March 2013No.2
第44卷
Vol.44
中国井矿盐
虚拟架子鼓CHINA WELL AND ROCK SALT
Demonstration Application of Hyperbolic Glass Fiber Reinforced Plastic Spray
Type Cooling Tower in the Salt Industry
Yin Guozhong
Ding Jianyue
Ma Changqing
Meng Suqing
(Henan YongLong Chemical co.，LTD Puyang Henan 457000)
Abstract:According to the characteristics of vacuum salt industry ，a new type of cooling tower is apllied innovatively.The tower reaches the goal of saving energy ，and reduces the environment pollution ，and solves the blocking and corrosion problems better.After more than one year ’s operation ，the economic benefit and social benefit is obvious.
Key words:Cooling tower ；hyperbolic ；Glass fiber reinforced plastic ；Spray type ；salt manufacturing ，Energy saving 摘要：针对真空制盐行业的特点，创新性应用了一种新型冷却塔，该塔达到了节能的目的，又降低了环境污染，并较好地解决了堵塞和腐蚀问题。通过一年多的运行，经济效益和社会效益显著。 关键词：冷却塔；双曲线；玻璃钢；喷雾型；制盐；节能中图分类号：TS35 文献标识码：A
文章编号：1001-0335（2013）02-0012-03
兔毛纱线作者简介：殷国忠（1962-），男，河南舞阳人，本科，高级工程师，现为河南永龙化工有限公司总工程师。
双曲线玻璃钢喷雾型冷却塔在制盐
行业的示范应用
殷国忠，丁建跃，马长青，孟素青
(河南永龙化工有限公司，河南濮阳市457000)
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河南永龙化工有限公司是河南煤业化工集团的子公司，其100万吨/年真空制盐项目循环水系统原设计的是机力通风冷却塔，电机功率4×160kW 。本着节能降耗的目的，我们经过认真调研，参考电力行业砼双曲线冷却塔的优点，创新性应用双曲线玻璃钢喷雾型冷却塔。通过一年多的运行，经济效益和社会效益显著。既达到了节能的目的，又降低了环境污染，并较好地解决了堵塞和腐蚀问题。
1真空制盐行业循环水冷却塔现状
1.1
冷却塔的冷却原理
在塔内，热水和空气之间发生传热作用，一是蒸发传热，二是接触传热。蒸发传热是当水的饱和蒸汽
压力大于空气中水蒸汽分压时，水滴表面的水分子克服液态水分子之间的吸引力而汽化移入空气中，并带走汽化潜热，使液体水的温度下降。每蒸发一公斤水，要带走约580大卡的热量，蒸发1%的水分，可降低约6℃的水温。蒸发传热带走的热量约占冷却塔中传热的75~80%。接触传热是当湿球温度低于水温时，热量从水传向空气，使空气温度提高而水的温度降低，带走的热量是显热，约占冷却塔中传热量的20～25%。在一年中的大部分时间———春、夏、秋三季内，表面蒸发起着主要作用。在最炎热的夏季中，液体蒸发所带走的热量约占水所散发的总热量的90%。在冬季，当室外空气处于 低温时，表面蒸发作用降低，接触散热作用增强，由接触所传递的那部分热量从夏季的20～25%，大约增加到50%，而在严寒时期甚至增加到70%。1.2冷却塔的比较
目前，国内真空制盐企业循环冷却水系统采用的冷却塔主要有机力通风填料型、机力通风喷雾型和砼双曲线填料型。1.2.1机力填料冷却塔 塔内设有填料，根据双膜理论的双膜模型，热水由分水器自塔顶向下喷淋在填料表面上。从而形成液膜，液膜向下流动时不断更新；冷空气自塔底进入，以连续相的形式向上流动，与填料表面的液膜层接触，进行热质交换。
