開式冷卻塔和閉式冷卻塔的防凍措施
作者： ‖ 時間：2019/12/13 ‖ 來源： ‖ 點擊：3639
（一）前言
冷卻塔主要以水為循流體，從冷卻對象中吸收熱量，通過風或水的作用，從而使其溫度降低。在冬季來臨時，特別是我國北方，由于氣溫較低，冷卻塔在使用時，極易發生結冰的現象，給用戶帶來了極大困擾。
（二）冷卻塔的結構及運行原理介紹
冷卻塔因其結構形式的不同，相應主要結冰位置也會有所不同。根據水和空氣的接觸方式可以將機械通風冷卻塔分為開式冷卻塔和閉式冷卻塔，同時根據水和空氣的流動方向，又可將冷卻塔分為橫流式冷卻塔和逆流式冷卻塔。
1、開式冷卻塔的工作原理：
冷卻水經水泵加壓從冷卻對象吸熱后通過水管進入冷卻塔，通過噴輪系統均勻分布至到填料上，熱水以自身重力流經填料，落入塔底水池，變成所需冷卻水待重復使用?？諝鈴娜腼L口處進入塔內，穿過填料下的冷卻水、與熱水成相反方向（逆流）或垂直方向（橫流）穿過填料、通過收水器、風機、從風筒排出。開式冷卻塔由于水和空氣為直接接觸，因此降溫效果較佳，而且此類冷卻塔造價低，是目前最廣泛使用之冷卻塔。
2、閉式冷卻塔的工作原理：
冷卻水在散熱盤管內流動，一方面通過與管外空氣的溫差，形成接觸傳熱而冷卻。另一方面通過噴淋水與盤管接觸，蒸發散去盤管內的流體。閉式冷卻塔的冷卻流體因為是封閉循環的，所以沒有水的蒸發損失，也沒有漂水的污染，而且補給水量極少，初投資高，維護維修費用低，使用壽命長，所以閉式冷卻塔正在慢慢被人們所接受，特別是北方缺水地區。
（三）冷卻塔結冰的本質和危害
我們都知道，水要結成冰基本條件是環境溫度低于0℃，溫度高時水分子動能大而無法牢固產生氫鍵，分子間以盡可能小的進行雜亂無章的排列。溫度降低后（低于4℃），越來越多的分子動能不足以打破產生的氫鍵，而氫鍵有一定鍵長，所以在溫度低于4℃以后固定的氫鍵越來越多。這是對結冰現象的微觀解釋；冷卻塔本身作為一個循環冷卻設備，必然會使得工藝熱水不同程度的降溫，尤其在低溫季節，室外干濕球溫度極低，而通常情況下閉式冷卻塔安裝在室外，在冷空氣的作用下，熱交換迅速，熱水極容易冷卻。而水要結成冰并且積聚成一個較大的體積，還得必須要有固體物作為載體，所以我們通常會發現在冷卻塔的外側護板、百葉窗、填料、盤管、收水器、集水盤等位置有較為嚴重的凍結現象。
結冰的的產生對設備的使用壽命和工作性能影響非常大，如果結冰發生在進風口，那么伴隨著冰塊積聚，冰塊重量逐漸增加，容易造成百葉窗的破損，使之失去導風效能，如果結冰位置發生在集水盤，那么由于結冰過程冰塊體積增加將導致玻璃鋼集水盤受膨脹作用力而破裂，造成漏水，等等…
（四）開式冷卻塔和閉式冷卻塔的防凍措施
通過上文的介紹，我們可以基本了解冷卻塔的結構、運行原理，以及部分位置結冰現象和直接危害，那么接下來我們就全面的對冷卻塔結冰現象進行探討，并針對性的提出解決方案。
（1）橫流冷卻塔結冰位置、原因以及解決方案。
1、集水盤：
積水盤中的水是循環流動的，但是在集水盤邊緣位置水流相對緩慢許多，在低溫條件下，此處也會容易結冰積聚。而且，如果集水盤密封不好，有滲水或滴水現象，那么長時間下水盤外部也會隨之結冰積聚。
