選擇首先要考慮水的污染傾向。本文向您展示了解并正確選擇冷卻塔填料的重要性！冷卻塔在許多化工廠中發(fā)揮著重要作用。與任何其他熱交換器一樣，最大限度地提高效率對(duì)于設(shè)備設(shè)計(jì)和防止結(jié)垢、結(jié)垢和腐蝕至關(guān)重要。對(duì)于冷卻塔，填料的選擇是這方面的一個(gè)關(guān)鍵方面。乍一看，高效薄膜冷卻塔填料似乎是理想的選擇。但是，如果水質(zhì)差導(dǎo)致冷卻塔填料迅速結(jié)垢和堵塞，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的維護(hù)成本。因此，在這里，我們將研究冷卻塔填料類型的基本原理，并研究影響選擇的重要化學(xué)問(wèn)題。適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充水預(yù)處理可以選擇比其他方式更高的冷卻塔填充效率。

1.環(huán)境濕球溫度

環(huán)境溫度和濕度都會(huì)影響性能，通常冷卻塔中65-90%的傳熱來(lái)自一小部分（1-3%）循環(huán)水的蒸發(fā)。因此，所有冷卻塔的基本準(zhǔn)則是增強(qiáng)空氣/水接觸。最初，這是通過(guò)使用飛濺塔填料實(shí)現(xiàn)的——一系列木板條以交錯(cuò)的方式放置在噴水噴嘴下方。當(dāng)水撞擊板條時(shí)，它會(huì)分解成微小的水滴，從而增加表面積。

填料已從基本的飛濺冷卻塔填料設(shè)計(jì)演變而來(lái)。大多數(shù)冷卻塔現(xiàn)在都利用薄膜冷卻塔填料來(lái)增強(qiáng)空氣/水接觸。薄膜冷卻塔填料，顧名思義，就是誘導(dǎo)冷卻水在物料表面形成一層薄膜。成膜機(jī)制使液體表面積最大化。設(shè)計(jì)和選擇冷卻塔填料的指導(dǎo)原則是“增加空氣與水的接觸，促進(jìn)對(duì)流和蒸發(fā)冷卻，同時(shí)降低系統(tǒng)壓降”[1]。冷卻塔填料通常由聚氯乙烯制成，因?yàn)樗杀镜?、耐用、良好的?rùn)濕性和固有的低火焰蔓延率。

二、冷卻塔填料的選擇

填料設(shè)計(jì)的選擇在很大程度上取決于冷卻水的結(jié)垢傾向。展示了各種冷卻塔填料設(shè)計(jì)，從現(xiàn)代飛濺冷卻塔填料到非常高效的材料。

基本且便宜的是塑料防濺塔填充物。這項(xiàng)技術(shù)的一項(xiàng)進(jìn)步是“線框”冷卻塔填料。線框設(shè)計(jì)中，鋼絞線表面覆有一層水膜；冷卻主要通過(guò)成膜發(fā)生，液滴形成只是偶爾發(fā)生。這種冷卻塔填料通常采用模塊化十字槽設(shè)計(jì)。另一種線框設(shè)計(jì)使用多個(gè)集成液滴來(lái)生成緊湊的液滴體積 (2b)。這些“模塊化防濺”(M/S) 填料通常具有偏移槽紋幾何形狀，并且本質(zhì)上比交叉槽紋填料更耐污染。參考 1 提供了更多信息。

其他選項(xiàng)包括薄膜冷卻塔填料。這些有稱為長(zhǎng)笛的空氣/水通道。有多種凹槽配置可供選擇，每一種都反映了熱性能和耐污性之間的不同權(quán)衡。

垂直薄膜冷卻塔填充物，例如垂直凹槽 (VF, 2c)，為水和空氣流動(dòng)提供了一條直線路徑。熱性能低于更高效的設(shè)計(jì)，但 VF 冷卻塔填料具有出色的防污性能。

XF Spacer Fill (2d) 專為橫流冷卻塔制造，具有高比表面積和中等至良好的防污性能，具體取決于水負(fù)荷。

填料的選擇很大程度上取決于冷卻水的結(jié)垢傾向。

三、冷卻塔填料類型

填料的選擇很大程度上取決于冷卻水的結(jié)垢傾向。

1.偏置凹槽 (OF, 2e) 也具有較高的比表面積，并迫使水和空氣通過(guò)適度彎曲的路徑。因此，防污性也適中。

2.十字槽（CF，2f）通常提供高比表面積和高熱性能，但由于幾何形狀迫使流動(dòng)路徑存在許多偏差，因此防污性能較差。

槽間距顯著影響冷卻塔填料性能；較小的間距會(huì)增加表面積，但也會(huì)增加潛在的污染嚴(yán)重程度。

生物沉積物已被許多研究人員確定為污染膜冷卻塔填料的關(guān)鍵觸發(fā)因素。當(dāng)由于細(xì)菌分泌物固有的粘附特性，生物膜在冷卻塔填料表面形成并從冷卻水中收集懸浮固體時(shí)，就會(huì)發(fā)生結(jié)垢。

