強制通風冷卻塔是一種廣泛套用的熱力設備，其作用是通過熱、質交換將高溫冷卻水的熱量散入大氣，從而降低冷卻水的溫度。
基本介紹
- 中文名：強制通風冷卻塔
- 外文名：forced draught cooling tower
- 本質：廣泛套用的熱力設備
- 作用：降低冷卻水的溫度
- 包括：一個塔體和控制裝置
簡介,結構,分類,冷卻塔的形式選擇,節能運行種類,
簡介
強制通風冷卻塔廣泛用於建築空調及石油、化工、冶金等工業企業中。冷卻塔配有大口徑軸流風機，強制使大量空氣對流需要巨大的動力，工業企業中耗能很大，但是如果我們能夠合理組織運行，這種冷卻塔的節能潛力也很大。
結構
它包括一個塔體和控制裝置，在塔體的進水管位置或出水處有一溫度感測器，控制裝置分別與溫度感測器和風機電機電連線，控制裝置包括一個控制器，一個變頻器和一個PC機。冷卻塔能根據進水管或出水處的水溫，經控制裝置的控制器和PC機的處理，將相關的信號輸至變頻器，最後控制風機電機的轉速，使風機電機轉速達到最佳運行狀況，最終使冷卻塔節約能源。它具有一個塔體，所述的塔體包括外殼、至少一個風機電機、進水管和出水處，其特徵在於：所述冷卻塔的進水管或出水處上有一溫度感測器。
分類
冷卻塔按不同的分類方式分成不同的類型：
（1）按空氣與水接觸的方式，可分成濕式冷卻塔和乾式冷卻塔，以及二者結合的乾濕式冷卻塔。在濕式冷卻塔中，空氣和水直接接觸進行熱、質交換，其熱、質交換效率高，冷卻水的極限溫度為空氣濕球溫度，缺點在於冷卻水存在蒸發損失和飄散損失，並且水蒸發後鹽度增加，需要補水；乾式冷卻塔中，水或蒸氣與空氣間接接觸進行熱交換，不發生質交換，它主要用於缺水地區及特殊場合，熱交換效率一般比較低，並且投資大，耗能高。
（2）按通風方式，分為自然通風冷卻塔和機械通風冷卻塔。自然通風冷卻塔又稱風筒式或雙曲線型塔，它利用塔內外的空氣密度差造成的通風抽力使空氣流通（自然通風），其冷卻效果穩定，運行費用低，故障少，易維護，風筒高飄滴和霧氣對環境影響小，缺點在於空氣內外密度差小，通風抽力小，不易用在高溫高濕地區；機械通風冷卻塔又分為抽風式和鼓風式冷卻塔，分別利用抽風機或鼓風機強制空氣流動，它的冷卻效率高，穩定，占地面積小，基建投資少，但運行費用高，其中抽風式使塔內呈負正壓狀態，有利於水蒸發，鼓風式情況則相反，鼓風式冷卻塔主要用於小型冷卻塔或水對風機有侵蝕性的冷卻塔中。
（3）按水和空氣的流動方向分，可分為逆流式冷卻塔和橫流式冷卻塔兩種。其中，逆流式冷卻塔里水自上而下，空氣自下而上，橫流式冷卻塔中水自上而下，空氣從水平方向流入。
冷卻塔的形式選擇
冷卻塔的形式可分為自然通風冷卻塔和強制通風冷卻塔，自然通分冷卻塔不需要強制通風，因此，從節能角度來看，選擇它是合理的，但它一次性投資較大；從經濟角度來看選擇強制通風冷卻塔是合理的，但是也不能一概而論，要根據循環水量情況，綜合一次性投資和運行費用確定。
節能運行種類
由於冷卻塔常常在設計條件以下運行，因此，在春、秋、冬各季如果使冷卻塔的風機和夏季一樣運行則出水溫度低於所需溫度，將導致不必要的電力消耗，且出口溫度對機械設備也有影響。由此看來，操作者邊監視出口水溫邊開動或關閉風機，隨時調節風量大小，能夠達到節能運行的目的。
1、開動或關閉風機，改變台數方法
