节水消雾塔技术报告

节水消雾塔报告1 国内外技术简介减少冷却塔出塔雾雨可见性设计最早开始于二十世纪六十年代，装置是干湿式或在一系列通道的其他热源，以及工业或空调装置。采用这些装置主要是考虑安全。在二十世纪七十年代，美国改进的设计是基于干湿式冷却塔的平行通道技术。平行通道干湿式或混装式技术用于减少冷却塔出塔雾羽已经大约40年了。那段时期，针对不同用途不同的塔形的运行经验有了很大的提高。后来日本及欧洲也向该技术靠拢，我国国内近几年来也在不断的模仿，其中日本公司前些年在东北地区大庆做了几套盘管消雾塔，时间长了以后还出现了翅片管爆裂及堵塞问题，效果都未达到预期。由于这种技术是弊端较多，美国与2007年开发了一种采用一系列通道的新技术出现了，但是，不采用热交换器。相反，这项技术采用空气与空气热交换取代水与空气的热交换。在新的世纪，这项技术已经作为一项节水消雾的有吸引力的方案开发、论证和出现了。新的冷却技术基于自然工艺，节能、节省管道费用、维护量低、简单。（1）由于国内近几年也在不断的模仿海外技术，但一直停留在老塔改造实验阶段，都没有新建的、成规模的消雾塔，且节水的更是很少。其中，河南一家公司也开始模仿，并也改造了几台，但效果都不好。江苏海鸥冷却塔股份有限公司最近在光大环保能源（苏州）有限公司改造了一台实验性的、以消雾为目的冷却塔。该技术据称主要模仿日本公司的消雾技术，具体效果有待落实确认。（2）马利冷却塔公司为当今世界最大、最强的冷却塔厂商，由SPX集团并购欧美最大的冷却塔公司而成，具有一百三十年历史及深厚的技术积淀，拥有150多项（包括10项混合技术）冷却塔技术专利。成功在世界上建造了80多消雾（节水）型冷却塔，一直是世界冷却塔技术发展的引领者。马利公司为本项目提供的马利Clearsky蒸汽冷凝节水消雾循环冷却水塔，是集当今世界最先进的冷却塔设计制造技术精心铸就的最新一代的消雾节水冷却塔产品。该技术由美国能源部(DOE)国立能源技术实验室(NETL)资助开发，迄今已有7年成功的运行经验。实践证明，马利Clearsky节水消雾塔就是一个完美的节水消雾技术结晶。2 应用技术原理2.1 国内节水消雾冷却塔冷却塔湿热空气与被翅片加热的干热空气，在出口气室内地混合排出，实现消雾。在收水器上层的进风窗立面增设露点调节装置，调节风筒出口羽雾的露点。在塔内收水器的上面的气室增设空气混合导流装置，提高露点调节装置换热后的干热空气与出填料的饱和湿热空气的混合效率，进而提高除雾效果。优化上塔进水管路，上塔热水既可以先通过露点调节装置后再进入主配水管，也可以直接进入主配水管，进水方式可根据不同季节工况通过阀门来进行调节，从而实现常规冷却塔（湿塔）与消雾节水冷却塔（干、湿混合塔）的运行。但消雾节水冷却塔由于增设了露点调节装置，在消雾节水状态运行时（旁路系统），会增加整个循环水系统的阻力。2.2 国外节水消雾冷却塔塔内的湿热空气与干冷空气进行热交换，从而实现整发水回收及消雾。采用全不锈钢框架与PVC膜结构的冷凝模块单元，大大减低出塔空气的含湿量，回收冷凝水，同时实现了冷却塔排出干湿空气的充分混流，取得卓越的冷却塔消雾效果。该冷却塔运行中除短期的严寒季节出口有轻微羽雾外，全年大多时间即使满负荷运行，完全没有白色羽雾排出。 这个冷却单元技术综合了系列通道和平行通道技术形式，是基于把湿段排出的湿气把热量传递给环境空气。 在消雾冷却塔形式中，湿段排出的水蒸气是通过干段的热交换器来冷凝，导致离开热交换器的的空气在较低的温度下饱和。从热交换器一端过来的干热空气和通过另一端热交换器冷却湿段的空气来除掉一部分水蒸气相混合，降低了出塔空气的相对湿度。因此达到消雾的目的。由于湿热空气与环境空气经过冷凝箱的热交换，从而形成水滴，流入塔内，循环再生了一部分水；冷凝水的纯度比循环水高出很多 ；从而实现回收水的目的。3 技术特点对比3.1 国内外节水消雾塔消雾机理3.1.1 国外节水消雾塔消雾机理：3.1.2 国内节水消雾塔消雾机理：3.2 国内外节水消雾塔对比3.2.1 技术特点序号技术特点国外节水消雾塔国内节水消雾塔1在设计点能否达到完全消雾100%2扬程高度与普通塔比较扬程与普通塔一致增加4米以上3风机轴功率191.1KW4是否需要增加翅片管不需要需要5塔体是否需要做防腐不需要需要6换热器运行时是否有堵塞情况无有7冬季有没有冻裂盘管的情况无有8结构施工周期长短2个月7个月9塔体荷载分布是否均匀均匀不均匀10运行及维修成本低高11以往项目是否有实测数据有不详12是否有非实验性质的10台以上的项目业绩有无13针对宁煤项目的节水率19%不详3.2.2 布置方案从盘管消雾塔与马利节水消雾塔占地布置上来讲，盘管只能单排布置，两排的间距与单排的长度要求一致。