水膜穿過(guò)沉積物表面的速度影響生物沉積物的穩(wěn)定性。較高的水流速度可最大限度地減少生物膜厚度。因此，填料制造商開發(fā)了最大化水膜速度和由此產(chǎn)生的高剪切應(yīng)力的設(shè)計(jì)。這些低污染填料的凹槽幾何形狀具有垂直方向，而不是高效填料的傾斜方向（橫向凹槽）。這些更高水流速度的設(shè)計(jì)表現(xiàn)出比 CF 設(shè)計(jì)更低的熱性能。

CF 填料提供最大的傳熱表面積，但與其他設(shè)計(jì)相比，通過(guò)色譜柱的壓降更高。此外，在這些冷卻塔填料內(nèi)形成的較低水膜速度會(huì)導(dǎo)致低流量區(qū)域，增加結(jié)垢的可能性。

選擇合適的設(shè)計(jì)需要仔細(xì)評(píng)估水的條件。表 1 列出了各種優(yōu)質(zhì)水的冷卻塔填料選擇指南，范圍從 <1,000 ppm 到 <25 ppm 總懸浮固體 (TSS) 和 0 到 <50 ppm 油和油脂。

此表強(qiáng)調(diào)了生物控制對(duì)冷卻塔填料選擇的影響。然而，正如我個(gè)人可以證明的那樣，即使使用直通網(wǎng)絡(luò)，冷卻系統(tǒng)中的微生物控制也可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。但是，如果在設(shè)計(jì)和選擇化學(xué)進(jìn)料程序和補(bǔ)給水預(yù)處理設(shè)備時(shí)給予適當(dāng)?shù)淖⒁?，則可以在原本毫無(wú)意義的應(yīng)用中使用更高效的冷卻塔填料。

氧化殺菌劑處理對(duì)于所有冷卻水系統(tǒng)都是必不可少的。氯氣，通常作為漂白劑提供或現(xiàn)場(chǎng)生成，是最常見的選擇，盡管當(dāng) pH 值升至 7.5 以上時(shí)其效力會(huì)迅速降低。許多天然水的 pH 值接近 8，這通常導(dǎo)致選擇替代氧化劑，最顯著的是氯活化溴、二氧化氯、一氯胺和一溴胺。在許多情況下，氧化劑進(jìn)料限制為每天兩小時(shí)，這讓微生物有時(shí)間在休息期間定居并形成菌落。補(bǔ)充飼喂非氧化性殺菌劑，例如每周一次，可以非常有效地控制微生物。表 2 列出了一些最常見的非氧化劑的特性。

必須仔細(xì)評(píng)估冷卻水中的微生物種類，以確定最有效的殺菌劑。未經(jīng)相關(guān)監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，請(qǐng)勿測(cè)試，更不用說(shuō)使用這些化學(xué)品中的任何一種。它們必須納入工廠的國(guó)家污染物排放消除系統(tǒng)許可證。此外，與所有化學(xué)品一樣，在處理非氧化劑時(shí)，安全性是一個(gè)絕對(duì)關(guān)鍵的問(wèn)題。

第四，冷卻塔填料選擇中考慮的其他因素

使用淡水替代品進(jìn)行植物水合作用正變得越來(lái)越普遍。一個(gè)越來(lái)越受歡迎的來(lái)源，無(wú)論是選擇還是強(qiáng)制，都是來(lái)自公有處理廠的污水，即市政污水處理廠的排放。這些水流通常含有高濃度的氨、亞硝酸鹽/硝酸鹽、磷酸鹽和有機(jī)物，或者用行業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)就是“蟲子食物”。如果不進(jìn)行處理，這種補(bǔ)給水會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)中微生物的爆炸性生長(zhǎng)。通常需要對(duì)植物成分進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)處理，兩種越來(lái)越常見的選擇是膜生物反應(yīng)器和移動(dòng)床生物反應(yīng)器。

影響結(jié)垢的另一個(gè)因素是水中懸浮物的濃度。在冷卻塔填料或熱交換器中建立的任何微生物菌落通常會(huì)分泌一層粘性薄膜進(jìn)行保護(hù)。這種粘液自然會(huì)吸附淤泥。一種經(jīng)常被推薦用于冷卻塔的處理方法——但通常不被采用——是側(cè)流過(guò)濾。

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