為了調節風量，許多機械設備採用開動或關閉風機的方法，即由操作者監視冷卻塔的出口溫度，適當開動或關閉風機，增減風機 100%風量的台數和停止運轉的台數，使溫度控制於某一範圍。這種方法有些工廠很早就採用，並以此作為節能措施運行，因此，形成了現在研究冷卻塔節能效果的基礎。開動或關閉組合變化的切換間隔，隨季節而改變。但從一個月一次的機械設備調試來看，操作者每隔數小時就要採集出口溫度數據，規定很細，運行管理煩瑣。根據實際經驗，採用這種方法節能效果一般保持在 20%～40%。
2、改變風機轉數的方法
改變風機轉數是使開動或關閉風機節能的方法更進一步正規進行節能及溫度控制的方法。冷卻塔的風量與轉數成正比，風機的功率又與轉數的三次方成正比，因此，改變風機轉數能達到很好的節能效果。
1）極數變換電機
如使用極數變換電機，取 100%速度、50%速度、停止3個控制級是可能的。與100%速度、關閉（停止）兩級相比，採用極數變換電機控制更加精密，但工業費用高，工程時間長，主要原因是極數變換電機需動力配線施工，電機及減速器的機械台數需求量也很大，因此，不宜採用此方法。
2）周期變換方法
由於我國1年內的濕球溫度變化很大，並且1d之內的濕球溫度也有相當程度的變化，因此，上述節能運行方法都不能達到很高的節能率，而採用自動控制改變供電周期f的方法節能效果非常顯著，通過理論計算可證實這一點。假設強制通風冷卻塔有容量100kW電機2台，在一般風機全速和停止外，可通過自動控制任取中間速度，這裡僅以 50%風量的情況加以論述。設風機分別在全速，1個全速、1 個半速，2 個半速，1 個半速、1 個停止，2個停止情況下運行，首先分別做出這幾種情況下的冷卻性能曲線，由於出水溫度30℃，分別求出這幾種情況下滿足出水溫度要求所對應的濕球溫度。由於溫度、濕度是隨時變化的，只有自動控制風機轉數，使之能任意發生變化，才能使風機在最佳滿足設計出水溫度條件下運行，達到最高節能率。
因此，對強制通風冷卻塔實現自動調速運行是最理想的節能運行方式。這種方法有好幾種，例如採用可控矽變換器控制轉速，還可採用在電機和減速器之間安裝機械減速連線（調速液力耦合器）等。但這些方法都有一定的缺點，都不是很理想的方法，例如採用可控矽變換器，由於其波形失真會造成冷卻塔及電機震動；採用調速液力耦合器機械維修量很大。目前，國內外交流調速技術發展很快，由於效率高、節能效果顯著，在國外被廣泛套用。我國已引進了富士、三菱、東芝和三開等公司的VVVF 變頻調速裝置，但價格比較高。目前國產的變頻調速器質量已經過關，價格較進口低，因此，採用變頻調速器的調速方式是冷卻塔理想的節能措施。
3、採用微型機與變頻調速器結合的冷卻塔節能系統
1）節能系統概述
下圖表示風機自動控制的基本結構。
採用敏感元件測定冷卻塔出口溫度，經過輸入輸出裝置，由溫度輸入軟體輸入電子計算機。計算機的冷卻塔估量軟體以冷卻塔的性能曲線為依據，存儲在微機內部，根據這些溫度輸入決定風機最佳風量，從而決定用電的最佳頻率，控制信號輸出軟體藉助輸出裝置將最佳頻率信號傳輸到變頻器中，從變頻器中輸出最佳頻率，改變電機轉數來控制冷卻水溫度。採用這種方式，全年節省動力費平均值為71.1%（不包括風機全部停止各月）。連續變頻調速控制節能率比這個數值更高。
2）本系統節能效果
隨著各季節氣候條件的變化，改變機力通風冷卻塔的運行方式會產生很好的節能效果。隨著電子技術的發展，對這種冷卻塔採用微型機與變頻調速器相結合的控制方式，成本會大大降低，這種控制方式必將廣泛套用在機力通風冷卻塔運行控制中，產生很好的節能效益。