3.2.3 其他方面国内盘管冷却塔金属翅片有时会遭到翅片内部结垢和腐蚀。金属翅片外部有时会有微粒堆积（如风沙）或积聚纤维材料（如杨树毛毛）。由于冷却塔内有湿热空气或由于当地的特使气候可能使问题恶化导致外来物质聚集。下图显示某厂飞灰和煤粉构成的微粒污垢。污垢降低了热交换器性能，增加了可见雾羽和损耗水量。由马利公司给的资料及实际运行7年的设备未发现冷凝模块堵塞。4 节水消雾技术实际应用对比4.1 国外节水消雾塔与国内盘管消雾塔对比（负荷分布的比较）马利的节水消雾塔可以通过通过冷冻单元冷却塔更加均匀的重量分布来达到。海鸥的盘管消雾塔在外圈柱子上集中的重量一支撑金属盘管和调节装置，在设计是应充分考虑柱子荷载来自盘管和调节装置的重量。海鸥的盘管消雾塔需要冷水池和基础结构的特殊设计。基础荷载和费用随现场的变化可能变化很大，并受到风荷载、土壤条件、恒定荷载和冷却塔运行荷载的影响。盘管式消雾塔由于管线、开挖和回填、立管、控制阀和支撑的特殊设计，与增加的阀门、真空泵和翅片管开闭控制器相关的控制和电缆费用，用户冷却塔仪表和自动化的维护故障节点也会增加。4.2 业绩对比4.2.1 国内冷却塔业绩江苏海鸥的业绩为只有光大环保能源（苏州）有限公司一间改造的试验塔。还没有新建的消雾塔，目前实施的改造项目在苏州，实地考察还是有很大的水蒸气，效果不明显。相对与北方的气候条件，会有很大的差别，对于北方冷却塔项目的消雾和节水从工艺设计以及效果上会很大的不同，目前，海鸥公司在这方面缺少北方工程案例的经验。4.2.2 国外节水消雾塔业绩（无改造，全部为成规模的塔群）：（1）马利美国新墨西哥州圣望电厂，单塔是6000m/h的消雾节水冷却塔，2007年运行。（2）WE 能源中心， 6间节水消雾塔，单塔是4000m/h。（3）赫斯 NEC公司，新泽西州纽瓦克市， 12间节水消雾塔，单塔是4000m/h。4.3 现场实效对比（以下图片均采用厂家提供文件）（1）国内江苏海鸥的消雾塔：少许羽雾（ 气象条件未提供）.目前实施的改造项目在苏州，实地考察还是有很大的水蒸气，效果不明显。相对与北方的气候条件，会有很大的差别，对于北方冷却塔项目的消雾和节水从工艺设计以及效果上会很大的不同，目前，海鸥公司在这方面缺少北方工程案例的经验。（2）SPX马利美国新墨西哥州圣望电厂，2007年消雾节水冷却塔（最左侧）冬季雪天的冷却运行该塔在零度附近完全没有雨雾。 从2007年运行至今无论从冷效、消雾、还是节水效果都符合设计要求。（2009年2月9日外界温度为2.7，相对湿度为50%.）侧视的示范冷却塔运行状况（2009年1月21日温度为0，相对湿度为65%，完全没有雨雾。），消雾效果是满足设计要求的。新墨西哥州圣望电厂蒸发水回收实测数据：从预期与实测数据对比上看，节水效果是满足设计要求的。5 结论综上所述，在技术和业绩方面，国内消雾型冷水塔，使用的是马利公司已经不再使用的盘管型消雾结构，同时，没有在运行的新建实际业绩，唯一的改造业绩还不足以说明消雾能力稳定可靠，不确定性很多。马利公司的消雾型冷水塔使用的是最新Clearsky技术，技术较为先进，建设周期短，维护方便，同时也有较多的实际运行业绩。在能耗方面：盘管式能耗比马利节水消雾要高出40%以上。本项目的特殊性：对于本项目，对于紧挨着1循的空分装置是煤制油项目关键的公用工程单元，由于1循距离空分装置只有60米，空分装置的特殊低温工艺和超大型空气压缩机的进气都对1循内消雾塔提出了苛刻的性能要求，不能允许消雾塔产生的雨雾飘进空分装置里去，否则空分装置发生危险和事故的可能性较大。所以，建议1循不使用海鸥消雾塔。同理，3循在各装置的中心位置，也不推荐使用海鸥消雾塔。经过与两家公司的交流和讨论，我们对于两家公司的消雾塔做了技术和投资能耗方面的对比，初步结论与环球公司之前做出的分析对比报告基本相同：建议1、3循采用马利公司消雾冷却塔技术；2循采用国产消雾冷却塔技术。