解決措施：
A、在集水盤加裝電加熱裝置，并安裝溫度傳感器，通過實時監控集水盤中的水溫而自動控制電加熱裝置的啟停，使得積水盤中的水長期保持在一定溫度不致結冰。
B、在低溫季節來臨之前，將集水盤漏水、滲水、滴水位置全部修補完好，杜絕漏水、滲水、滴水現象發生，從而杜絕此處結冰現象產生。
2、淋水填料
橫流閉式冷卻塔填料分布于塔體兩側，進風面積大，大約整個塔身高度，水流通過填料時由于水膜較薄，水流緩慢，在靠近填料外側水與冷空氣接觸充分，降溫快速明顯，極易結冰并逐漸積聚。
解決方案：
A、在冷卻塔進風口處懸掛附著安裝保溫篷布，減小水與外界冷空氣的接觸強度，減小結冰現象產生的幾率。
B、適當加大臨水密度，通過適當加大流量或者多臺冷卻塔使用時關閉若干臺來加大臨水密度，這樣可以保證循環水有一定的熱負荷，增大了水流速度，有效的改善了結冰現象。
3、百葉窗，百葉窗本身作為導風裝置，可以有效減小渦流區域，使氣流分布均勻，保證空氣分配區靜壓均勻，降低冷卻塔總阻力，同時也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而從填料濺出的水滴使之流入塔內，但是顯而易見，隨之而來的則是水滴或水流由于流量小熱量低停滯時間長，與冷空氣接觸充分而極易結冰并逐漸積聚。
解決方案：
A、在散水槽（池）底部設置弧形或折型擋水板，杜絕水滴濺出，將水滴直接導流至填料內部，從而避免百葉窗上濺水，進而避免結冰現象產生；
B、在流量滿足使用要求的條件下，人工堵塞靠近外側的散水孔或散水噴頭，避免濺水產生；
4、散水槽（池），由于目前大部分橫流式冷卻塔均采用槽（池）式配水，即熱水通過冷卻塔頂部的散水槽（池）由自身重力通過填料均勻布水。但是由于散水槽裸露在外面，與冷空氣直接接觸，在散水槽邊緣和流速較慢的散水孔或散水噴頭部位容易結冰并逐漸積聚。
解決方案：
A、在散水槽頂部加裝散水槽蓋板，較小水與冷空氣的接觸強度，起到一定的保溫作用，進而避免結冰現象產生；
B、停機檢視，確保散水孔或散水噴頭暢通，確保散水槽（池）內整潔，避免堵塞；
5、傳動設備，如果風機長時間停轉，那么由于冷卻塔運行時排出的水汽、水滴落到風機葉片上，長時間積聚容易結冰，如果冰層不能及時清理，那么再次開機運行時會由于葉片動靜平衡失調而造成風機振動，嚴重時會造成風機和塔體結構的損壞；
解決方案：
1、若風機長時間停轉，則最好將其拆卸保養，避免積結冰層；
2、安裝變空控制系統，降低風機轉速；
（2）逆流式冷卻塔結冰位置、原因，解決方案。
1、集水盤的防凍措施可參考橫流冷卻塔的描述
2、填料，逆流式冷卻塔填料填充于冷卻塔內部，如果由于配水不均，那么也會容易造成部分區域結冰懸掛，特別在靠近進風口四周處，水與冷空氣接觸充分，降溫快速明顯，極易結冰并逐漸積聚。
解決方案：
A、在冷卻塔進風口處懸掛附著安裝保溫篷布，減小水與外界冷空 氣的接觸強度，減小結冰現象產生的幾率。
B、檢視配水裝置是否堵塞或損壞，保證配水均勻；
C、適當增加淋水密度
