结构逆流式机力通风冷却塔技术方案doc.docx

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结构逆流式机力通风冷却塔技术方案doc

结构逆流式机力通风冷却塔技术方案

【防冻设计】一节。

——人性化设计关键部位的警示性标记，确保安全操作。

总之，通过精心设计，使冷却塔塔群具有外形美观、性能可靠、全天候运行、长寿命、低故障率、低维修率的先进水平。

6、结构部分6.1结构型式：

冷却塔采用大跨度混凝土框架结构，玻璃钢围护板。

整体结构经过优化设计，在满足规范要求的前提下，梁柱截面较小，对降低塔体内的风阻力，提高塔体的冷却效果，有比较明显的作用。

鉴于风机在运行过程中处在低频振动状态，采用现浇钢筋混凝土框架结构可使结构本身具有良好的整体刚度，从而可以有效地抵御由运行过程中振动的影响以及地震区的地震作用。

6.2塔群两端各设一上下塔楼梯，以方便塔顶设备的正常维护管理和消防要求。

玻璃钢动能回收型风筒上设快开型检修门，检修门具有良好的密封性能并易于拆卸，检修门上所有金属件均采用不锈钢材质，塔内设风机检修平台及塔体部件检修通道。

7、环保、消防及职业安全7.1填料、收水器、布水管等塔体材料，均为阻燃型，阻燃氧指数≥30。

7.2冷却塔设风机运行监控仪。

7.3建议设置现场电机操作柱，可实现紧急情况下的冷却塔及时开停机。

7.4关键部位的警示性标记，确保操作安全。

7.5建议在冷却塔塔顶平台内设置小型灭火器。

8、节水8.1冷却塔采用高效收水器，减少飘水损失。

8.2精细的防溅水设计，减少溅水损失。

8.2循环水补充水和排污水量应根据季节调整，减少补充水总量。

9、执行的设计规范及标准顺序9.1现行国家标准要求。

9.2招标要求，包括CTI技术要求。

9.3招标方及业主提出的特殊要求及说明。

9.4其它规范及行业标准。

2、10SHN型冷却塔特点介绍根据辽宁华锦化工（集团）有限责任公司乙烯原料工程所需配套机力通风逆流式冷却塔招标文件中的的技术要求，本次投标选用我公司10SHN型钢混结构逆流式冷却塔。

Ø本投标方案中汇集了我公司多年设计、制造大型冷却塔的经验，集国内外冷却塔行业最新技术为一体；Ø通过对设备各部件及整体的优化设计，实现了气流流场流线化、低能耗运行、超低飘水损失、高质量的机力通风设备、Ø奉献给业主一套外形美观、性能可靠、全天候运行、长寿命、低故障率、低维修率的具有国内领先水平的冷却塔塔群。

10SHN-4500×4冷却塔该塔通过使用已经实践检验的性能优越的塔体构件，经国家权威机构实塔检测，各项性能指标均达到或超过国家标准GB7190.2―1997《大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》的规定。

我公司生产的大型10SHN系列冷却塔以其优越的性能，优良的品质，广泛应用于电力、冶金、石化及机械等各行业工业循环水系统。

1．整体设计本方案采用方形逆流式钢混结构机械通风冷却塔，本方案中在塔群一侧设置检修梯，以方便塔顶设备的正常维护管理。

塔体采用大跨度混凝土框架结构及围护墙板，塔内梁柱端面设计和空间布置在充分保证设备整体强度和稳定性的前提下，充分考虑到布水均匀性和配风低阻力的要求。

冷却塔作为循环水站的大型标志性设备，本方案对其外形设计力求美观大方，与周围建筑和谐布局：

Ø根据周围建筑及设备的布置特点，采用水灰色为主色调（可按业主提供的更为详细的总体布置资料或业主要求进行调整），外观典雅大方；2．节能导风装置——动能回收型风筒迥转型动能回收型风筒本方案采用玻璃钢材质迥转型动能回收型风筒，该风筒充分利用了气体流场均化理论，结合工程实践经验和实测数据而设计，内壁曲线采用椭圆曲线，与采用直线的自然扩散型风筒相比较，该风筒消除了气流脱壁现象，缩小了涡流区，使风筒中心负压区面积大幅缩小，出风口断面风速分布趋于均化，经实际应用检测，该风筒动能回收值大于30%。

