貫通冷卻是上個(gè)世紀(jì)大型發(fā)電廠的常見(jiàn)設(shè)計(jì)特征，因?yàn)樵撨^(guò)程有效地提供了大量水，用于冷凝渦輪機(jī)廢蒸汽和冷卻輔助熱交換器。然而，關(guān)于直通系統(tǒng)進(jìn)水口和出水口處水生生物保護(hù)的環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)在很大程度上取消了現(xiàn)代工廠的直通冷卻。

冷卻塔或濕表面空氣冷卻器 (WSAC®) 或什至風(fēng)冷冷凝器等某些變體現(xiàn)在已成為常態(tài)。但這一發(fā)展是在許多新的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠以及與此相關(guān)的其他設(shè)施都由該行業(yè)的新人配備的時(shí)候出現(xiàn)的。基本了解對(duì)于冷卻水和其他系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

來(lái)自工廠熱交換器的熱廢水進(jìn)入冷卻塔并噴灑在冷卻塔填料上?？諝膺M(jìn)入塔的下部并以逆流方式與水接觸，以幫助傳熱。冷卻后的水被收集在收集罐中以返回?zé)峤粨Q器，而熱空氣排放到大氣中。

冷卻塔中的一個(gè)關(guān)鍵部件是填料，它可以進(jìn)一步幫助限度地提高空氣/水接觸。下面顯示了兩種類型，現(xiàn)代飛濺填充和的薄膜填充。

有許多中間選項(xiàng)，具體取決于預(yù)計(jì)的冷卻水質(zhì)量和介質(zhì)中的結(jié)垢可能性，作者將在未來(lái)的電力工程文章中對(duì)此進(jìn)行討論。

注意進(jìn)風(fēng)的相對(duì)濕度（RH）為50%，塔排風(fēng)的RH接近 99%。該數(shù)據(jù)有助于說(shuō)明冷卻塔中傳熱的主要方法是蒸發(fā)一小部分（通常為 2% 至 3%）的再循環(huán)水。雖然冷卻塔流量設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)可能有些復(fù)雜，但已經(jīng)開發(fā)了幾個(gè)簡(jiǎn)單的方程式，可以直接估算進(jìn)入冷卻塔的蒸發(fā)、排污和補(bǔ)充流量。

蒸發(fā)量的標(biāo)準(zhǔn)公式為：

E = (f * R * DDT) / 1000，其中 1

E = 蒸發(fā)量（單位：gpm）

R = 以 gpm 為單位的再循環(huán)率

DT = 熱水和冷水循環(huán)溫度 (oF) 之間的溫差（范圍）

| = 校正系數(shù)，其中有助于解釋顯熱傳遞，其中 β 通常在 0.65 到 0.90 之間，夏季上升，冬季下降

該系數(shù)為 1,000，是環(huán)境條件下水蒸發(fā)的潛熱 (Btu / lb)是一個(gè)很好的近似值。根據(jù)作者之前所做的一些工作，計(jì)算出圖 2 中示例的 | 為 0.78。因此對(duì)于此示例，在 150,000 gpm 的再循環(huán)流量和 27oF 的范圍內(nèi)，蒸發(fā)率為 3,159 gpm。

理解冷卻塔傳熱的一個(gè)非常重要的概念是“濕球”溫度，這是蒸發(fā)冷卻可以達(dá)到的溫度。除非相對(duì)濕度為 99%，否則濕球溫度將始終低于環(huán)境溫度或“干球”溫度。因此，冷卻塔實(shí)際上總能將循環(huán)水冷卻到低于空冷器的溫度。在圖 2 的示例中，濕球溫度接近 57oF，入口空氣溫度為 68oF，相對(duì)濕度為 50%，因此該示例中的濕球溫度為 77o – 57o = 20oF。 ，較低的入口溫度是可能的。

濃縮循環(huán)和水質(zhì)影響

蒸發(fā)導(dǎo)致冷卻水中溶解和懸浮固體濃度增加。這個(gè)濃度因子（邏輯上）稱為濃度循環(huán)（C 或 COC）。 C，或更準(zhǔn)確地說(shuō)，允許的 C，因塔而異，取決于多個(gè)因素，包括補(bǔ)充 (MU) 水化學(xué)、化學(xué)處理程序的有效性以及補(bǔ)充或排放量的潛在限制。用于計(jì)算濃度循環(huán)的代數(shù)方程為：

C = MU/BD Equation 2

比較make-中常見(jiàn)離子（如氯離子或鎂離子）的濃度和循環(huán)水，可以確定濃縮循環(huán)，但現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算 C 的常用方法是在線測(cè)量比排污 (BD) 和補(bǔ)充液 (MU) 電導(dǎo)率。測(cè)量允許瞬時(shí)排污調(diào)整以保持所需的 C 值。在所有情況下，濃縮循環(huán)中都有一個(gè)臨界點(diǎn)，即使經(jīng)過(guò)良好的化學(xué)處理，進(jìn)一步的濃縮也會(huì)導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或腐蝕問(wèn)題。

排污與蒸發(fā)的比率由以下等式表示：

BD = E/(C – 1) 等式 3

除了排污，冷卻塔風(fēng)機(jī)排氣 空氣中的小水滴也會(huì)排出一些水分。這種失水稱為漂移 (D)?，F(xiàn)代除霧器可以將漂移降低到再循環(huán)率的 0.0005%，而 Brentwood Industries 提出的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn) 0.00025% 的漂移率。冷卻系統(tǒng)中的泄漏稱為損失 (L)。以下等式顯示補(bǔ)給與蒸發(fā)、排污、漂移和任何其他損失之間的關(guān)系。

MU = E + BD + D + L 公式 4

對(duì)于設(shè)計(jì)良好且運(yùn)行良好的塔，最后兩項(xiàng)幾乎可以忽略不計(jì)，因此水需求塔基本上是蒸發(fā)和排污的功能?；氐椒匠淌?3，下圖說(shuō)明了圖 2 中所示塔的排污率與濃縮循環(huán)的關(guān)系。

顯然，曲線是漸近的，隨著 C 的增加，較高循環(huán)中的排污減少量減少急劇地。筆者見(jiàn)過(guò)不止一套規(guī)格，設(shè)計(jì)工程師選擇了更高濃度的循環(huán)，似乎沒(méi)有考慮到將由此產(chǎn)生的節(jié)水量降到。由于高濃度的水垢和腐蝕引起的雜質(zhì)，水處理化學(xué)方面的挑戰(zhàn)確實(shí)增加了。

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