某钢铁厂横流冷却塔原采用木质点滴式填料,运行8年后出现以下问题:
·耐腐蚀性差:木质填料在高温高湿环境中易腐烂,需每3年更换一次,年维护成本超20万元;
·抗堵塞能力弱:板条间距仅20mm,循环水含悬浮物(SS≥100mg/L)时易堵塞,淋水密度需控制在30m³/(m²·h)以下;
·节水效率低:水滴溅散不均匀,蒸发损失率高达8,吨水冷却能耗0.35kW·h。
为响应***节水政策(单位产品用水量下降15),该厂决定将木质填料升级为PVC点滴式填料,目标节水40、降低维护成本50。
1.材质选择
选用改性PVC树脂(SG-7型),添加20碳酸钙填充剂和5复合铅盐稳定剂,提升耐热性(80℃)和抗紫外线性能,寿命延长至10年。
2.结构设计
板条规格:宽度40mm(原木质30mm),厚度3mm(原木质5mm),减少水流冲击变形;
间距调整:板条间距扩大至35mm(原20mm),适应高浊度水质(SS≤150mg/L);
表面处理:采用双向波纹结构(波高8mm,波距20mm),增加水滴溅散次数,水膜覆盖率提升至90。
3.技术集成
引入专利设计,单位体积表面积达250m²/m³(原木质180m²/m³),通风阻力降低至25Pa(原40Pa)。
1.旧填料拆除
采用机械切割+人工清理方式,拆除木质填料并回收金属支架,减少建筑垃圾产生。
2.PVC填料安装
悬挂方式:纵向悬挂,间距调整为80mm(原木质60mm),确保横向气流穿透能力≥0.6m/s;
固定方式:使用不锈钢螺栓+尼龙垫片,避免电化学腐蚀;
布水系统优化:增设导流板,使水流均匀分配至每层填料,淋水密度提升至45m³/(m²·h)。
3.水质管理配套
投加阻垢缓蚀剂(浓度30mg/L),控制循环水pH值在7.5-8.5;
安装旁滤系统(过滤精度50μm),降低悬浮物含量。
1.节水数据
o改造前:吨水蒸发损失量8;改造后:蒸发损失量降至4.8,节水率40;
o漂水损失率从0.05降至0.01,年减少水量损失1.2万吨。
2.能效提升
o冷却数提升23(由1.2提升至1.48),出塔水温降低2℃;
o风机能耗降低18(由0.35kW·h/吨水降至0.29kW·h/吨水)。
3.经济性分析
o初始投资:PVC填料费用80万元(木质填料更换周期3年,累计费用160万元);
o年节约成本:水量损失费用12万元+维护费用10万元+电费4.3万元=26.3万元;
o投资回收期:3.0年(远低于木质填料的6年)。
4.环境效益
o年减少COD排放1.8吨(漂水携带),符合《钢铁工业水污染物排放标准》(GB 13456-2012);
o填料寿命延长至10年,减少固体废弃物产生80。
1.材质适配性:改性PVC树脂耐高温、抗腐蚀,适应钢铁行业恶劣工况;
2.结构优化:扩大板条间距、增加波纹深度,平衡抗堵塞与热交换效率;
3.系统协同:配套水质管理、布水系统优化,大化发挥PVC填料性能;
4.长期成本考量:虽初始投资高于木质填料,但全生命周期成本降低60。
结论:PVC点滴式填料改造是工业冷却塔节水增效的可行方案,尤其适用于高浊度、高温工况,建议推广至化工、电力等行业。
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