树脂含量45-55%，固化度≥85%，巴氏硬度≥35，弯曲强度≥196MPa。

风筒外表面喷涂抗紫外线和抗老化的美国亚什兰进口的胶衣树脂，抗紫外线等级为5级、具有外形美观、耐老化、耐腐蚀、不龟裂、不褪色等特点。

风筒采用模压工艺成型，外表面为含光稳定剂的光滑胶衣树脂层，内表面涂树脂两遍，经压模处理保持较高光洁度以减少阻力。

风筒采用T型大端面空腹加强筋，应力集中段和联接端埋有预制件以保证风机整体强度和运行强度，风筒紧固件采用不锈钢螺栓，正常使用条件下，风筒使用寿命不低于30年。

风筒内壁与风机叶尖之间距离将影响到风机工作的气动效率，我公司将该距离控制在30±5mm（国标GB9170.2―1997《大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》规定：

安装间隙e=0.005D±10mm），优于国家标准。

针对风荷载较大地区，本设计中充分考虑到此影响，为防止由此带来的风筒变形，风筒采用加强型设计，风荷载设计值超过690Pa，风筒检修门在结构上进行加强处理，充分保证了风筒在不利自然条件下的安全使用。

3．高质量的机力通风设备——风机玻璃钢轴流风机设计选用“上海尔华杰机电设备制造有限公司”生产的L92型风机，实塔应用表明该风叶具有效率高、流量大、风压适宜，气动性能特性曲线与实测数据对比吻合度高的特点。

风机叶片外形设计采用国际上较先进的ARAD翼型，其特点：

流量大，效率高，噪音低。

叶片由高强度环氧玻璃钢模压而成，具有强度高，重量轻，耐腐蚀，使用装拆方便等优点，每片叶片成型后，均进行大力矩测量，确保每台风机的叶片大力矩互差不大于2.45NM。

减速器技术性能减速器为直角和螺旋型，标准符合AGMAClass1。

服务系数2.0，符合CTISTD-111标准。

减速器为2级齿轮传动，第一级是一对螺旋锥齿轮，第二级为圆柱斜齿轮。

齿轮所采用的材料为钛合金钢，经渗碳淬火处理，保证齿轮具有很高的耐磨性和抗冲击能力。

减速器输入轴采用机械密封结构，输出轴采用迷宫密封。

每台减速器外部有油位计量显示器及放空管，排油管线。

减速器端部设有视镜观察窗口及油温、振动报警一次仪表接口。

这类减速器专门匹配L92型风机，轴承能做到在L-10标准下的最小8000小时工作。

减速器在运输前内部盛有防锈油。

在运行时齿轮和轴承为飞溅润滑。

风机是冷却塔设备中的重要部件，其性能的优劣将直接影响到冷却塔的热工性能，因此在风机的选择上对配套厂家进行严格的要求，在系统中的一些关键部件中我公司特别要求配套厂家进行局部处理，采用性能更为优越、稳定的进口产品，为业主提供高质量的通风设备，为冷却塔设备的安全长期稳定运行奠定了基础。

冷却塔产生震动的震源几乎百分之八十以上都来自传动轴，为减小在突发事件时产生“飞轴”现象对塔体造成更为严重的破坏，本次设计增设飞轴限位装置，使事故发生时传动轴的移动得到控制。

4．电机风机配套电机采用佳木斯/南阳防爆电机厂产品。

技术要求：

1）绝缘等级：

F级；2）防护等级：

IP55；3）防爆等级dIIBT4。

4）电力条件：

10000V/50Hz/3Ph；5）电机功率：

185KW；6）配备辅助电加热系统；7）电动机前后端轴承各设一个PT-100测温元件，以确保安全运行，PT-100为三线制。

5.冷却塔的安全运行——风机运行监控系统²概况说明：

根据招标文件对风机系统安全监控的要求，我公司选配的KR―939SB3型风机安全监控装置，该装置是一个一体化三参数组合探头，安装在减速箱油孔内，其探杆直接插入齿轮油中，将减速箱内的油温、油位及振动信号直接转换成DC4～。

