一、冷卻塔概述及分類

汽輪機凝汽器内蒸汽凝結放出大量的熱量，一般要用冷卻水來吸收。從江河湖海等天然水體中汲取一定量的水作為冷卻水，冷卻工藝設備吸取凝結放熱使水溫升高，再排入江河湖海，這種冷卻方式為直流冷卻。當不具備直流冷卻條件時，則需要冷卻塔來冷卻。

為了緩解工業用水的日益緊張和減少熱污染，冷卻塔成為火力發電廠二次循環供水方式或空氣冷卻方式不可少的冷卻設備。在我國，近年來主要采用循環供水方式，因此，冷卻塔的發展很快，并出現了以自然通風冷卻塔為主的趨勢。

冷卻塔中水和空氣的熱交換方式之一是流過水表面的空氣和水直接接觸，通過接觸傳熱和蒸發散熱，把水中的熱量傳遞給空氣，用這種冷卻方式的稱為濕式冷卻塔（簡稱濕塔）。

濕塔的熱交換效率高，水被冷卻的極限溫度為空氣的濕球溫度。但是，水因蒸發而造成損耗；蒸發又使循環冷卻水含鹽量增加，為了穩定水質，必須排掉一部分含鹽量較高的水；風吹也會造成水的損失，這些水的虧損必須有足夠的新水持續補充，因此，濕塔需要有補給水的水源。

在缺水地區，補充水有困難的情況下，隻能采取幹式冷卻塔（簡稱幹塔）。幹塔中空氣與水（或乏汽）的熱交換，是通過由金屬管組成的散熱器表面傳熱，将管内的水或乏汽的熱量傳輸給散熱器外流動的空氣的。幹塔的熱交換效率比濕塔低，冷卻的極限溫度為空氣的幹球溫度。

二、自然通風逆流濕式冷卻塔

自然通風逆流濕式冷卻塔在我國的電力部門應用最多，這種塔形的通風筒常采用雙曲線形，用鋼筋混凝土澆制。塔筒采用雙曲線外形不僅可以減少塔殼表面積節約材料，而且具有抗強風的優良力學性能，在風荷載作用下，殼體表面所産生的内力主要是壓力、拉力和剪力，彎矩很小。

雙曲線自然通風冷卻塔，無論是濕冷塔還是空冷塔，一般均由兩大部分組成：其一為雙曲線薄殼通風筒及其支撐結構——人字支柱或X支柱和柱下環闆基礎，或倒T型基礎；其二為散熱器及其支撐結構或配水設施、淋水填料及其支撐結構，如下圖：

冷卻塔以大氣作為冷卻介質，冷卻塔内兩股流體，即水和空氣混合使水冷卻，部分水汽化放出蒸發潛熱，并随空氣一起将蒸發潛熱帶走。過程的結果使水達到冷卻，冷卻塔也就是這種将熱量從一種物質傳遞給另外一種物質的裝置。連續不斷地來自生産裝置的熱水從塔頂進入，下落時水蒸發将熱量傳遞給空氣，濕熱空氣則排入大氣，被冷卻的水則返回生産裝置循環使用。

整個傳熱過程涉及蒸發和對流傳熱兩種原理，其中蒸發占主要地位。其傳熱速率随氣水的界面面積、相對流速、接觸時間以及冷卻範圍的增加而增加。空氣——水界面面積可有冷卻塔内的填料來調節，相對流速由風機大小決定，接觸時間與塔的幾何尺寸有關。