优点：比表面{相界面积/液相体积（m 2/m 3）}可达1200m 2/m 3，气液两相接触时间较长。
缺点：⑴需用风机强制通风，电耗高；⑵比表面增长受填料空间的限制相界面积/反应体积为200m 2左右；⑶冷空气阻力系数大；⑷不适应于介质较脏的场合，填料清洗较困难；⑸填料易老化碎裂，其碎片造成水泵、管道、换热器、喷嘴、填料堵塞，需要定期补充更换填料；⑹从安全角度讲，在安装和检修时易发生火灾。1.2.2机力喷雾冷却塔
具有如下特点：⑴喷雾冷却塔因填料取消，塔体载荷大大减轻，减少很多支撑梁板；⑵阻力小，风量大，
12
2013年3月第2期
表1
夏季满负荷运行实测数据
接触面积大，冷却效果优于填料塔。在同等工况条件下，冷却温差比填料塔大4℃以上。相同温差下可提高冷却水量20%；⑶彻底克服了填料塔填料老化、变形脆裂和布水喷头堵塞及冲落、填料脆片堵塞管道、泵等一系列影响塔和工艺系统设备性能的现象；⑷循环水中10㎜以下颗粒状物体，不会堵塞喷嘴。
缺点：⑴需用风机强制通风，电耗高；⑵水压比填料塔略高，运行电耗增加；⑶水压波动对雾化有影响。
1.2.3双曲线填料冷却塔
螺旋桨设计
双曲线砼填料塔使用简单，运行稳定，节能效果明显，循环水损失量小。
存在问题：由于制盐行业循环水中含有NaCl 、CaSO 4等杂质，塔体采用砼结构，易腐蚀。塔内填料为玻璃钢，在长期的水循环过程中，填料老化变形，填料之间的沟槽内淤积了大量的水垢，致使部分沟槽堵塞严重，布水极不均匀，降低了冷却塔的效果，增加了用水量，而且填料的清理和更换麻烦，劳动强度大，施工也存在一定的安全隐患。
2双曲线玻璃钢喷雾型冷却塔的可行性
2.1
在双曲线自然通风冷却塔中用喷雾装置取代填料的可行性
2.1.1从冷却塔工作原理来分析
双曲线自然通风冷却塔的工作原理和现在工业中常使用的机力塔的原理相同，都是逆流湿式冷却塔，唯一的区别就是在于机力塔是通过塔顶的风机来实现塔内外空气的对流而自然通风冷却塔是通过塔内外空气的压差来实现的。目前在制盐装置中，喷雾装置在冷却塔中得到了广泛的应用，因此它一样也能很好的应用在自然通风冷却塔中。2.1.2从制盐行业的特殊性分析
制盐装置的循环水水质要远差于电厂的循环水。循环水与二次蒸汽直接接触，有部分的泡沫进入到循环水中，造成循环水中氯离子、钙镁离子浓度增高，这种热交换方式会造成填料非常容易结垢、堵塞，严重影响冷却效果。如果采用化学药物的方式来软化水，保持循环水的清洁度，从成本上来讲不划算，也背离了降低冷却塔运行费用的初衷。2.1.3从喷雾装置对塔体结构的影响来分析
由于采用喷雾装置，取消了填料及填料体的大部分支撑梁，所以喷雾冷却塔无运行重量，使塔体
载荷大大减小。同时塔体内的阻力也会减小，更有利于空气的对流。
2.2采用玻璃钢塔代替砼结构塔，解决腐蚀问题
钢筋混凝土结构的冷却塔，由硅酸盐水泥、填充料、水和助剂等混合浇注而成，同时用钢筋骨架来增加混凝土构架强度。在一般情况下，混凝土本身具有高碱性pH ≥12.5。在这样高碱性的环境中使钢筋表面形成一层致密的钝化膜而处于稳定状态，但由于受到外界环境侵蚀介质的作用，如氯离子、硫酸
盐、二氧化碳等，钢筋表面的钝化膜受到破坏成为活化状态，钢筋就开始腐蚀，各项力学性能严重下降。
由于盐行业腐蚀性较大，砼结构塔需要对内部及外部进行防腐处理，防止循环水中盐份对塔体的腐蚀。外涂耐老化胶衣玻璃钢板材是良好的耐腐材料，密度小，强度大，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力，已应用到化工防腐的各个方面。
2.3濮阳地处北方，气候干燥，有利于塔内外形成空气流动所需的压差，相对于气候湿润的南方，所需的塔体积、高度要更小些。
3双曲线玻璃钢喷雾型冷却塔实施方案
3.1
塔体
100万吨/年制盐装置的设计循环水量8000m 3/h ，设计塔高70m ，底部直径60m 。塔体结构形式为轻钢结构，塔板系统采用玻璃钢板材。结构形式为双曲线型，塔内横切面为圆形。3.2喷雾装置
