冷却塔防冻措施

知识点：冷却塔防冻

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冷却塔本身作为一个循环冷却设备，必然会使得工艺热水不同程度的降温，尤其在低温季节，室外干湿球温度极低，而冷却塔又通常安装在室外，在冷空气的作用下，热交换迅速，热水极容易冷却。而水要结成冰并且积聚成一个较大的体积，还得必须要有固体物作为载体，所以我们通常会发现在冷却塔的外侧护板、百叶窗、填料、收水器、集水盘等位置有较为严重的冻结现象。

造成的危害：

1）湿式冷却塔：

a.横流式冷却塔结冰位置、原因及解决方案：

①集水盘，虽然积水盘中的水是循环流动的，但是在集水盘边缘位置水流相对缓慢许多，在低温条件下，此处也会容易结冰积聚。而且，如果集水盘密封不好，有渗水或滴水现象，那么长时间下水盘外部也会随之结冰积聚。

解决方案：

在集水盘加装电加热装置，并安装温度传感器，通过实时监控集水盘中的水温而自动控制电加热装置的启停，使得积水盘中的水长期保持在一定温度不致结冰。

在低温季节来临之前，将集水盘漏水、渗水、滴水位置全部修补完好，杜绝漏水、渗水、滴水现象发生，从而杜绝此处结冰现象产生。

②填料，横流式冷却塔填料分布于塔体两侧，进风面积大为整个塔身高度，水流通过填料时由于水膜较薄，水流缓慢，在靠近填料外侧水与冷空气接触充分，降温快速明显，极易结冰并逐渐积聚。

解决方案：

在冷却塔进风口处悬挂附着安装保温篷布，减小水与外界冷空气的接触强度，减小结冰现象产生的几率。

适当加大临水密度，通过适当加大流量或者多台冷却塔使用时关闭若干台来加大临水密度，这样可以保证循环水有一定的热负荷，增大了水流速度，有效的改善了结冰现象。

③百叶窗，百叶窗本身作为导风装置，可以有效减小涡流区域，使气流分布均匀，保证空气分配区静压均匀，降低冷却塔总阻力，同时也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而从填料溅出的水滴使之流入塔内，但是显而易见，随之而来的则是水滴或水流由于流量小热量低停滞时间长，与冷空气接触充分而极易结冰并逐渐积聚。暖通南社

解决方案：

在散水槽（池）底部设置弧形或折型挡水板，杜绝水滴溅出，将水滴直接导流至填料内部，从而避免百叶窗上溅水，进而避免结冰现象产生；

在流量满足使用要求的条件下，人工堵塞靠近外侧的散水孔或散水喷头，避免溅水产生。

④散水槽（池），由于目前大部分横流式冷却塔均采用槽（池）式配水，即热水通过冷却塔顶部的散水槽（池）由自身重力通过填料均匀布水。但是由于散水槽裸露在外面，与冷空气直接接触，在散水槽边缘和流速较慢的散水孔或散水喷头部位容易结冰并逐渐积聚。

解决方案：

在散水槽顶部加装散水槽盖板，较小水与冷空气的接触强度，起到一定的保温作用，进而避免结冰现象产生；

停机检视，确保散水孔或散水喷头畅通，确保散水槽（池）内整洁，避免堵塞。

⑤传动设备，如果风机长时间停转，那么由于冷却塔运行时排出的水汽、水滴落到风机叶片上，长时间积聚容易结冰，如果冰层不能及时清理，那么再次开机运行时会由于叶片动静平衡失调而造成风机振动，严重时会造成风机和塔体结构的损坏。

解决方案：

若风机长时间停转，则最好将其拆卸保养，避免积结冰层；安装变空控制系统，降低风机转速。

b.逆流式冷却塔结冰位置、原因及解决方案：

①集水盘（参考横流塔描述）。

②填料，逆流式冷却塔填料填充于冷却塔内部，如果由于配水不均，那么也会容易造成部分区域结冰悬挂，特别在靠近进风口四周处，水与冷空气接触充分，降温快速明显，极易结冰并逐渐积聚。