液體的蒸發冷卻就是液體的自由表面與任何一種氣體或者幾種氣體的混合物（空氣）直接接觸時，由于熱交換和物質交換的共同作用，而使液體得到冷卻。

這時，液體與氣體由于接觸及輻射作用而進行熱交換。另外，由于液體表面蒸發，也使其消耗了一部分熱量。

當液體蒸發冷卻時，由于物理性質各不相同的幾種過程共同作用，是液體的溫度有所降低，這些過程是：

（1）接觸散熱，即借導熱性和對流作用來傳遞。

（2）輻射熱交換。

（3）液體的表面蒸發，即部分液體變為水蒸氣帶走了汽化潛熱。

上述液體冷卻的每一過程的作用強度，根據液體及氣體的物理性質和參數而有所不同。在冷卻設備中，水和空氣是互相作用的介質。在一年的大部分時間内，表面蒸發起主要作用。

冷卻塔的冷卻能力是以被冷卻過的水的溫度與周圍空氣濕球溫度的差來衡量的，濕球溫度越低，水冷卻後的溫度也越低。冷水溫度與濕球溫度的接近程度與冷卻塔的設計密切相關

三、冷卻塔的運行管理和維護

（一）運行管理

1、循環水水質的監控

由于電廠循環水量很大，處理費用高，對水質的要求比其他系統要低，為保證電廠的穩定經濟運行，對水質進行監控尤為必要。由于蒸發量的變化，應經常注意調整排污水量和補給水量，使其平衡并調整水質穩定的處理方式，使水的濃縮倍率穩定在同一水平上。這樣做不僅保證循環水系統處于最佳狀态，同時也達到節約用水，減少水處理費用的目的。

2、循環水水溫的監控

為了使電廠始終維持在最佳運行狀态，需要對循環水的水溫進行嚴格控制。而直接影響循環水水溫的因素有氣象條件、循環水水量和凝汽量。凝汽量随負荷的變化和設備的運行狀态而經常變化，如果循環水量不作相應調整，則冷卻倍率和循環水的溫度差在變化，而氣象條件的變化則影響循環水的水溫，循環水的溫度又将影響到汽輪機的耗汽量和熱效率。如果控制得當，則将使電廠的運行納入良性循環。對循環水系統來說，應密切注意氣象的變化，特别在夏季和冬季是至關重要的。

3、循環水水量的控制

循環水水量可以通過水泵的啟、停，閘閥的控制，調整化冰管和旁路管的水量，采取分區運行方式等方式達到控制上塔水量的目的。夏季運行時，應關閉化冰管、旁路管的閘閥，全部開啟循環水泵和水泵進、出口閘閥，塔内全部上水，以便保證最大的水量和最大的冷卻面積投入使用。春秋季運行時，當停運一台循環水泵所能節省的廠用電大于循環水溫低而增加汽輪機微增出力所得到的效益時，則可停用一台泵。在大多數情況下，仍以100%循環水量運行可以獲得更高的效益。冬季運行時，一般可啟動一台循環水泵，有60%循環水量上塔運行。當出現結冰情況時，應關閉塔心部分的淋水面積，以便加大外圍的淋水密度。當氣溫偏低時，為防止結冰，可開啟化冰管，為提高循環水水溫，可開啟旁路管使熱水直接進入貯水池，利用較高溫度的水防止結冰。

4、其他

定期巡視淋水裝置，如遇有被泥沙、草葉等雜質淤積或堵塞情況，要及時疏通；貯水池出水口的欄栅也應及時清除雜物。

（二）冷卻塔的維護

為保證冷卻塔的正常運行并獲得較好的冷卻效率，除對冷卻塔進行經常性的巡視檢查和清理調整外，尚應進行定期維護管理，一般每年進行兩次，在入夏和入冬前進行。

1、入夏前冷卻塔的維護

在入夏前需要着重針對影響冷卻效率的主要環節進行維修。

（1）檢查淋水填料是否完整，如有堵塞或破損，應及時排除或更換。

（2）帶水檢查噴濺裝置的噴淋情況，發現管道堵塞或噴濺不暢，要将有關部件拆下清洗或更換。

（3）清除覆蓋在除水器上的雜物。

（4）檢查旁路、化冰管是否有漏水情況，保證閘閥的嚴密性，進水管閘閥要保證全開，以保證100%循環水量上塔。

（5）清除貯水池内的漂浮物，保持出口欄栅的完整性和清潔性，并清除水塔附近的雜草。

（6）檢修并标定溫度計等測試儀表。

2、入冬前冷卻塔的維護

冷卻塔在冬季運行期間極易結冰，對填料及塔内結構造成破壞，因此，入冬前着重對防冰、化冰設施進行維修。為了獲得較低的循環水溫而又不結冰，就需要經常調整水量和運行方式。因此，對供水系統的控制部分，要确保其靈活可靠，凡需關閉的則要滴水不漏，凡需過水的則應暢通無阻。

（1）配水管、化冰管要保持暢通。

（2）對供水管、旁路管、化冰管的閘閥進行檢修，要求做到關閉嚴密，開啟靈活。

（3）淋水裝置分區及塔内壁與填料之間的擋水闆如有破損，應予以修補或更換，保持嚴密性，以防止停運區域因有水濺入而結冰。

（4）檢修并标定所配置的氣象儀表。

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