王世辉

(唐山三友氯碱有限责任公司,河北 唐山 063305)

在化工企业中，冷却塔是传统的冷却设备，它利用循环水系统的余压，将用户换热后的循环回水送入冷却塔顶部的布水管内，然后通过布水管的喷头，均匀地将循环水喷洒至填料上，循环水沿着填料向下流动，而冷却塔四周的冷空气自填料下方向上流动，此时，循环水与冷空气之间产生热交换，形成对循环水的降温。并且，在塔顶上方的风机将循环水蒸发的水蒸气抽出，起到对循环水降温的作用。冷却塔结构如图1所示。

在循环水的蒸发过程中，为了避免由于蒸发量过大造成循环水的损失，往往在布水管喷头上方布置一层收水器，当水蒸气在上升过程中，收水器给上升气流所携带的飘滴提供了一个可撞击助表面，使水汽产生惯性分离，撞击后的水摘由小变大，顺着收水器落回填料层后流回塔内。

1 原收水器

1.1 原收水器的形式

唐山三友氯碱有限公司(以下简称“唐山三友氯碱”)原冷却塔在设计时，所用的收水器为S形收水器(如图2所示)。该收水器由连接筋及S形波片组成，由于波片间隙过大(间隙达到20～30 mm)，且经过多年使用，存在破损、老化的情况，在使用过程中，飘水量日益增加，大量的水滴被风机抽走，然后散落于冷却塔四周，对冷却塔的墙体、护栏造成腐蚀。冬季，冷却塔四周的道路经常结冰，对过往行人带来安全隐患。

图1 冷却塔工作原理示意图

图2 S形收水器

1.2 冷却塔内部结构

冷却塔布水管位于水泥梁下方，用扁钢将布水管固定。布水管喷头距离布水管水平中心处约1 m，在布水管两侧均匀布置(喷头沿布水管方向间距1 m)。塔内共计布水管11根。冷却塔内部结构如图3所示。

图3 冷却塔内部结构

水泥梁间距为1.5 m，符合一般收水器的布置宽度；布水管喷头位置距离水泥梁1.5 m，喷淋下来的水蒸气上升，遇到收水器冷凝成水滴后，回落至冷却塔内，减少飘水。

2 新型收水器

2.1 飘水损失的形成

飘水损失主要是出塔空气中带出的小水滴(又称飘滴)。由于风筒内风机的强大抽力作用，填料中呈碎沫状水滴被塔内湿空气带到大气中。且这部分损失对散热几乎不起作用,所以应尽量避免。

2.2 新型收水器的优势

通过调查、分析，了解到一种新型收水器，即嵌套孔窝式立体三折向设计的收水器，具有较好的节水效果。其入风角度和出风角度均按照塔内水蒸气气流方向而设计的，从而保证了冷却塔空气流场的均匀性，因此通风阻力极小，飘水损失小，设计风吹损失为循环水量的0.000 5%～0.001%。

2.3 塔内布置效果

该收水器是PVC片材经真空热塑成型， 用溶性胶黏结成多片的组装块，可以实现冷却塔内腔平面全部覆盖，且单片厚度≥0.45 mm，满足强度要求。塔内布置图如图4所示。

图4 冷却塔内布置效果

3 效益测算

3.1 经济效益

按照实际测算，收水器改造后,1台冷却塔的水量损失减少8 m3/h，5—10月循环水水量约为13 500 m3/h，开7台风机；1—4月和11—12月循环水量约为12 000 m3/h，开2台风机。

8 m3/h×7×24 h/d×184 d=247 296 m3;

8 m3/h×2×24 h/d×181 d=69 504 m3。

开发区工业用水补水价格为3.75元/m3，厂内井水补水价格为6元/m3。

使用开发区工业用水补水时，每年节约费用(247 296 m3+69 504 m3)×3.75元/m3≈118.8万元。

使用井水补水时，每年节约费用(247 296 m3+69 504 m3)×6元/m3≈190万元。

因为在全年生产过程中，开发区工业用水和厂内井水混合使用，故直接节约生产成本118.8万～190万元/a。

3.2 环境效益及安全效益

项目实施后，飘水量明显减少。

风机上端白雾减少，公司环保管理登上新台阶；塔上塔下无水滴聚集，冬季塔上及路面无结冰，消除安全隐患。