解决方案：

在冷却塔进风口处悬挂附着安装保温篷布，减小水与外界冷空气的接触强度，减小结冰现象产生的几率。

检视配水装置是否堵塞或损坏，保证配水均匀。适当增加临水密度。

③百叶窗，百叶窗本身作为导风装置，可以有效减小涡流区域，使气流分布均匀，保证空气分配区静压均匀，降低冷却塔总阻力，同时也可有效收集由于填料收水效果不好或者布水不均而从填料溅出的水滴流入塔内，但是显而易见，随之而来的则是水滴或水流由于流量小热量低，由于停滞时间长，与冷空气接触充分极易结冰并逐渐积聚。

解决方案：

在进风口上边缘内侧（填料底部外边缘）设置弧形或折型挡水板，杜绝水滴溅出，将水滴直接导流至集水盘内部，从而避免百叶窗上溅水，进而避免结冰现象产生。

④收水器，由于逆流式冷却塔收水器位于风机下方，靠近出风口，水汽持续穿透或停滞时间长，容易形成冻结。

解决方案：

低温季节来临之前需彻底清理收水器，保证收水器清洁畅通；冬季定期停机清理收水器；选择亮光面PVC 平片制作的收水器，替换哑光面（磨砂面）PVC收水器，可以有效降低水汽水滴附着，减轻了结冰的程度。

2）干式、干湿式冷却塔

①干式冷却塔结冰位置、原因及解决方案：

干式冷却塔虽然没有外部淋水，但在低温季节，如果临时、长时停机或者管内水温过低流速慢，也极容易造成管内流体冻结。而这种冻结破坏性非常大，由于盘管换热器有较多的回路循环，管线密集穿插，冻结位置较多往往较难处理，严重的将会造成整组盘管换热器的报废，而盘管换热器的造价往往又是非常高的，所以这不仅给用户的正常使用造成了影响，也同时损害了用户的经济利益。

解决方案：

冷却盘管循环水温必须保持或高于7℃。密闭系统的循环水在没有热负荷的情况下，即便循环水保持流动也会发生结冰现象，必须有妥善的防冻措施，一般需考虑采取以下三种方式最合适：

a.让循环水保持一定的热负荷，一般可在配管系统内设置浸没式电加热器或者在管路上加装电伴热；同时密闭系统内的循环水保持适当流量（建议用户保持在10~15m³/h），并通过温度传感器和控制系统来实现温度的实时监控。

b.在冷却盘管内加注防冻液，乙二醇或丙二醇即可，加注比例可参考下表。

防冻液适配比例表（此数据仅供参考用）

乙二醇（wt%）	5	10	20	30	40	50
凝固点（0℃）	-0.0	-3.5	-8	-15	-24	-36

c.若停机时间短或稍长，则可通过设置自动旁路加热系统，来切换管路流体循环，是管路内流体保持一定的热负荷，加热系统可参考a所描述，见下工艺流程图：

d.若极长时间或季节性停机，则建议用户使用压缩空气（通常0.4Mpa以下）辅助排空盘管换热器内的水，防止盘管被冻结。

②干湿式冷却塔结冰位置、原因及解决方案：

干湿式冷却塔是干式冷却塔和湿式冷却塔的结合，简单来讲大部分结构及运行机理也是两者的叠加，所以上述干式、湿式冷却塔结冰及改善措施分析也同样适用于干湿式冷却塔，要根据现场实际情况判断处理，此处不再做赘述。

除上述方法外，应优化冷却塔冬季运行方式。

对于冷却塔不同类型的结冰情况，虽然运行工况和系统配置有所差异，但它们的结冰特性都遵循以下几点：

（1）冷却塔的结冰量与室外气温变化成反比，当室外温度越低于冰点（0℃），结冰情况会越严重；

（2）冷却塔的结冰量与流过冷塔填料的水量成反比，水量越小，结冰的可能性越大；

（3）冷却塔的结冰量和通过冷塔填料的风量成正比，减少冷塔的冷空气进风量会降低结冰的可能；

（4）在不调节风量时，冷却塔的结冰量和流经冷却水管路的热负荷成反比，减小热负荷会增大结冰的可能。

对于室外温度的变化无法人为对其进行控制，但可以采用优化冷却塔运行的方式控制水量、进风量以及增大热负荷等手段达到避免结冰的效果。

推荐资料：

闭式冷却塔防冻措施

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冷却塔防冻原理图

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