7．配水系统本方案采用管式配水系统三溅式低压防松喷头，配水管线采用下喷技术支状配水。

设计中主管及支管下部装有喷头以防止停车时管道积水和运行时管道污泥沉淀。

使配水管道不存在污泥沉淀的情况，避免了配水管道进行人工清洗的麻烦。

本方案中配水管采用防腐性能优越的UPVC管道，该管道具有耐寒、耐压、耐磨、耐腐蚀、阻燃、水流阻力小、结构简单可靠的特点。

当夏季水温达50℃，塑料配水管不软化变形；冬季环境温度在－40ºC条件下不冻裂脱落；长年在无阳光直接辐射的湿热环境下工作，耐老化期可达以上。

管道内壁光滑，水流阻力小，可以减少水中污物在管道中的沉淀。

管道的安装方式采用悬吊与支撑相结合的方式，吊挂件全部采用不锈钢件。

该安装方式即保证了配水管安装的可靠、稳定性，同时减少了采用全搁置式时配管下支撑梁影响配水均匀的缺点。

设计中每台塔的配水均相对独立，允许一格或两格冷却塔单元停水，而不影响其余冷却塔单元的正常运行。

本方案采用下喷方式，三溅式防松喷头布水，喷头材质为ABS塑料一次注塑成型，喷头与配水管采用法兰连接，强度高使用寿命长。

该喷头布水均匀，工作水压低（喷头出口正常工作压力仅需0.6mH2O），压力适应范围大，不易堵塞。

由于其带有经特殊设计的锁紧防松装置可使其与布水管连接牢固，不脱落，可保证配水系统长期安全运行。

正常使用条件下，喷头使用寿命10年。

我公司采用的管式配水系统，三溅防松喷头布水的设计对水力负荷具有较高的适应性，实塔运行表明，该系统在运行负荷达到150%时仍可正常工作，运行负荷低至40%时整塔布水均匀性不受任何影响，大大提高了设备运行的安全性和可靠性。

塔内喷头布置时适当内缩，减少了溅洒到塔壁上的水量，同时在塔壁上装有导流板，塔进风口上沿在混凝土浇注时制成一条凹痕，在塔运行时可阻断壁流水外涎（如右图），大大减少了冷却塔的壁流量。

8．淋水填料材质：

改性PVC；填料片基片厚度：

0.40±0.05mm；双梯波薄膜填料成型工艺：

全自动真空吸塑；制造、检验标准：

DL/T742－性能特点：

强度大，安全系数高，通风阻力小。

使用寿命长，重量轻，安装方便。

10．玻璃钢构件我公司生产的聚脂玻璃钢产品的固化度为81.64%（国标值：

≮80%），弯曲强度273MPa（国标值：

≮147MPa），巴柯氏硬度为60（国标值：

≮35），结构层树脂含量为45.78%（国标值：

≮45），塔体外表面上直径3～5mm的气泡在1m2范围内不超过3个，表面气泡最大直径不大于5mm，原辅材料采用189#耐水、耐高温树脂（为常州市华润复合材料有限公司优质产品），表面采用防老化、抗紫外线性能卓越的进口胶衣树脂（美国亚什兰胶衣）产品，玻璃钢制品表面均匀，色泽均匀，长久使用不褪色龟裂。

