，这一过程基本不会与饱和空气线出现相交的情况，因而可有效避免产生白烟。这种结构的消雾节水冷却塔能够让饱和湿空气在换热器的作用下被均匀加热，这样能够大幅提升消雾作用的均匀性；但同时，这一结构的装置在节水率相同时，在干区占据较大的比例，因此这种装置需要多增加一项水泵扬程[2]。

位于内蒙古鄂尔多斯杭锦旗的亿泰化工有限责任公司，基于当地水资源较为紧缺，因此工业用水价格相对较高，需要提升装置的节水性能。该公司引进了六台冷却水流量每小时为5000立方米的冷装置，装置消雾点干球温度为5摄氏度，相对湿度超过90%,每年可实现缩减15%的水资源浪费，在供水与回水之间仅有10摄氏度左右的温度差异。在这种干湿区串联消雾节水冷却塔的应用下，该企业每年的节水量约有45万吨，在水资源严重紧缺的西部地区，为其他行业树立了良好的发展目标。

2.2干湿区并联消雾节水冷却塔

这种结构的冷却塔装置作用原理如下：装置湿区在运行期间产出将近饱和的湿空气，待其与等湿加热后，与干区中的空气混合，由此实现空气中相对湿度的降低，之后将其通过风筒排出室外与大气相混合。风筒排气与大气混合的过程中不会发生与饱和空气线相交的现象，因此有效控制白烟的产生。这种类型的消雾节水冷却塔在运行期间需要加强对干湿区空气混合的均匀性控制，因此要加设空气混合装置，保障混合效果的均匀性，避免最后排至室外的空气发生局部白雾问题。同时，也要在冷却塔装置中增加水泵扬程，这样能够保障设备干段与空气之前充分的接触，更好的实现降温的目标。

PTA工厂位于大连长兴岛的恒力石化产业园区内，该单位引进了共三十八台冷却水流量每小时为5500立方米的干湿区并联消雾节水冷却塔，设备消雾点干球温度同样为5摄氏度，相对湿度约为90%，全年平均节水率超过15%，运行期间，可灵活转换消雾功能与非消雾功能，处于夏季高温条件下，可有效增强装置的冷却能力，同时无需提升风机或水泵等装置的电力资源消耗；而冬季寒冷天气下，则可正常运行设备的节水以及消雾模式[3]。

2.3冷凝式消雾节水冷却塔

这种结构的冷却塔结构运行原理主要如下：在湿区收水器上部设置一层冷凝模块，在其中建立与外界干冷空气连接的通道，然后经由另一个通道将湿区的将近饱和湿空气排出；这种湿空气排出后将会引入外界的干冷空气，经过冷却成为饱和气体，将多余水分凝结成水蒸气状态，完成湿式区域的作用；而干部区域空气经过加热后，与湿部空气混合，期间也不会与饱和空气线相交出现白烟的现象。冷凝式消雾节水冷却塔由于在收水器上方设置了PVC材质的冷凝模块，导致出现较大的通风阻力，在同样水平的冷却负荷情况下，需要更大的塔体以及风机功率，以至于节水率相对较低；但是这种装置可良好适用于多种水质，并且无需增加水泵扬程。神华宁煤集团主要采用此种冷却塔，冷却水每小时总流量为4000立方米，消雾点干球温度为6.2摄氏度，相对湿度超过90%，全年平均节水率超过18%。

结束语：消雾节水冷却塔技术在石油、煤炭以及电力等工厂循环水厂中的应用，能够大幅减少水损失，提升水资源的利用效率。实现节水目标的同时，避免雾气对环境的不利影响，为工业节水以及消雾提供了新的发展渠道。但是这种冷水塔与传统设备相比需要加设风机或水泵，相关单位需要合理考虑耗电量以及节水收益的平衡。

参考文献：[1]赵延春,程菲,潘欣全,刘忠超,赵元宾.湿式冷却塔消雾节水技术及其评价方法综述[J].山东电力技术,2021,48(06):56-63+80.

[2]张子倩,张早校,张强.干湿联合冷却系统技术发展现状及展望[J].化工进展,2021,40(01):21-30.

[3]马立卫,李成.节水消雾技术在某煤化工项目循环水冷却塔系统改造中的应用[J].煤炭加工与综合利用,2018(06):55-59+72+9.