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Vues : 0 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2025-08-09 Origine : Site
Les tours de refroidissement sont largement utilisées dans de nombreux domaines industriels tels que l'énergie, le génie chimique, la métallurgie et les matériaux de construction, et ont également de nombreuses applications dans la réfrigération de la climatisation et la récupération de chaleur résiduelle. Les principaux scénarios d'application sont les suivants
La production d’énergie thermique moderne repose principalement sur la production d’électricité par turbine à vapeur.
La vapeur d'échappement de la turbine à vapeur doit être refroidie par un condenseur, et l'eau de refroidissement du condenseur doit être refroidie et recyclée dans une tour de refroidissement. La tour de refroidissement constitue donc l’équipement de base du système de refroidissement de la centrale électrique. Généralement, les grandes centrales électriques adoptent de grandes tours de refroidissement à contre-courant, qui peuvent atteindre une hauteur de plus de 150 mètres, avec un volume d'eau en circulation conçu de dizaines de milliers, voire de centaines de milliers de tonnes par heure, et sont équipées pour alimenter plusieurs unités d'un million de kilowatts.
Les tours de refroidissement sont largement utilisées dans des domaines tels que la pétrochimie et la chimie du charbon pour refroidir les équipements et produits de traitement, tels que les échangeurs de chaleur, les réacteurs et les tours d'absorption. Dans les zones d'usines chimiques, plusieurs tours de refroidissement de diverses formes sont souvent disposées, notamment tours à contre-courant et tours à flux croisés , avec des échelles allant de dizaines à centaines de mètres carrés. L'échelle de certains groupes de tours de refroidissement à grande échelle pour l'éthylène, le PTA et d'autres installations peut être comparable à celle des centrales électriques.
Dans le processus de production d’acier, de grandes quantités d’eau de refroidissement sont nécessaires pour des procédures telles que la fabrication du fer dans les hauts fourneaux, la fabrication de l’acier par convertisseur et le laminage de l’acier. Par conséquent, du parc de matières premières au quai des produits finis, diverses tours de refroidissement sont dispersées dans toute la zone de l'aciérie, qui constituent des installations de support indispensables pour l'aciérie. Par exemple, l’eau utilisée pour le rinçage des scories dans les hauts fourneaux, l’eau de refroidissement des équipements situés à l’avant du four et l’eau de refroidissement des fumées secondaires dans les convertisseurs doivent toutes être refroidies par des tours de refroidissement avant d’être recyclées.
Prenons l’exemple de la production de ciment. Du broyage des matières premières à la calcination du clinker, puis au broyage du ciment, les équipements du flux de processus, tels que la tête et la queue du four, le refroidisseur et la presse à rouleaux, nécessitent tous des tours de refroidissement pour fournir de l'eau de refroidissement. En raison de la disposition dispersée des cimenteries, les tours de refroidissement des cimenteries sont pour la plupart disposées de manière petite et dispersée.
Les systèmes de climatisation centrale dans les grands bâtiments publics tels que les centres commerciaux, les aéroports, les stades et les stations de métro adoptent souvent la forme d'un refroidisseur + tour de refroidissement. L'effet de refroidissement par évaporation de la tour de refroidissement est utilisé pour éliminer la chaleur du condenseur du refroidisseur, réalisant ainsi le recyclage de l'eau glacée. Comparé au refroidisseur à air traditionnel, le système a une efficacité énergétique plus élevée et le fonctionnement de l'unité est plus stable et fiable après l'adoption de la tour de refroidissement.
La chaleur résiduelle générée dans les processus de production industrielle, telle que la chaleur résiduelle des gaz de combustion et la chaleur résiduelle des condensats de vapeur, a une température relativement élevée.
S'il est directement déchargé, il entraînera un gaspillage d'énergie et des problèmes environnementaux. Après avoir été refroidi par des tours de refroidissement, il peut être utilisé par étapes, générant ainsi des avantages significatifs en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions. Par exemple, l’eau à basse température rejetée par le système de désulfuration des gaz de combustion des centrales thermiques peut être refroidie par des tours de refroidissement puis utilisée dans le dépoussiérage, la désulfuration et d’autres processus.
