冷却水塔的操作和安全方面优化-广东康明工业冷却塔维修

冷却水塔的操作和安全方面优化

冷却塔安全和优化：在冷却塔操作和安全方面，复杂性会影响可靠性、操作和效率。这将分为两部分。在这里，我们描述了冷却水塔的操作和安全方面。

冷却塔（简称CT）是一种水-气热交换器，用于将过程产生的废热排放到大气中。它们的尺寸各不相同，从小型屋顶单元到高度可达 200 米（660 英尺）、直径可达 100 米（330 英尺）的超大型双曲面结构，以及大于 40 米的矩形结构。高度（130 英尺），长度 80 m（260 英尺）。

在正常运行中，它们为工厂的安全服务，但它们的故障可能会因过热而导致严重事故。它们的运营成本是水运和空运成本的总和，因此如果将这些成本最小化（优化），工厂的运营成本可以大幅降低。（在 IBM 的工作中，我们通过优化将工厂的运营成本降低了 17%。）

本文描述了不同冷却塔设计可以提供的安全级别（可靠性），以及通过优化可以实现的目标优化降低运营成本的控制系统。

冷却塔术语和操作

所有冷却塔都利用烟囱效应，这效果使外部空气通过塔。烟囱效应引起的空气流动取决于从底部进入的较冷的外部空气与内部空气之间的密度差，内部空气更轻，因为它更温暖、更潮湿。空气的湿度随着塔内空气的上升而增加，因为只要水的温度高于空气的湿球温度，它就会继续蒸发。这种蒸发降低了内部空气的密度，也会造成循环水的一些损失，需要补充。随着水的热量传递到空气中，低密度的内部空气上升并吸入塔底的新鲜空气。

图1：如果增加塔容量（传热面积）或通过塔的气流，方法减小；如果你减少水流量，方法就会减少。该范围是从工艺返回的热水温度 (Tin) 与工厂冷却水供应温度 (Tout) 之间的差值。

在自然通风的塔中，气流仅由“烟囱效应”引起，而在机械底部，推动空气（强大的风扇塔）通过立柱。

冷却塔供应给工厂的水的温度（Tout）总是高于冷却它的空气的湿球温度（Tw）。如果温度计的灯泡上覆盖着潮湿的吸水物质并暴露在空气中，蒸发会使灯泡冷却到周围空气的湿球温度。这是干湿表读取的温度。如果空气中充满水，则湿球温度、干球温度和露点温度都将相同。否则，湿球温度高于露点温度，但低于干球温度。

Tout只能“接近”Tw，而不能到达。如果塔容量（传热面积）或通过塔的气流增加，这种方法 (A = Tout-Tw) 将减少，而如果水流量减少，塔容量将减少。 CT 的范围（R = Tin-Tout）是从工艺返回的热水温度 (Tin) 与供应给工厂的冷却水温度 (Tout) 之间的差值。这些项如图 1 所示。

CT 在冬季效率较高（约 80%），在夏季效率较低（约 65%），在高湿度地区效率较低。 CT 的效率是其范围除以其范围之和加上方法之和的比率的 100 倍：

µ = 100(Tin-Tout)/(Tin-Tw)< p>它们的进水和出水温度之间的温差通常为 10-15°F。每冷却 10°F，耗水量约为 1%。

冷却系统安全

随着组件数量的减少，整体冷却系统的安全性提高了。传统工业冷却塔系统的正常运行取决于空气传输设备（风扇）和输水设备（泵）的可用性和正常运行。从安全的角度来看，最重要的因素是这些组件的电源。当然，使用备用电源（柴油、电池、涡轮增压等）可以提高安全性，但正如我们在许多事故中看到的那样，备用电源也可能会失败。

冷却系统的组件越多，安全性就越差。从这个角度来看，最不安全的冷却系统是使用冷冻水的冷却系统。在这里，工艺热量首先传递给冷冻水，然后从冷冻水传递给冷却塔水，最后传递给空气。它是最不安全的，因为它由四个部件组成（冷水泵、冷水机、冷却塔水泵和冷却塔风扇），每个部件都可能导致停电或损失。

因此，如果可以重新设计流程以直接使用 CT 水运行，将提高工厂的安全性，从而消除对冷却器的需求。另一方面，如果塔出的冷水不够冷，必须先送冷水机进一步冷却，然后再送冷却工序。讨论了冷却系统的安全和优化控制措施。在“冷却系统的优化”中有详细描述。

直接使用冷却塔水使工厂更安全，因为只有 CT 风扇和泵这两个组件才能正常运行。这些冷却塔在工业中使用最广泛。如果风扇是变速的，那么它们的冷却能力就会变得可变，因为它们产生的水的温度可以通过调节风扇的速度（连续或间歇）来控制。

通过将系统中的运行部件减少为一个（泵），可以进一步提高冷却系统的可靠性。不使用风扇的自然通风冷却塔就是这种情况。自然通风（双曲面）冷却塔通常用于需要最大安全性的地方，例如核电站。它们是非常大的高双曲线烟囱，形状像喷嘴。这使得来自环境的凉爽、稠密的外部空气可以自然地流经塔底并到达顶部。空气流动是驱动冷却水蒸发的原因。

优点包括适用于高负载和高水流应用、可靠性、一致的性能和低维护。另一方面，它们投资成本高，不适合高干球温度应用，它们不能非常接近湿球温度或提供严格的温度控制，效率较低，并且取决于风和老化，也需要控制诱发军团良好的清洁可以预防致病细菌。

最安全、最可靠的冷却系统完全不需要人工动力，因为它是自驱动的，使用始终可用的自然重力和热膨胀能量。这个冷却系统只是一个概念（它并不“存在于任何地方”，我在关于安全核心的文章中对此进行了描述。