実習: 冷却塔の設置と応用

I. 冷却塔の応用分野

冷却塔は、電力、化学工学、冶金、建材などの多くの産業分野で広く使用されており、空調の冷凍や廃熱回収にも幅広く応用されています。主なアプリケーションシナリオは次のとおりです

1. 火力発電所。 

現代の火力発電は主に蒸気タービン発電に依存しています。 

蒸気タービンの排気蒸気は復水器で冷却する必要があり、復水器の冷却水は冷却塔で冷却して再利用する必要があります。したがって、冷却塔は発電所の冷却システムの中核となる機器です。一般に、大規模発電所では高さ150メートルを超える大型の向流冷却塔が採用され、設計循環水量は毎時数万トンから数十万トンに達し、数100万キロワット級の設備を備えています。

2. 化学産業。 

冷却塔は、熱交換器、反応器、吸収塔などのプロセス機器や製品を冷却するために、石油化学や石炭化学などの分野で広く使用されています。化学プラントエリアでは、さまざまな形式の冷却塔が複数配置されることがよくあります。 逆流塔 と クロスフロータワー、規模は数十から数百平方メートルに及びます。エチレン、PTA、その他の施設用の大規模冷却塔クラスターの規模は、発電所の規模に匹敵する場合もあります。

3. 鉄鋼の精錬。 

鉄鋼の製造工程では、高炉製銑、転炉製鋼、圧延などで大量の冷却水が必要となります。そのため、原料ヤードから製品埠頭に至るまで、製鉄所敷地内には製鉄所に欠かせない各種冷却塔が点在しています。たとえば、高炉のスラグフラッシングに使用される水、炉の前の機器の冷却水、転炉の二次排ガスの冷却水はすべて、リサイクルする前に冷却塔で冷却する必要があります。

4. 建材産業。 

セメント生産を例に考えてみましょう。原料粉砕からクリンカー焼成、そしてセメント粉砕に至るまでのプロセスフローにおけるキルンヘッド、キルンテール、クーラー、ローラープレスなどの設備には冷却水を供給する冷却塔が必要です。セメント工場は分散配置されているため、セメント工場の冷却塔は小規模に分散して配置されていることがほとんどです。

5. 空調システム。 

ショッピング モール、空港、スタジアム、地下鉄駅などの大規模な公共施設のセントラル空調システムは、チラー + 冷却塔の形式を採用することがよくあります。冷却塔の蒸発冷却効果を利用してチラーの凝縮器から熱を奪い、冷水のリサイクルを実現します。従来の空冷チラーと比較して、システムはエネルギー効率が高く、冷却塔の採用によりユニットの動作がより安定し信頼性が高くなります。

6. 廃熱利用。 

排ガス廃熱や蒸気凝縮廃熱など、工業生産プロセスで発生する廃熱は比較的高温です。 

そのまま排出するとエネルギーの無駄や環境問題の原因となります。冷却塔で冷却された後、段階的に利用できるため、大幅な省エネと排出削減効果が得られます。例えば、火力発電所の排煙脱硫装置から排出される低温水は、冷却塔で冷却され、除塵や脱硫などに利用されます。

II.冷却塔のレイアウト原則

が 冷却塔の冷却性能を最大限に発揮するには、冷却塔の合理的なレイアウト 必須です。自然換気や熱負荷の分布の影響により、地域ごとの冷却塔の動作環境は大きく異なります。不適切なレイアウトは、風による「短絡」や「タワーのクロストーク」などの有害な現象を引き起こし、冷却効果を低下させる可能性があります。そのため、アレンジする際には、 閉回路冷却塔の場合、換気条件、熱源分布、水源条件などの要素を総合的に考慮し、次の基本原則に従う必要があります。

1. 良好な換気条件。 

冷却塔の蒸発冷却プロセスは、空気の流れに依存して熱と水蒸気を運び去ります。換気条件が冷却効果に影響を与える主な要因です。冷却塔は、吸気口に新鮮な冷気が適切に供給されるように、建物、構造物、大型機器、その他の障害物から遠く離れた、新鮮な空気が入るオープンで遮るもののない場所に設置する必要があります。

2. 吸気側は風に面します。 

際は、 冷却塔を配置する 空気取入口側を年間を通じて卓越風向に向ける必要があります。これにより、塔内に良好な空気の流れ組織が形成され、熱と水分の交換が促進されます。卓越風向が変更可能な場合は、夏季の最大冷房負荷に対応するために、吸気側も可能な限り夏季卓越風向に向ける必要があります。吸気面と卓越風向とのずれが大きいほど、冷却効果は悪くなります。

3. 塔を渡らないようにしてください。 

複数の塔を設置した場合、冷却塔出口の空気は高温多湿のため、他の塔に入ると吸気状態が悪化して冷却効果が低下します。そのため、複数の冷却塔を千鳥状に配置し、空気出口側の高温多湿な空気が他の塔の空気入口に流入しないようにする必要があります。 2 つのタワー間の距離は、各タワーの高さの 1.5 倍以上である必要があります。

4. 冷源と熱源を近くに置きます。

 冷却塔は、冷水と熱水の供給パイプラインの長さを短縮し、パイプラインでの熱損失と水ポンプの電力消費を削減するために、発電機セットやプロセス装置など、冷却塔が使用する冷熱源機器のできるだけ近くに配置する必要があります。ただし、過剰な投資や建設の困難を避けるために、機器の配置やパイプラインの敷設などの要因も総合的に考慮する必要があります。

5. 水を現地で摂取してください。 

冷却塔の運転には、蒸発と風による損失を補うために真水を継続的に補充する必要があります。したがって、補給水パイプラインの長さと揚程を短縮し、給水ポンプのエネルギー消費を下げるために、水源が豊富な地域にできるだけ近くに設置する必要があります。水が不足している地域では、節水冷却塔や段階的な水利用計画を検討できます。

6. 徹底した省エネ。 

冷却塔を配置する際には、プロセス要件を満たすことを前提として、装置の運転エネルギー消費量の削減を総合的に考慮する必要があります。 ポンプやファンの配置の最適化、配管抵抗の低減、可変流量運転の実現など、開回路式冷却水システムを, 構築します。必要に応じて、塔の下の集合プールや高層水槽などの付帯設備を採用して、システムの省エネ運転を促進し、冷却塔の性能を向上させることができます。.