冷卻塔

冷卻塔是集空氣動力學、熱力學、流體學、化學、生物化學、材料學、靜、動態結構力學，加工技術等多種學科為一體的綜合產物。水質為多變量的函數，冷卻更是多因素，多變量與多效應綜合的過程 ^[2]  。

按通風方式分為：①自然通風冷卻塔；②機械通風冷卻塔；③混合通風冷卻塔 ^[3] 

按水和空氣的接觸方式分：①濕式冷卻塔；②乾式冷卻塔；③乾濕式冷卻塔。

按熱水和空氣的流動方向分：①逆流式冷卻塔；②橫流（直交流）式冷卻塔；③混流式冷卻塔

按應用領域分：①工業型冷卻塔；②空調型冷卻塔。

按噪聲級別分：①普通型冷卻塔；②低噪型冷卻塔；③超低噪型冷卻塔；④超靜音型冷卻塔。

按形狀分：①圓形冷卻塔：②方型冷卻塔。

按水和空氣是否直接接觸分：①開式冷卻塔：②閉式冷卻塔（也稱封閉式冷卻塔、密閉式冷卻塔）。

其他型式冷卻塔，如噴流式冷卻塔、無風機冷卻塔等。

冷卻塔主要應用於空調冷卻系統、冷凍系列、注塑、製革、發泡、發電、汽輪機、鋁型材加工、空壓機、工業水冷卻等領域，應用最多的為空調冷卻、冷凍、塑膠化工行業。具體劃分，如下：

A、空氣室温調節類：空調設備、冷庫、冷藏室、冷凍、冷暖空調等；

B、製造業及加工類：食品業、藥業、金屬鑄造、塑膠業、橡膠業、紡織業、鋼鐵廠、化學品業、石化製品類等；

C、機械運轉降温類：發電機、汽輪機、空壓機、油壓機、引擎等；

D、其他類行業

冷卻塔的作用是將攜帶廢熱的冷卻水在塔體內部與空氣進行熱交換，使廢熱傳輸給空氣並散入大氣中。

一些有用的術語，通常在冷卻塔工業中使用：

水正在開展的與廢氣冷卻塔飛沫。漂移液滴具有與進入塔水的雜質濃度相同。漂移速度通常採用擋板減少類似的設備，所謂的漂流排除，通過空中旅行後必須離開填充和塔噴霧區。

-吹的風冷卻塔，水滴，一般在進氣口開口。水也可能會丟失，在風的情況下，通過濺或噴霧。例如風簾，百葉，飛濺偏轉和水分流調節裝置來限制這些損失。

飽和的氣流離開廢氣冷卻塔。羽流是可見的水蒸汽，它包含了涼爽空氣接觸凝結，好像在大冷天人呼吸的霧。

在某些情況下，冷卻塔可能會產生噴霧或結冰的危害及其周圍地區。請注意，水的蒸發冷卻過程是“純粹的”水，在相反的是漂移的飛沫或水的比例非常小吹的進氣口內。

- 聲音能量冷卻塔排放，並聽取了（記錄）在給定的距離和方向。聲音是對所產生的影響，水質下降的空氣受到球迷的運動，該運動在風扇葉片結構，電機，變速箱和傳動帶。

冷卻塔長時間使用，會滋生細菌，其中典型的細菌是“軍團菌”，這種細菌會造成傳染病，每個冷卻塔周圍800米內都會受到影響。城市的冷卻塔是城市污染的一種主要來源。軍團菌經空氣傳播。空調系統的水箱是軍團菌的理想繁殖地方，可經管道遍佈整座建築物。因此長期在空調室內的人，應特別小心。

1、水在塔內填料中，水自上而下，空氣自下而上，兩者流向相反一種冷卻塔。

2、逆流冷卻塔熱力性能好、分三個冷卻段：

①布水器到填料頂這一空間，此段的水温較高，所以仍可將熱量傳給空氣。

②填料水與空氣熱交換段。

③填料至集水池空間淋水段，水在此段被冷卻稱之為“尾效”。在我國北方水温可下降1-2℃。綜上所述，逆流塔比橫流塔在相同的情況下，填料體積小20%左右，逆流塔熱交換過程更合理冷效高。