宝商集团陕西辰济药业有限公司采用多喷头喷雾装置。设计中充分考虑喷雾装置的淋水密度，充分利用双曲线冷却塔的内部空间，整个塔内共分多层，多套喷雾装置。3.3管道布置
塔内横切面为圆形，塔内各处的气流流速各异。塔内边缘处靠近进风口，此处气流流量大、阻力小，而塔内部风阻大，流量较小。所以设置4根总进水管，分别置于东南、西南、西北、东北方向。在塔内边缘处设计的喷雾装置较密，而越向内喷雾装置越少。
4双曲线玻璃钢喷雾型冷却塔运行效果
自2011年6月运行至今，节电效果显著。4.1系统运行典型参数
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表2秋季满负荷运行实测数据
化，从而产生了盐泥往往难以做到真正的无害化处理，可能造成二次污染，两碱企业用固体盐生产时，以液体盐代替固体盐以后，制盐企业可以在盐矿采区附近进行净化，产生的盐泥回注入地下采空的溶腔。不仅解决了固体废弃物的环保问题，同时还有利于防止采空溶腔地质灾害风险的发生。
4.6推广液体盐可节省投资
液体盐的生产成本在15元/吨左右，管道敷设费用每百公里每吨约40元，运行维护费用每百公里每吨约1.1元，则液体盐成本不超过100元每吨(300km以内)，远低于海盐的200元每吨和井矿盐的300元每吨。
4.7推广液体盐还可缓解运输压力
固体盐一般是通过铁路、公路及水路来进行运输的，其中，铁路或水路运输都需要具备一定的条件，公路运输成本最高。发展液体盐，可采用管道物流技术，通过敷设的管道输送液体盐，可以缓解运力紧张的矛盾。其一是减少了井矿盐企业用煤量，相应地减少了运输煤炭的需求；其二是以液体盐代替固体盐后，液体盐从盐企送到碱企通过管道物流进行，大大减少了作为主要物流方式的铁路、公路或水路的固体盐运输量。5结束语
液体盐是工业用盐的未来，它环保，节约能源、投资，可降低生产成本，减少运输压力，有利于促进盐及盐化工产业实现技术升级和集约化、规模化发展，形成盐化工产业链。我国需加大产品结构调整，出台政策鼓励两碱企业使用液体盐，制定政策支持开发、研究液体盐等新技术的科技创新项目，鼓励制盐企业生产高质量液体盐，鼓励盐碱企业结合，鼓励盐碱一体化建设，提高两碱生产中的液体盐用量，充分发挥我国卤水资源极其丰富的优势。
参考文献
[1]陈玉红．从节能减排的角度论述液体盐替代固体盐的可行性[J].中国井矿盐.2010年第6期:25-28.
[2]陈春瑢．发展液体盐生产满足制碱业需求[J].中国井矿盐，2006年第4期:4-7．
[3]王军华阎有韧娄亚红叶召友等.试论液体盐的发展前景[J].中国井矿盐，2005年第4期：5-8.
[4]中国盐业协会.中国盐业年鉴[M].2007、2009、2010、2011.
（收稿日期：2013-01-15）
（编辑/林梅影）
4.2经济效益分析
4.2.1为解决填料堵塞问题，原设计比照电力行业设计一套水处理装置，每年仅水处理费用一项高达200多万元，目前该装置已省去。
4.2.2省去四台160kW风机。按80%负荷率计算，四台风机每年可节约电费260万元。
4.2.3在保证制盐系统真空度的情况下，其他运行费用大幅度下降。
5结论
5.1该冷却塔采用玻璃钢作为塔体材料，有效解决了含盐循环水的腐蚀问题；采用喷雾技术降温解决了填料塔易堵塞问题，降温温差达到8℃，提高了装置运行周期；采用双曲线自然通风冷却形式，省去
风机，节能降噪效果显著。5.2水损失小，对周围环境影响小。
5.3对于国内真空制盐行业以及化工、电力行业实施节能改造和清洁生产具有重要的意义，具有良好的推广应用前景。
参考文献
[1]王大荣.循环水冷却塔的现状及对策[J].中国井矿盐，2008年第1期.
[2]中国工程建设标准化协会化工分会.GB50050-2007，工业循环水处理设计规范[S].中国度计划出版社，北京2008.
（收稿日期：2013-01-05）
（编辑/林梅影）
（上接第11页）
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March2013No.2
>内翅片管式换热器
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