经国家级权威机构检测其各项理化性能指标均达到或超过国家标准《GB7190.2-1997》的规定，玻璃钢构件保证使用寿命30年。

11．检修通道本方案塔内部设检修通道，以便于塔内部设备和部件的检修。

检修平台及通道材质为不锈钢及FRP玻璃钢挤拉型材组合件，冷却塔内设快开型检修门，检修门上所有金属件采用不锈钢材质。

12．冷却塔防腐本方案塔内受力部件如齿轮箱底座、电机底座及检修走道材质皆为碳钢型材，其腐蚀问题是塔质量保证的一个重要环节，我公司为保证质量，所有出厂钢质构件均须经酸洗除锈→水洗→碱洗除油→水洗→表面磷化→涂环氧富锌底漆→涂厚浆型沥青中间漆→涂厚浆型环氧沥青面漆这一套严格的防腐措施进行处理，钢构件使用寿命不低于30年。

在钢构件加工好以后，我公司对所有出厂冷却塔先进行试安装，并请甲方人员监督、验收，这样可避免由于设计或加工过程中的疏忽而造成的现场切割，从而导致施工过程中对钢构件防腐层的破坏。

试装合格后对各部件标记，再进行防腐处理。

13、冷却塔冬季防冻根据本项目所在地辽宁盘锦气象条件，冬季累年极端最低气温达-37.9℃，冷却塔在冬季运行中存在一定的冰冻隐患。

冷却塔的产生冰冻情况主要有以下方面：

壁流水沿进风窗上沿流下时在混凝土横梁下产生的冰凌；壁流水沿进风口立柱流下时在混凝土立柱两侧产生的冰柱；化冰管设计不当使淋水沿管壁流下在管周围产生的冰凌；配水系统设计不当使塔在冬季停车时管道内积水，造成管道冻裂；经填料冷却后的循环水由于温度较低，在靠近进风窗侧与外界冷空气接触，或者由于配水不匀，造成局部淋水密度小、水温降大，在填料中及填料架下产生的冰冻现象；集水池由于长期停用而又没有必要的排空防冻措施产生的冰冻；进风侧集水池顶层梁设计不合理，造成冷却塔雨区淋水淋在梁上从而溅落到水池外，造成塔周围结冰；收水器效果不好，造成飘水严重，飘滴在塔平台上及周围结冰。

如果冷却塔设计不当，将对冷却塔的正常运行及工厂环境和安全造成一定影响，因此本方案在冷却塔中采取有针对性的设计，可完全避免该现象的发生，通过以下措施防止冷却塔冬季冰冻现象的发生：

（1）．在冷却塔的结构设计时，进风窗上沿混凝土横梁下部进行尖端处理，防止壁流水外涎；

（2）．从进水总管上引出热水支管至塔内配水系统的下部（两侧进风口处），并设置控制阀门，冬季运行时开启，增大边区淋水密度，使进风口处的填料下部无法结冰；（3）．设计中配水系统主管及支管下部装有喷头以防止停车时管道积水和运行时管道污泥沉淀。

使配水管道不存在污泥沉淀的情况，避免了配水管道进行人工清洗的麻烦，同时消除了停车时配水管冰冻的隐患；（4）．冷却塔的上水管亦设有放空阀门和旁通管，冬季冷却塔停运时可将管内存水放空或根据需要使循环水直接进入冷却塔水池；（5）．本设计中采用可短时反转风机，当塔进风口存在冰幕时，使塔内气流反向流动，利用塔内热空气消除冰幕；（6）．在水池设计时充分考虑到水池放空的需要设放空管，当冷却塔冬季停用时将此管阀门打开使塔内无积水；（7）．在冷却塔水池设计中，对进风侧水池顶层梁采取下沉500mm设计，池壁外扩1650mm，使淋水外溅的现象可以得到彻底的解决；（8）．设计中我公司采用高效弧形收水器，收水效率大大高于其他形式产品使出塔空气的含湿量较低，解决了塔顶及结冰现象；（9）．填料支撑采用加强型设计，考虑到结冰的可能，设计承载能力按1000kg/m3取值；（10）．冷却塔冬季运行操作建议：

