水轮机技术在冷却塔系统中的应用

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1、水轮机技术在冷却塔系统中的应用冯会玲刘洋孙宸山东省冶金设计院股份有限公司摘要：文章阐述了当前工业冷却塔的现状，认为工业冷却塔的循环冷却水存在富余压头没有得到利用，沿程损失大等问题。利用水轮机代替风机电机，并对水轮机结构进行优化设计，以达到节能的目的。关键词：水轮机;冷却塔;结构设计;作者简介：冯会玲（1984-）,工程师;250101山东省济南市。收稿日期：2017-05-11ApplicationofwaterturbinetechnologyincoolingtowersystemFengHuilingLiuYangSunChenShandongProvince

2、MetallurgicalEngineeringCo.，Ltd.;Abstract：Thepaperexpoundedthecurrentstatusofindustrialcoolingtower,thoughtthattherewereproblemsthatsurpluspressureheadofcirculatingcoolingwaterhasnotbeenusedandthewaterpathhasgreatlossesintheindustrialcoolingtower.Usedwaterturbineinsteadoffanmotor,andop

3、timizeddesignofwaterturbinetoachieveenergysaving.Keyword：Waterturbine;coolingtower;structuraldesign;Received：2017-05-11冷却塔是用水作为循环冷却剂，从系统中吸收热量排放至大气中，以降低水温的装置，可保证系统的正常运行。0前，冷却塔冷却所用的风机人部分都由电动机驱动，消耗的电能相当大。以一座4500t/h流量冷却塔为例，冷却塔电机年耗电量为175万kWh,耗能折合612tce。然而冷却塔循环冷却水出口一般具有一定的富余水头(4~15m)并未加以利用，浪

4、费能量。利用冷却塔的富余水头，采用超低比转速混流式水轮机代替冷却塔中风扇电动机，直接带动风扇旋转，可以达到节能的目的。1水轮机冷却塔工艺(1)技术原理:对冷却塔进行改造，将电机驱动风机改为水轮机驱动风机。水轮机的工作动力来自循环冷却水系统水的重力势能以及循环水泵的富余扬程，工作吋保证冷却塔的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机连接并带动其转动，取消了原电机驱动风机系统，节约电能。(2)工艺流程:取消冷却塔减速箱和电机一把冷却塔用水轮机安装在原减速箱基础上->安装原风机->连通进水管和水轮进口->连通布水器和水轮机出口。2冷却塔用水轮机的设计水轮

5、机设计的依据有:原塔设计流量和进塔流量，原塔设计流量限定丫流量上限,淋水而积一定，流量增加淋水密度变大使冷却效果降低;水轮机功率一般小于电动机功率，使风机功率不会增加，水流量增加而空气流量不增加使气水比降低，冷幅降低。其中：冷幅指冷却塔进出水之间的温差，表明出塔水温逼近湿球温度的程度，设计冷却塔时A(冷幅)大于4°C，若想AWC，则冷却塔需建的无限大。标准冷却塔气水比:冷幅为5"C时取0.65，冷幅为10°C时取0.85。气水比为质量比，计算时需将体积转变为质量。水轮机出U速度一般不要超过2m/s,可通过改变水轮机出U管的截面积调节。冷却塔用水轮机利用循环水系统的余

6、压工作，其水头一般在5~16m之间;冷却塔风机的转速一般也不高，大屮型冷却塔风机的转速在10(T250r/min;水轮机的功率不大，一般在2(T200kW之间。所以当采用水轮机与风机直连吋，水轮机比转速比较低，屌于超低比转速水轮机。对冷却水量40(f4000m/h的冷却塔参数进行统计分析，可得出冷却塔水轮机的比转速在4(f60(m*kW制)之间，属于低比转速的水轮机，决定了水轮机的型式和参数。2.1冲击式水轮机现代水轮机按水能转换的特征分为反击式和冲击式。冲击式水轮机括水斗式、斜击式和双击式，都属于低比转速或超低比转速水轮机。在单喷嘴单转轮情况下,水斗式水轮机比转速

7、范围为10~20（m*kW制），斜击式水轮机的比转速在35飞0（m*kW制），双击式水轮机的比转速在30〜80（m•kW制）。从比转速角度考虑，斜击式和双击式水轮机的比转速与冷却塔水轮机耍求的比转速范围40^60（m*kW制）较接近，适用于冷却塔风机直联驱动。冲击式水轮机属于无压式水轮机，而冷却塔水轮机需要在有压串联水流系统中工作，所以冲击式水轮机不适用。如果把斜击式水轮机的喷嘴进水改为全周进水，能够适应有压水流系统，且有较高的效率，也不会发生振动。理论上，有压斜击式水轮机是冷却塔风机驱动的可用机型，但实际生产中使用很少。2.2反击式水轮机反击式水轮机分为混流式