La disposition raisonnable des tours de refroidissement est la condition préalable pour tirer pleinement parti de leurs performances de refroidissement. En raison de l'influence de la ventilation naturelle et de la répartition de la charge thermique, l'environnement de fonctionnement des tours de refroidissement varie considérablement dans différentes zones. Une mauvaise disposition peut entraîner des phénomènes indésirables tels qu'un vent de « court-circuit » et une « diaphonie de la tour », réduisant l'effet de refroidissement. Par conséquent, lors de l’organisation tour de refroidissement en circuit fermé , des facteurs tels que les conditions de ventilation, la distribution de la source de chaleur et les conditions de la source d'eau doivent être pris en compte de manière exhaustive, et les principes de base suivants doivent être suivis :
Le processus de refroidissement par évaporation d'une tour de refroidissement repose sur le flux d'air pour évacuer la chaleur et la vapeur d'eau. Les conditions de ventilation sont le principal facteur affectant son effet de refroidissement. Les tours de refroidissement doivent être placées dans des zones ouvertes et dégagées d'air frais, loin des bâtiments, des structures, des gros équipements et autres obstacles, pour garantir que l'entrée d'air est correctement alimentée en air frais et froid.
Lors de l'aménagement de la tour de refroidissement, le côté entrée d'air doit faire face à la direction du vent dominant tout au long de l'année, ce qui favorise la formation d'une bonne organisation du flux d'air à l'intérieur de la tour et favorise l'échange de chaleur et d'humidité. Si la direction du vent dominant est variable, le côté entrée d'air doit également être orienté autant que possible vers la direction du vent dominant en été pour faire face à la charge de refroidissement maximale en été. Plus l'écart entre la surface d'entrée d'air et la direction du vent dominant est grand, plus l'effet de refroidissement est mauvais.
Lorsque plusieurs tours sont disposées, en raison de la température et de l'humidité élevées de l'air à la sortie de la tour de refroidissement, s'il pénètre dans une autre tour, cela détériorera les conditions d'admission d'air et réduira l'effet de refroidissement. Par conséquent, plusieurs tours de refroidissement doivent être disposées de manière échelonnée pour empêcher l’air chaud et humide du côté sortie d’air de pénétrer dans l’entrée d’air d’une autre tour. La distance entre les deux tours ne doit pas être inférieure à 1,5 fois la hauteur de chaque tour.
Les tours de refroidissement doivent être placées aussi près que possible des équipements de source de froid et de chaleur qu'elles desservent, tels que les groupes électrogènes et les appareils de traitement, afin de raccourcir la longueur des canalisations de distribution d'eau froide et chaude et de réduire les pertes de chaleur dans les canalisations et la consommation électrique des pompes à eau. Cependant, des facteurs tels que la disposition des équipements et la pose des pipelines doivent également être pris en compte de manière globale afin d'éviter des investissements excessifs ou des difficultés de construction.
Le fonctionnement des tours de refroidissement nécessite un réapprovisionnement continu en eau douce pour compenser les pertes par évaporation et par le vent. Par conséquent, ils doivent être placés dans des zones où les sources d’eau sont abondantes et aussi près que possible de la source d’eau afin de réduire la longueur et la hauteur de la canalisation d’eau d’appoint et de réduire la consommation d’énergie de la pompe à eau. Pour les zones où l’eau est rare, des tours de refroidissement économes en eau ou des programmes d’utilisation progressive de l’eau peuvent être envisagés.
Dans le but de répondre aux exigences du processus, lors de l'aménagement de la tour de refroidissement, il est nécessaire d'envisager globalement de réduire la consommation d'énergie opérationnelle de la système d'eau de refroidissement en circuit ouvert , tel que l'optimisation des positions des pompes et des ventilateurs, la réduction de la résistance des canalisations et la réalisation d'un fonctionnement à débit variable, etc. Si nécessaire, des installations auxiliaires telles que la piscine de collecte sous la tour et le réservoir d'eau de haut niveau peuvent être adoptées pour favoriser le fonctionnement économe en énergie du système, améliorer les performances des tours de refroidissement.