3、配水系統不易堵塞、淋水填料保持清潔不易老化、濕氣迴流小、防凍化冰措施更容易。多台可組合設計，冬季以所需的水温水量可合併單台運行或全部停開風機。4、施工安裝檢修容易、費用低，常用在空調和工業大、中型冷卻循環水中。

1、水在塔內填料中，水自上而下，空氣自塔外水平流向塔內兩者流向呈垂直正交一種冷卻塔。常用在噪聲要求嚴格的居民區內，是空調界使用較多的冷卻循環塔。優點：節能、水壓低、風阻小、亦配置低速電機、無滴水噪聲和風動噪聲，填料和配水系統檢修方便。

2、可隨建築形狀隨意構築基礎多台放置，根據所需的水温分別啓動單台或多台冷卻塔。

3、應注意的是：框架要多40%熱交換時要有較多的填料體積，填料易老化、配水孔易堵塞、防結冰不好、濕氣迴流大。橫流塔的優點正是逆流塔的缺點。

採用獨特的噴霧噴嘴安裝在冷卻塔底上部進風處，有噴霧自旋無電機送風和塔頂排風兩種方式。將熱水經噴嘴內旋片時產生內旋流形成細微霧狀化噴出，使霧狀存 在、向上噴順流亦下落逆流兩個冷卻時效。霧化均勻無中空現象，冷卻效果穩定、電能消耗低、漂水率0.01%，不用填料、造價低壽命長，符合 GB7190.1-1997國家標準。使用範圍冶金、食品、化工、高濁、高温、防腐冷卻塔。

1. 封閉式冷卻塔是傳統冷卻塔的一種變形和發展。它實際上是一種蒸發式冷卻塔，冷卻器和濕式冷卻塔的組合，它是卧式的蒸發式冷卻塔，工藝流體在管內流過，空氣 在管外流過，兩者互不接觸。塔底蓄水池內的水由循環泵抽取後，送往管外均勻地噴淋下來。與工藝式流體熱水或製冷劑和管外空氣並不接觸，成為一種封閉式冷卻 塔，通過噴淋水增強傳熱傳質的效果。

2.封閉式冷卻塔適用於對循環水質要求較高的各種冷卻系統，在電力、化工、鋼鐵、食品和許多工業部門有應用前景。另一方面，與空冷式熱交換器相比，蒸發式冷卻塔利用管下側水的蒸發潛熱，使空氣側傳熱傳質顯著增強，也具有明顯的優點。

密閉式冷卻塔（也叫蒸發式空冷器）將管式換熱器置於塔內，通過流通的空氣、噴淋水與循環水的熱交換保證降温效果。由於是閉式循環，其能夠保證水質不受污染，很好的保護了主設備的高效運行，提高了使用壽命。外界氣温較低時，可以停掉噴淋水系統，起到節水效果。推着國家節能減排政策的實施和水資源的日益匱乏，密閉式冷卻塔在鋼鐵冶金、電力電子、機械加工、空調系統等行業得到了廣泛的應用。北方地區冬季氣温通常在零度以下，密閉式冷卻塔的運行防凍問題日益突出，如果解決的不好，可能凍壞換熱管或冷卻塔其他部件。根據不同的工藝特點，密閉式冷卻塔有的冬季全天運行，有的部分時間段運行，有的幾乎不用。但都需要考慮防凍問題。

