逆流式风机冷却塔冷却效果不佳原因分析及处理

高永春 覃家忠

摘 要：简要介绍广西钢铁气体厂2#40000Nm?/h制氧机组风机冷却塔结构及工作原理，分析其冷却效果不佳的原因，追根朔源，针对故障隐患及各影响因素采取了针对性的措施，显著提高风机冷却塔冷却能力，促进机组节能降耗。

关键词：冷却塔;冷却效果;故障。

1、风机冷却塔简介

2#40000Nm?/h制氧机组风机冷却塔为钢筋混凝土框架逆流式冷却塔，共设三台风机提供空气流动的动力源。其冷却原理是将机组冷却回水均匀喷撒至散热填料表面，散热填料增大水滴与空气的接触面积和接触时间，当水滴和空气接触时，一方面由于空气与热水的直接传热，另一方面由于水蒸汽和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，利用蒸发吸热的原理，将水中的热量带走，从而达到降温的目的。经冷却后的水进入水池，利用循环水泵将其传送至机组各冷却器中吸收热量，循环水经换热后再次回到冷却塔冷却，形成循环冷却系统。

2、故障现象

2#40000Nm?/h制氧机组投产运行一段时间后，发现循环水供水温度为28.6℃，而同期1#40000Nm?/h制氧机组循环水供水温度仅为27.4℃。两套机组的循环水冷却系统——逆流式风机冷卻塔的结构一样，而供水温度不同，初步判断，循环水系统某个环节肯定出现了异常，设备冷却效果不佳导致机组的能耗居高不下。

对主体设备进行检查并未发现异常，停机之后进入冷却塔内部仔细检查，发现：1.三台冷却塔内部布水总管均有明显下沉并且管托处管道受挤压而破损;2.布水支管不再处于水平状态，而是随着主管的下沉呈现出与主管连接端低、末端高的状态;3.由于布水管下沉、布水不均匀，支管与主管连接端下方受水流冲击大，部分填料已经破损、变形。冷却塔布水不均匀、填料受损是导致机组供水温度偏高的直接原因。

3、布水主管下沉原因分析及处理

3.1 原因分析

布水管在冷却塔内部仅承受水及自重向下的力，设计已经留有足够裕量，并没有大到可以迫使主管下沉并且破损的程度，而在冷却塔外，布水主管与冷却塔上水管法兰连接，到现场查看后发现机组回水总管管托还未灌浆，并且支撑管道的是安装时调整管道水平的H型钢、槽钢等，这些支撑件由于管道充满水后重量倍增无法继续支撑而变形，进而导致回水总管下沉，冷却塔上水管随着回水总管的下沉而下沉，进而对塔内布水总管施加一个向下的力，这是导致布水总管、支管下沉的原因。系统上水前冷却塔布水管处于水平状态（如图1），布水均匀，当主管下沉时带动支管向下变形，首尾两端高度差为δ，这导致水流由A喷头到D喷头逐渐减小（如图2），即布水系统无法均匀布水。长此以往不仅无法最大限度地发挥出冷却塔的冷却能力，导致机组能耗高，而且导致布水管在应力的作用下进一步破损的概率大大增加。

3.2针对性处理措施

首先拆开上水管与布水主管连接法兰，使塔内管道处于自由状态，然后将受损的布水主管修复，恢复布水主管、支管的水平度并可靠固定，再将回水总管顶起来，使上水管法兰与布水主管法兰重合，恢复法兰连接，最后将回水主管各个管托灌浆，实现管托可靠支撑。进一步检查确认，更换塔内变形、受损的填料，保证有效换热面积。

4.其他潜在因素分析及处理

4.1回水总管挠度大

由于回水总管管托没有位于各上水管的正下方，当管托灌浆完成后，假设基础无下沉，当机组正常运行、管道充满水后，各上水管处重量增大，向下作用于回水总管，会导致回水总管发生轻微变形，具体表现为各上水管下沉，虽然下沉量不大，但由于各连接处均为刚性连接，同样会造成布水总管受管托挤压而变形甚至破损。

现以一段回水总管（两个支架A、C之间）做受力分析及挠度计算（如图3），设该段回水总管长L，受上水管垂直向下的作用力F且F作用于A、C中点B处，管道挠度为ω，管道弯曲刚度EI为常数。

①建立挠曲轴近似微分方程并积分

支架A、C处支反力为：

由上式可知：当系统正常稳定运行时，上水管充满水即F无法改变，管道刚度EI取决于管道材质、管径大小、管道壁厚等管道参数，同样无法改变，而管道长度L可以通过缩短两端支架A、C的距离而减小，即A、C的距离越小，管道挠度越小，当L=0时，δ=0。综上所述，为了消除回水总管挠曲而导致上水管的下沉，我们在上水管下方B点处增加一处管道支架，从而避免了可能发生的管道位移。

4.2异物飘入水池过多

为避免异物（如塑料袋、树叶等）进入循环水系统，对设备换热器循环水流道造成堵塞，降低换热效率，对冷却塔采用400目不锈钢网对冷却塔进行围挡，对阻挡异物进入循环水系统起到了良好的作用。另一方面，也降低了清洗水池的频率，无形之中降低了生产成本。

5.总结

循环水温度高长期运行会导致各设备冷却器结垢速度加快，设备冷却器结垢一方面降低了换热效率，另一方面导致冷却水流道进一步变小从而冷却水流量变小导致换热效果变差，形成恶性循环，设备得不到有效冷却，机组能耗升高，必须采取有效的措施对该势头进行遏制。E1997AB0-6DE4-4188-9019-28A49CC4CB3A