循环水温≮15℃，塔内淋水密度≮14m3/（m2•h）。

另外我公司将派专业的技术人员对冷却塔操作人员进行专门的冬季操作技术培训，从根本上解决冷却塔冬季运行的冰冻问题。

14．其他

（1）本方案根据国家有关规范的规定，在冷却塔的每个风筒上部设置了避雷环，以保证冷却塔安全可靠的运行。

15．节能降耗冷却塔的运行费用是冷却塔投资的一项非常重要的组成部分，所以冷却塔设计时充分考虑到运行时的能耗显得尤为重要。

Ø本方案中由于采用了填料下沉、优化的配水系统和塔型设计，低压喷头的应用等一系列冷却塔设计的先进技术，可使循环泵的供水扬程较常规设计下降1.5m以上，使冷却塔运行费用大大降低，经济效益明显。

Ø由于设计中采用我公司新型技术的弧型高效低阻加筋弧形收水器，使设备的收水效率大大提高（按循环水量计的飘水损失仅为国标值的十分之一）的同时，使设备对周围环境的影响大大改善。

在冷却塔设备中收水效率的高低还直接影响到风机叶片的使用寿命。

风机叶片长期工作在高湿度的水蒸气环境中，叶尖以60～70m/s的线速度切割湿热空气，空气中水蒸气的含量越大（即收水器的收水效率越低）对风机叶片的损害越大，实际应用表明：

冷却塔设备中以循环水量计的收水效率每降低一个数量级，则叶片的使用寿命可提高2～3年（叶片的正常使用寿命为10～13年左右），经济效果显著。

16．总结综上所述，我公司设备具有以下特点：

Ø根据周围建筑及设备的布置特点设计设备色调，外观典雅大方；Ø高效动能回收型风筒的使用，动能回收值超过30%，节约了电能；Ø风筒紧固件采用不锈钢材质；Ø高质量通风设备的应用；Ø设置飞轴限位装置，使事故发生时传动轴的移动得到有效控制；Ø采用新型高效低阻加筋弧形收水器的应用，使冷却塔飘水率仅为循环水量的十万分之一，此值仅为国标允许值的1/10，按单台塔循环水量Q=4000t/h、全年运行8400小时计算，全年可节约用水量为：

3024吨。

并且平均使风机使用寿命大大延长；；Ø采用了管式配水系统三溅式防松型专利喷头喷淋，布水均匀；Ø系统设计低水阻，操作弹性大，其循环水量可在额定水量4000m3/h的40%～150%工况下安全可靠运行。

Ø填料片基片采用能源部常州勤业塑料厂优质改性PVC甲级新料；Ø填料下平安装方式使塔内气流流场更加均匀；Ø玻璃钢部件表层采用了美国亚什兰带色胶衣，可长期抵御紫外线的侵害，产品不龟裂，并可长时间保持产品鲜艳的颜色；Ø本方案在填料的热力特性的取值、风机风量和配用电机的功率上均留有一定的裕度，充分保证了该塔在不利气象条件和冲击负荷下的正常使用。

3、冷却塔原材料及外配件厂家系统名称供应厂家说明塔体玻璃钢树脂常州华润复合材料有限公司采用国家船检局认可的优质耐酸不饱和聚脂树脂,该厂产品获国家“银质奖”,是目前国内较好的品牌。

玻璃纤维布常州建材二五三厂部优产品,具有不燃、耐腐蚀、耐高温、高强度绝缘等优点。

胶衣美国亚什兰彩色胶衣树脂，其色种内含有U.V.S.光稳定剂，抗紫外线照射，色泽美观、明亮、耐老化、不易褪色钢结构件常州市国栋商贸有限公司材料选用马钢、武钢等优质钢材,钢结构件经我公司酸洗除锈→水洗→碱洗除油→水洗→表面磷化→涂环氧富锌底漆→涂厚浆型沥青中间漆→涂厚浆型环氧沥青面漆等三道的防腐工艺，防腐能力特别强。