如果在冬季密閉式冷卻塔不需要運行，停機時，須將噴淋水和內部循環水排空。封閉式冷卻塔，又稱閉式冷卻塔，蒸發冷卻器。

產品簡介： 噪聲低、節能、節水、冷效穩定、維修量少。

產品詳情：

1、節能降温效果好；

2、冷效穩定；

3、工作水壓低、節能高效；

4、噪音低；

5、飄水量小，節水效果顯著；

6、維修量少，減少生產成本；

7、新型噴霧推進通風冷卻塔整體採用積木式的模塊化結構，而且塔身內部的進、出風道在塔體下部隔離，簡化了塔身結構，減輕了塔體重量，同時便於運輸和拼裝。

WGFB冷卻塔的結構：

1、WGFB無填料噴霧冷卻塔採用高效低壓離心霧化裝置（噴頭壓力：0.035MPa）作為冷卻元件取[代了傳統的填料塔的填料和布水裝置，使整塔幾乎成為一個空塔，結構大大簡化。

2、WGFB無填料噴霧冷卻塔在取消填料和布水裝置後，將霧化裝置安裝在進風道上方，水的噴射方向與軸流風機抽吸的冷風同向，同時水有上升和下降兩個過程，冷卻也有順流冷卻和逆流冷卻兩個過程。

3、GFN無填料噴霧冷卻塔是通過霧化裝置將水噴成霧狀，使空氣和水的微小粒狀均勻接觸，而填料塔是通過布水噴頭將水分佈在填料上以膜狀與冷風接觸。

4、GFN塔因填料取消，使塔體載荷大大減小，勿需更多支承梁板，土建結構簡化，節約土建投資 ^[2]  。

提出風機節能控制管理的目的，是實現風機運行閉環自動控制。根據生產的需要預先設定供水温度，由氣候氣象環境對水温的影響、系統換熱條件的改變對水温的影響，用温感探頭的實測值及時反應出來，最終通過調控降温設備的能耗來穩定供水温度，實現自控節能。

通常認為，“變頻調速技術”是完成上述過程的理想方法。但變頻調速技術在循環水冷卻塔風機控制上的運用存在如下侷限性和缺陷：

①“變頻調速技術”可以做到很高的控温精度，但這在循環冷卻水系統卻不很重要。

②變頻器自身的能量損耗（平均運行效率不足90%）影響節能效果。

③變速運行造成風扇葉片攻角改變（迎風角），風機脱離工作點運行使效率降低。

④電機脱離額定轉速的低速運行，以及轉速、扭矩、功耗之間的非線性關係，也使電機的運行效率大為降低。

⑤變頻調速系統價格較為昂貴（每千瓦1000元左右），新建工程和老設備改造都需較大投入。

⑥設計上還必需考慮變頻調速器運行在某些特定轉速時的破壞性共振問題，和變頻調速器產生強電磁污染對其它儀表的干擾等問題。

提出風機安全監控管理的目的，是為了自動檢測出振動、油温、油位的變化數值，並進行顯示和記錄，同時對檢測值超限的風機進行報警和停機，以求達到風機安全平穩運行的目的，減少甚至杜絕風機損壞事故的發生。根據現場管理的實際情況，確定了“風機振動”、“滑油油温”、“減速箱油位”3個參數是保證風機安全最重要的運行參數[3]。又確定了“測量範圍”、“測量精度”、“巡檢時間”等共15項設計參數進行研發製作。該系統於1993年9月在循環水場得到首次試用，命名為“KR-939風機安全監控器”。

該系統運用了多參數組合探頭技術、數字指令編碼技術和計算機網絡管理技術。三參數組合探頭安裝於風機減速箱泊尺固定座上，其探桿直接插入滑油中，將減速箱內的油温、泊位及設備振動值直接轉換為電信號，並遠傳至控制室內的風機安全監控器。每台安全監控器可以用一條四芯電纜掛接8只組合探頭，對8颱風機的運行參數進行實時監控，同時完成數字顯示。超限報警、超限停機等多相功能。經過了多次的試驗和改型設計，已經成功運用於設備生產現場，各項參數達到了預定的設計要求。

上面介紹的兩種測控系統，可以通過一條四芯通訊電纜（RS-422標準串行接口）與1台管理計算機連接，計算機可以是通用型PC機或工控機。當配備相應的組態化監控管理軟件（DCS-900軟件），即可與多台KR-933、KR-939監控器實現聯網控制。與計算機聯網後的風機監控器增加了如下功能：

