浅谈冷却塔的冬季防冻措施

　　摘要：冷却塔广泛用于工业循环水的冷却，而北方地区冬季气温多在零度以下，冷却塔的运行防冻问题日益突出。本文简要地介绍了冬季开式与闭式冷却塔的结冰现象及危害，结合研究和实际工程经验，详细介绍了开式和闭式冷却塔的多种防冻措施。

　　开式冷却塔的防冻措施

　　开放式冷却塔大多没有风筒，依靠自然通风冷却，冷却水与冷却空气在填料里直接接触，达到热交换的目的。在北方地区运行时，由于冬季气温很低，天气寒冷，致使冷却塔在冬季运行时均有不同程度的结冰现象，给冷却塔造成严重危害直接影响冷却塔的安全运行。

　　1. 降低了冷却塔的冷却效果。塔的进风口易结冰，造成进风面积减小、通风不足，因而影响了塔的冷却效果。如果填料处结冰，会大大影响填料组件(多为PVC片材)的热交换功能，影响塔的冷却效果。

　　2. 加重了塔体结构的负荷。塔体结冰使得冷却塔承重结构负载增加，严重的可能造成承重结构裂纹、损毁等。散热填料结冰可能造成填料脱落，在东北地区这种事例多有发生。

　　3. 降低结构的使用寿命。对于双曲线式的冷却塔，混凝土结构的塔体会在停用时结冰，使用时消融，多次的冻融会减少冷却塔使用寿命。由于塔体较高，冰柱不定时脱落也会形成安全隐患。

　　根据开式冷却塔的冷却特点，结冰部位多为进风口、填料、喷淋管路、电机叶片等，具体的防冻措施主要集中在防止以上部件的结冰上。

　　首先，对于冷却塔的选用最好选择进风口面积小或飘水率低的冷却塔，避免进风口大面积结冰，结构方式上最好选择逆流式冷却塔。冷却塔设备布置时要选择相对开阔区域，尽量避免热回流现象。对于进风口结冰的处理，可以在冷却塔的进风口处悬挂挡风板，根据冷却要求调节挡风板的角度，既防止冷空气侵入塔内，避免了该区域水流受到外界冷空气侵袭，又可以维持进风口温度，进而消除进风口处的挂冰现象。

　　其次，对于填料结冰的预防，填料结冰主要是由于塔的热负荷及水量过小或者喷淋系统故障造成配水不均所造成的。在冬季，当生产装置的循环用水量减少，使冷却塔的热负荷减小，造成了冷却塔喷淋水密度过小，使得水温急剧下降，造成填料层底部结冰。由于冰冻不易被及时发现，容易造成整个填料层坍塌，同时填料层结冰也会使冷却塔发生震动，严重时填料层支梁容易发生断裂。可以采取增加热水旁路的方法来解决填料结冰，在冷却塔的进水管路上接旁通管路，旁通管路直接连接到集水池与冷水混合，部分或全部旁通进水管路至热水池，提高水池的水温以此解决填料结冰。当水温急剧降低时，全部旁通冷却水，避免冷却水与填料相接触，从而避免填料结冰。

　　最后对于喷淋管路或其他散水系统的管路结冰，可以采取管路加装保温棉及电伴热装置。冷却水进出水管之间加装旁通电动调节阀，依据进水水温调节阀门的开启度。系统负荷偏小时，水温偏低，旁通水量加大，进入冷却塔的水量减小，降低冷却塔的冷效。选择合适的风机材质，最好选用金属材质的实芯叶片风机，防止风机叶片冻损，必要时也可以采取风机倒转的方式来避免进风口结冰，时间不超过半小时为宜。

　　闭式冷却塔的防冻措施

　　闭式冷却塔原理与工业用蒸发式冷却器类似，与开式冷却塔相反，是间接接触的冷却塔，换热部件替代了开式冷却塔的填料。主要应用在对冷却水清洁度要求高的食品业，或者温度控制精度高的恒温室等。依据封闭式冷却塔的冷却特点，防冻需分两部分：喷淋水系统和内部循环水系统。喷淋水系统部分与开式冷却塔结构相同，可以采取相同或类似的防冻措施，此处不再赘述。我们主要介绍内部循环水系统的防冻措，换热器部分价格较高，管路冻坏后修复成本高、难度大，所以需要重点关注。

　　1. 如果在冬季闭式冷却塔不需要运行，须将喷淋水和内部循环水排空。可以采用充入高压空气的方式使循环管路内的循环水强制排空。

　　2. 对于小型循环水系统的防冻可以加乙二醇溶液或者增加电加热设备，电加热设备可以随保温管套包裹在管路外围，乙二醇溶液的冰点温度要求选在当地历史最低温度以下。这样可以一次性解决防冻问题，避免后续重复的工作。

　　3. 常年运行的密闭式冷却塔也需要考虑防冻的问题，如果配备有电控系统，主系统的负荷变化时,冷却塔运行台数也会相应的变化,此时要考虑停用设备的防冰冻问题。

　　结语

　　冷却塔的防冻是冬季作业的重要一环，冬季运行时冷却塔管箱冻裂、换热管冻裂、喷淋系统冻裂等故障多有发生，做好冷却塔的防冻工作，可以减少故障的发生，大大提高冬季运行效率。