塔芯淋水填料常州市双辉制冷设备有限公司冷却塔采用双梯波填料，由我公司生产的优质改性P.V.C片真空吸塑而成，具有亲水性好、散热性好，风阻小的特点。

填料支撑架（中美合资）常州科顺复合材料有限责任公司大型钢结构冷却塔原有的填料支撑架是由型钢焊接而成,我们现在改为挤拉型材。

具有轻质高强，耐腐蚀性能好等特点。

通风风机上海尔华杰机电装备制造有限公司（原上海化工机械二厂）所配风机为高效机翼型玻璃钢风机，它具有风量大、风阻小、效率高的特点。

风机叶片采用空腹叶片技术生产，具有表面形体稳定、结构强度高，叶片不易吸湿失去平衡发生振动等优点。

减速箱壳体材质为HT200，叶轮材质为高强度环氧玻璃钢。

电机佳木斯/南阳防爆配用YB系列高压防爆户外型电动机，防护等级为IP55，绝缘等级为F级，防爆等级为dIIBT4，具有高效、振动小、噪声低等特点。

系统名称供应厂家说明除水收水器常州市双辉制冷设备有限公司采用新型高效低阻加筋弧形收水器，材质为PVC，耐汽水性能好，经久耐用，漂水损失小于0.001％。

配水管式布水常州双辉制冷设备有限公司采用固定式管式配水方式，布水管材质UPVC，悬吊件采用不锈钢。

配水管线采用下喷技术枝状配水，该系统在运行负荷达到150%时仍可正常工作，运行负荷低至40%时整塔布水均匀性不受影响；选用A.B.S材质的低压三溅式喷头、配水均匀、无中空现象。

连接螺栓常州沪常紧固件公司螺栓连接件采用镀锌螺栓，关键部位采用不锈钢螺栓。

监测油温、油位、振动三参数组合探头北京科热测控技术股份有限公司监测冷却塔风机的运行，准确提供冷却塔风机的故障数据，可及时对风机进行维修。

4、投标冷却塔工艺设计计算书一、热力计算：

1、热力性能计算方法：

按照GB7190.2-1997《大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》规定，用焓差法进行计算，采用辛普逊近似积分计算公式计算。

2、由招标文件中提供的冷却塔工艺参数及气象参数：

2.1工艺参数进塔水温t1=40℃出塔水温t2=30℃单台冷却水量Q=4000m3/h2.2气象参数干球温度θ=27.5℃湿球温度τ=24.9℃大气压P=1016.3mbart1Cwdtt2i″-i计算公式

（1）=K·βxv·V1000·QN=式中：

βxv——填料容积散质系数kg/m3.hV——淋水填料总体积m3Q——单塔处理水量m3/ht1t2——进出塔水温℃I——冷却塔淋水装置中的空气焓KJ/KgI″——与I对应饱和空气焓KJ/KgK——蒸发水量带走的热量系数t2586-0.56（t2-20）

（2）K=1-交换数辛普逊近的积计算公式1i1″-i2Cw△t6·K（3）（+4im″-im+）1i2″-i1Ω=式中:

t——进出水的温度差℃I1″-I2——进水温度下的饱和空气焓与排出塔的空气焓的差KJ/KgIm″-Im——进出水平均温度下的饱和空气焓与进出水平均空气焓的差KJ/KgI2″-I1——出水温度下的饱和空气焓与进入塔内的空气焓的差KJ/KgCw——水的比热4.1868KJ/Kg·℃进塔空气相对湿度（4）ψ=Pτ″-0.000662PO（θ-τ）Pθ″式中:

θ——空气干球温度℃τ——空气湿球温度℃Pθ″——干球温度时的饱和空气的水蒸气分压KpaPτ″——湿球温度时的饱和空气的水蒸气分压KpaPO——大气压力Kpa饱和水蒸气分压力按下列计算:

100073.16-2.0057173-3.142305+）1000TT（lgP″=（5）（373.16-T）0.0024804-8.2lg373.16TT式中:

P″——饱和空气的蒸气分压KpaT——绝对温度T=（273.16+t）K++进塔干空气密度γ1kg/m3r=ψPθ″461.5（273+θ）（Po-ψPθ″）×1000287.14（273+θ）（6）式中:

Po,Pθ″同上进塔空气焓I1KJ/Kgi1=1.006θ+0