①同時監控網內所有控制器的測量參數，實現綜合管理。

②修改網內各控制器的設定參數。

③根據各控制器運行參數變化實現系統優化管理。

④進行歷史數據及圖形的記錄，幫助分析，方便查詢。

4.保證風機安全運行

根據現場經驗，處於完好狀態下的風機，其油温、油位、振動曲線的特徵如下：

①油温曲線：從開、停機時刻起逐漸升、降，約1h左右變成一條近似直線的平滑曲線。

②泊位曲線：無論是否開機，都應近似一條水平的直線。

③振動曲線：開機狀態下，圍繞一條虛擬的直線作上下窄幅振盪的不規則曲線。

5.1 大型風機不適合應用KR-933節能控制器

對於大功率少機組風機的循環水場，由於每開停1颱風機，都會對水温產生很大的影響。因而，應用KR-933風機節能控制器無法正常穩定控制水温。如第六循環水場共有3台直徑8.53m、功率160kW的風機，假設安裝風機節能控制器，在設定温度速率允差。温度允差、執行週期等參數時，必然產生極大的矛盾，很難選擇出適當的參數值，最終也達不到節能降耗的目的。這種情況下的風機管理，比較適合採用自動變頻調速系統進行控制管理。也正在進行這方面的準備工作。

5.2 KR-939安全控制系統的油位測量技術還有待改進

KR-939安全監控器仍存在不足，其主要問題是油位監測，由於受惡劣條件的影響，較容易出現熱絲結垢、滑油含水造成斷絲故障。若探頭檢修不及時，還需要進行人工上塔巡檢實測。

加強風機的科學現代化管理，還應在現有的基礎上不斷改進。

1、循環水量在冷卻塔運轉當中，因下列因素逐漸損失：

A 當熱水與冷空氣在塔體內產生熱交換過程中，部份水量會變成氣體蒸發出去；

B 由於冷空氣系藉助機械動力（馬達與風車）抽送，在高風速狀況下，部份水量會被抽送出去；

C 由於冷卻水重複循環，水中之固體濃度日漸增加，影響水質，易生藻苔，因此必須部份排放，另行以新鮮的水補充之。

2、補給水量計算説明：

A 蒸發損失水量（E）

E = Q/600 = （T1-T2）*L /600

E 代表蒸發水量 (kg/h) ； Q代表熱負荷(Kcal/h)；

600代表水的蒸發潛熱(Kcal/h)； T1代表入水温度(℃)；

T2代表出水温度(℃)； L代表循環水量(kg/h)

B飛濺損失水量（C）

冷卻塔之飛濺損失量依冷卻塔設計型式、風速等因素決定之。一般正常情況下，其值約等於循環水量的0.1~0.2%左右。C定期排放水量損失（D）

定期排放水量損失須視水質或水中固體濃度等因素決定之。一般 約為循環水量之0.3%左右。

D補給水量（M）

水塔循環水之補給總水量等於 M=E + C + D

冷卻塔用於空調時，温度差設計在5℃，此時冷卻塔所須之補給水量約為循環水量的2%左右 ^[2]  。

(1)減速機應經常檢查油標油位，潤滑油推薦用22～28號雙曲線齒輪油或90～120號工業齒輪油，夏季用粘度大的油。第一次運轉500小時後將油排空，換新油。

(2)風機、電機、減速機運轉前須按相應產品説明書檢查，特別是電機接線，應按電機廠提供的接線圖接線，有時各方表示不一致，易造成接線錯誤。符合要求後再啓動，啓動順序，由低速到高速。葉片角按樣本規定數值安裝後，如高速運轉電流超過額定值，應停機速與我廠聯繫。調整風機葉片角度符合要求的標準是：A、在各風機葉片距風筒150mm處的上下緣劃線得到上點和下點的高差Δh值，每個葉片的Δh值最大與最小之差不得大於2mm；B、距風筒150mm處葉片上緣的標高值，每個葉片標高值最大與最小之差值不得大於0.002R(R為風機半徑)；C、電機的電流在高速運轉時等於額定值的0.9～0.95。