3、百葉窗，百葉窗本身作為導風裝置，可以有效減小渦流區域，使氣流分布均勻，保證空氣分配區靜壓均勻，降低冷卻塔總阻力，同時也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而從填料濺出的水滴流入塔內，但是顯而易見，隨之而來的則是水滴或水流由于流量小熱量低，由于停滯時間長，與冷空氣接觸充分極易結冰并逐漸積聚。
解決方案：
A、在進風口上邊緣內側（填料底部外邊緣）設置弧形或折型擋水板，杜絕水滴濺出，將水滴直接導流至集水盤內部，從而避免百葉窗上濺水，進而避免結冰現象產生；
4、收水器，由于逆流式冷卻塔收水器位于風機下方，靠近出風口，水汽持續穿透或停滯時間長，容易形成凍結；
解決方案：
A、低溫季節來臨之前需徹底清理收水器，保證收水器清潔暢通；
B、冬季定期停機清理收水器；
C、選擇亮光面PVC平片制作的收水器，替換啞光面（磨砂面）PVC收水器，可以有效降低水汽水滴附著，減輕了結冰的程度；
4、 傳動設備（參考橫流塔描述）；
（3）閉式冷卻塔的盤管防凍措施
閉式冷卻塔支持干式運行和濕式運行，濕式運行除盤管外的其它部件防凍參考上文。閉式冷卻塔在干式運行下雖然沒有外部的噴淋水，但如果臨時、長時停機或者管內水溫過低流速慢，也極容易造成管內流體凍結。而這種凍結破壞性非常大，由于盤管換熱器有較多的回路循環，管線密集穿插，凍結位置較多，往往較難處理，嚴重的將會造成整組盤管換熱器的報廢，而盤管換熱器的造價往往又是非常昂貴的，所以這不僅給用戶的正常使用造成了影響，也同時損害了用戶的經濟利益。
解決方案：
冷卻盤管循環水溫必須保持或高于7℃。密閉系統的循環水在沒有熱負荷的情況下，即便循環水保持流動也會發生結冰現象，必須有妥善的閉式冷卻塔防凍措施，一般需考慮采取以下三種方式最合適：
A、讓循環水保持一定的熱負荷，一般可在配管系統內設置浸沒式電加熱器或者在管路上加裝電伴熱；同時密閉系統內的循環水保持適當流量（建議客戶保持在10~15m3/h），并通過溫度傳感器和控制系統來實現溫度的實時監控。
B、在冷卻盤管內加注防凍液，乙二醇或丙二醇即可。在這里需要注意的是，若用戶自行購買應選擇名牌產品，因為市場上的閉式冷卻塔防凍液良莠不齊。
C、若停機時間短或稍長，則可通過設置自動旁路加熱系統，來切換管路流體循環，使管路內流體保持一定的熱負荷。
D、若極長時間或季節性停機，則建議用戶使用壓縮空氣（通常0.4Mpa以下）等輔助排空盤管換熱器內的水，防止盤管被凍結；
(五)結論：
通過以上的分析，相信大家都對冷卻塔結冰現象有了明確的認識，可以確定，冷卻塔的凍結危害是大的，那么要想方設法避免這種現象，就要從下面三個方面入手：
① 降低水與冷空氣的接觸強度；
② 避免水與易結冰位置載體的接觸；
③ 增加水的熱負荷；
冷卻塔發展至今，越來越多的冷卻塔生產廠家或用戶重視考慮改善低溫季節設備的安全高效運行，通過實踐得出許多措施方法值得借鑒，比如安裝自動旋轉百葉窗，可以在低溫季節自動旋轉角度，關閉百葉窗，使進風口封閉，阻絕冷空氣入塔內，亦起到一定的保溫作用，還節減了寒冷天氣條件下人工作業量等等這些都是在以上三種思路條件下的成功嘗試。
上一條： 閉式冷卻塔由哪些部件組成？
下一條： 閉式冷卻塔的防凍措施注意哪些？