了解選擇正確冷卻塔填料的重要性

冷卻塔在許多化工廠中發(fā)揮著重要作用。與任何其他熱交換器一樣，最大限度地提高效率對(duì)于設(shè)備設(shè)計(jì)和防止結(jié)垢、結(jié)垢和腐蝕至關(guān)重要。對(duì)于冷卻塔，填料選擇是這方面的一個(gè)關(guān)鍵方面。乍一看，高效薄膜填充似乎是理想的選擇。但是，如果水質(zhì)不佳導(dǎo)致這種填充物堵塞并迅速堵塞，則會(huì)導(dǎo)致維護(hù)成本過高。因此，在這里，我們研究了填充類型的基本原理，并研究了影響選擇的重要化學(xué)問題。適當(dāng)?shù)难a(bǔ)給水預(yù)處理可以選擇比其他方式更有效的填充物。

濕球溫度、環(huán)境溫度和濕度會(huì)影響性能，通常冷卻塔中 65-90% 的傳熱來自一小部分 (1-3%) 循環(huán)水的蒸發(fā).因此，所有冷卻塔的基本準(zhǔn)則是增強(qiáng)空氣/水接觸。最初，這是通過使用飛濺填充來實(shí)現(xiàn)的——一系列木板條以交錯(cuò)的形式放置在噴水嘴下方。當(dāng)水撞擊板條時(shí)，它會(huì)分解成小水滴，從而增加表面積。

冷卻塔填料在基本的飛濺填料設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上有了顯著的發(fā)展。今天大多數(shù)冷卻塔都使用薄膜填充來增強(qiáng)空氣/水接觸。顧名思義，薄膜填充使冷卻水在材料表面形成一層薄膜。成膜機(jī)制使液體面積最大化。填料設(shè)計(jì)和選擇背后的指導(dǎo)原則是“增加空氣與水的接觸，驅(qū)動(dòng)對(duì)流和蒸發(fā)冷卻，同時(shí)減少系統(tǒng)中的壓降”[1]。填充物通常由聚氯乙烯制成，因?yàn)樗杀镜?、耐用、良好的潤濕特性和固有的低火焰蔓延率?

填料選擇

填料設(shè)計(jì)的選擇很大程度上取決于冷卻水就是選擇不易結(jié)垢的填料，而是定期進(jìn)行

清洗冷卻塔填料。圖 2 顯示了各種填充設(shè)計(jì)，從現(xiàn)代飛濺填充到非常高效的材料。

最基本和最便宜的是塑料飛濺填充（圖 2a）。這種技術(shù)的進(jìn)步是“線框”填充。在線框設(shè)計(jì)中，一層水膜在電線表面層疊；冷卻主要通過薄膜的產(chǎn)生發(fā)生，液滴的產(chǎn)生只是偶爾發(fā)生。這種填充物通常是模塊化的十字槽設(shè)計(jì)。另一種線框設(shè)計(jì)使用多個(gè)集成液滴來創(chuàng)建緊湊的液滴體積 (2b)。這些“模塊化飛濺”(M/S) 填充物通常具有偏移槽紋幾何形狀，并且本質(zhì)上比交叉槽紋填充物更耐污染。參考 1 提供了更多信息。

其他選項(xiàng)包括電影填充。他們有稱為長笛的空氣/水通道。有多種凹槽配置可供選擇，每一種都反映了熱性能和耐污性之間的不同折衷。

垂直膜填充物，例如垂直槽紋 (VF, 2c) 為水流和氣流提供了直線路徑。熱性能低于高效設(shè)計(jì)，但 VF 填料具有出色的防污性能。

XF 基座填料 (2d) 專為橫流冷卻塔設(shè)計(jì)，具有高比表面積和中等至良好的抗結(jié)垢傾向，具體取決于水負(fù)荷。

偏移槽 (OF, 2e) 還具有較高的比表面積，并迫使水和空氣通過適度彎曲的路徑。因此，防污性能也適中。

交叉槽紋 (CF, 2f) 通常提供高比表面積和高熱性能，但由于幾何形狀迫使流道偏離很多，因此防污性能較差。

槽間距顯著影響填充性能；較小的間距會(huì)增加表面積，但也會(huì)增加結(jié)垢的潛在嚴(yán)重性。

水膜穿過沉積面的速度影響生物沉積物的穩(wěn)定性。較高的水流速度可最大限度地減少生物膜厚度。因此，填料制造商已經(jīng)開發(fā)出能夠最大化水膜速度和由此產(chǎn)生的高剪切應(yīng)力的設(shè)計(jì)。這些低污染填料的凹槽幾何形狀具有垂直方向而不是傾斜方向（橫向凹槽）以實(shí)現(xiàn)高效填充。這些更高水流速度的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出比 CF 同類產(chǎn)品更低的熱性能。

CF 填料提供最大的傳熱表面積，但與其他設(shè)計(jì)相比，通過色譜柱的壓降更高。此外，在這些填料中產(chǎn)生的較低水膜速度會(huì)導(dǎo)致低流量區(qū)域，增加結(jié)垢的可能性。

選擇合適的設(shè)計(jì)需要仔細(xì)評(píng)估水的條件。表 1 列出了各種質(zhì)量水的填充選擇指南，范圍從 <1,000 ppm 到 <25 ppm 總懸浮固體 (TSS) 和 0 到 <50 ppm 的油和油脂。

此表強(qiáng)調(diào)了生物控制對(duì)填充選擇的影響。然而，正如我個(gè)人可以證明的那樣，冷卻系統(tǒng)（甚至得來速網(wǎng)絡(luò)）中的微生物控制可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。然而，在設(shè)計(jì)和選擇化學(xué)品進(jìn)料程序和補(bǔ)給水預(yù)處理設(shè)備時(shí)適當(dāng)小心，可以在原本沒有意義的應(yīng)用中使用更高效的填料。

氧化殺菌劑處理對(duì)所有冷卻水系統(tǒng)都至關(guān)重要。氯通常以漂白劑的形式提供或現(xiàn)場生成，是最常見的選擇，盡管氯的有效性會(huì)隨著 pH 值的升高而迅速降低。許多天然水的 pH 值接近 8，這通常導(dǎo)致選擇其他氧化劑，最顯著的是氯活化溴、二氧化氯、一氯胺和一溴胺。在許多情況下，氧化劑進(jìn)料限制為每天兩小時(shí)，這讓微生物有時(shí)間在停工期間定居并形成菌落。例如，每周用非氧化性殺菌劑補(bǔ)充飼料可以非常有效地控制微生物。表 2 列出了一些最常見的非氧化劑的特性。

需要仔細(xì)評(píng)估冷卻水中的微生物種類，以確定最有效的殺菌劑。未經(jīng)相應(yīng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，不得對(duì)這些化學(xué)品進(jìn)行測試，更不用說使用了。它們必須納入工廠的國家污染物排放消除系統(tǒng)許可證。此外，與所有化學(xué)品一樣，在處理非氧化劑時(shí)，安全性是一個(gè)絕對(duì)關(guān)鍵的問題。

其他因素

影響結(jié)垢的另一個(gè)因素是水中懸浮物的濃度。在填充物或熱交換器中建立的任何微生物菌落通常會(huì)分泌一層粘性薄膜進(jìn)行保護(hù)。這種粘液自然會(huì)吸附淤泥。通常推薦用于冷卻塔的一種處理方法——但通常不采用——是側(cè)流過濾。有關(guān)側(cè)流過濾的信息可從許多來源獲得，最著名的是冷卻技術(shù)研究所。

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