(3)如循環水、補充水水質差時應採取水質穩定措施，設旁濾器，必要時尚須採取殺菌滅藻措施。

(4)玻璃鋼屬燃燒體，因此冷卻塔維修時不得動用明火，如動用明火則必須採取相應安全措施，並且必須經過消防、安全部門批准，有專職消防人員、消防設施在場。如需要阻燃型玻璃鋼，訂貨時提出，需增加相應費用。

(5)熱力性能、噪聲及振動等技術指標，由機械工業部第四設計研究院對設計負責，冷卻塔生產廠對產品質量負責。如需機械部四院協助監督質量時，可由用户、冷卻塔生產廠與機械部四院三方共同簽訂技術協議。

循環水水質之要求（附水質限定值）

冷卻塔的熱力計算目的有兩個，第一是已知水負荷及熱負荷，在特定的氣象條件下，根據冷卻要求確定冷卻塔所需要的面積；第二是已知冷卻塔的各項條件，在特定的水負荷及熱負荷和氣象條件下計算冷卻後的水温。在工程設計中選用成套供應的冷卻塔時，是按冷卻塔的填料高度、體積、風量及已知條件複核冷卻後水温能否滿足要求。

冷卻塔的計算有很多方法。在實際應用中有些方法雖然精確度較

高，但計算較繁，一般不予採用。機械通風冷卻塔計算採用彭軍焓差法或圖解法較為普遍。在製冷裝置中，直接選用機械通風冷卻塔時，可根據產品樣本中的計算圖表計算。

冷庫房的作用就是建立一個能使易腐蝕品得到貯藏的低温環境，

以最大限度的保持食品原來的質量。所以要把庫房內外影響到庫房温度的熱量全部取走，以保證庫温的穩定。為了保證這一條件，就需要有相應的製冷設備，它所產生的製冷量應和引起庫温波動的庫內外各大小，以此為根據再選配製冷壓縮機和輔助設備等。

冷庫房的冷負荷在一年四季中並不是恆定的，其大小受到室外氣温，食品冷卻加工工藝要求，冷加工產品的數量，以及操作管理方式等諸因素影響。因此，在一般情況下，先計算出各冷間冷負荷的最大值，然後在確定庫房冷卻設備負荷時，再根據不同情況，對有些冷間的冷負荷乘以不同的係數進行修正。

1、冷卻塔專用電機功率：0.25kw-30kw。

2、冷卻塔專用皮帶減速機規格：150T/h-1000T/h。

3、冷卻塔專用行星減速機規格：3.0KW-30KW。

4、冷卻塔專用鋁合金風機規格：600mm-600000mm。

5、冷卻塔填料：PVC斜波紋填料規格：125、200、230、250、300。斜波紋方塔填料：1000mmX500MM、1200MMX500MM。

6、點波紋方塔填料：規格：1000mmX500MM、1200MMX500MM。

7、冷卻塔專用收水器：材質：聚氯乙烯（PVC）、玻璃鋼（FRP）。

8、冷卻塔專用擋風板：規格：50T/h-1000T/h。

因冷卻水大多數含有鈣、鎂離子和酸式碳酸鹽。當冷卻水流經金屬表面時，有碳酸鹽的生成。另外，溶解在冷卻水中的氧還會造成金屬腐蝕，形成鐵鏽。由於鏽垢的產生，冷卻塔換熱效果下降。嚴重時不得不在殼體外噴淋冷卻水，結垢嚴重時會堵塞管子，使換熱效果失去作用。研究的數據顯示水垢沉積物對熱傳輸的損失影響巨大，隨着沉積物的增加會造成能源費用的加大。即使很薄的一層水垢就要增加設備中結垢部分40%以上的運行費用。保持冷卻通道中不含礦物沉積物可以很好的提高功效、節約能源、延長設備的使用壽命，同時節約生產時間和費用。

長期以來傳統的清洗方式如機械方法（刮、刷）、高壓水、化學清洗(酸洗)等在對設備清洗時出現很多問題：不能徹底清除水垢等沉積物，酸液對設備造成腐蝕形成漏洞，殘留的酸對材質產生二次腐蝕或垢下腐蝕，最終導致更換設備，此外，清洗廢液有毒，需要大量資金進行廢水處理。針對上述情況，國內外努力研製對金屬腐蝕性小的清洗劑，而研發成功的有福世泰克清洗劑。其具有高效、環保、安全、無腐蝕的特點，不但清洗效果良好而且對設備沒有腐蝕，能夠保證冷卻塔的長期使用。

①塗刷底漆：

冷卻塔表面處理驗收合格後，在6小時內塗刷已經調製好的環氧底漆，底漆起着承上啓下的作用，與基體有優異的附着力，第一道底漆塗刷前，應用棉紗蘸汽油首先將冷卻塔表面擦洗乾淨，除去冷卻塔表面的雜物和浮塵， 底漆要求均勻一致，無流淌、無漏塗、無針孔、無氣泡，冷卻塔表面漆膜要光滑，薄厚一致。漆膜厚度25～35um。底漆用量80～90克/m2。

轉彎處、陰陽角要多刷一遍。塗刷時，立面要先上後下、先左後右、先難後易、縱橫交錯塗刷。待第一道底漆自然固化後，冷卻塔表面除出雜物和浮塵，即可用同樣的方法塗刷第二道環氧煤鱗片底漆。第二道底漆的厚度35～40um，用量100克/m2左右。

混凝土冷卻塔表面坑凹不平處、裂縫和漏點應用環氧樹脂膩子填補找平，然後在進行塗刷第二道環氧煤玻璃鱗片底漆的塗刷。

②塗刷中間漆：

待環氧底漆自然固化24小時基本乾燥後，經驗收合格，即用同樣的塗刷方法塗刷環煤玻璃鱗片中間漆，每道塗料用量110～125克/m2，漆膜厚度為45um，並保證無針孔、無流淌、無漏塗，冷卻塔表面應平整、均勻、豐滿，光澤一致

③塗刷面漆：

待中間漆徹底乾燥，並檢驗合格後，除去冷卻塔表面浮塵，即可塗刷第一道環氧煤玻璃鱗片面漆，用量100～125克/m2，漆膜厚度40～50um；待第一層面漆乾燥後，依次塗刷第二道面漆，厚度為80～100um，最後一道面漆是關鍵的一道工序，塗刷時一定要保證漆液豐滿、顏色均一、光滑平整，有一定的光澤，外觀美觀一致。

冷卻塔的材料一般以碳鋼、不鏽鋼和銅為主，其中碳鋼材質的管板在作為冷卻塔使用時，其管板與列管的焊縫經常出現腐蝕泄漏，泄漏物進入冷卻水系統會造成污染環境及物料的浪費。

冷卻塔在製作時，管板與列管的焊接一般採用手工電弧焊，焊縫形狀存在不同程度的缺陷，如凹陷、氣孔、夾渣等，焊縫應力的分佈也不均勻。使用時管板部分與工業冷卻水接觸，而工業冷卻水中的雜質、鹽類、氣體、微生物都會構成對管板和焊縫的腐蝕。研究表明，工業水無論是淡水還是海水，都會有各種離子和溶解的氧氣，其中氯離子和氧的濃度變化，對金屬的腐蝕形狀起重要作用。另外，金屬結構的複雜程度也會影響腐蝕形態。

針對冷卻塔防腐問題，傳統方法以補焊為主，但補焊易使管板內部產生內應力，難以消除，可能造成冷卻塔管板焊縫再次滲漏。現西方國家多采用高分子複合材料的方法進行保護 ^[2]  。

2021年8月，國家能源集團國電電力勝利電廠冷卻塔被認定創造“最高冷卻塔”吉尼斯世界紀錄。 ^[4]