喷雾冷却塔在果酱循环水中的应用

喷雾冷却塔在果酱行业循环水中的应用【摘要】喷雾冷却塔是一种新型的工业循环水降温的设备，通过对比监测证明，喷雾冷却塔非常适合用于果酱厂循环水冷却处理，是在果酱厂中取代喷水冷却池最好的循环水降温设备。【关建词】喷雾冷却塔；喷水冷却池；冷凝冷却水；循环；果酱；番茄酱厂引言在番茄制酱过程中,要用去大量的水，特别是蒸发产生的汁汽冷凝冷却用水。据统计,目前国内番茄酱每处理吨番茄与耗水量之比约为1∶18～32,其中有80%以上为冷凝冷却用水。随着番茄酱厂生产规模的不断扩大,加上水源污染越来越严重,水资源的供需矛盾日益尖锐,而随着水法及环境保护法的实施，果酱企业的环保意识逐步提高。因此，番茄酱厂中大都采用了冷凝冷却水循环使用的方式,提高水循环利用率，达到减少取水量及污水排放量的目的。目前，番茄酱厂冷凝冷却水降温处理的方法有多种,其中以喷水冷却池为冷却构筑物的冷却系统以其降温冷却效率较高、对水质水温变化适应性较强、结构简单、操作灵活方便等特点而被番茄酱厂广泛采用。然而，喷水冷却池因其结构上的原因，也存在不足：（1）冷却能力低；（2）占地面积大；（3）飘水率高；（4）管路长，易腐蚀，喷嘴易堵塞，修护困难。机械通风冷却塔是工业循环冷却水处理的常用设备,其中最常用的是填料冷却塔，其广泛应用于石化、化纤、化工、冶金、生化、轻工、电力、制药和空调制冷系统等工业领域，但一直没有在番茄酱厂冷凝冷却水降温处理中得到应用，主要原因是番茄酱厂冷凝冷却水水质较差，含有少量红色颗粒,易产生盐垢及滋生微生物，填料冷却塔运行一段时间后极易出填料变形或堵塞，造成布水不均,冷却效果逐渐下降，甚至无法运行。近年出现一种循环水喷雾冷却塔，由于其很好的结合了喷水冷却池及通风冷却塔的特性，拥有很好的冷却性能及占地小、设备运行安全、免维护等优点，使其逐步在番茄酱厂中得到推广。新疆鸿业番茄制品有限责任公司2008年引进一台单台处理量为800m3/h的喷雾冷却塔，用于冷凝冷却水的循环冷却处理。经过一个榨季的生产运行，证明其优良的性能完全适合用于番茄酱厂循环水的处理。2喷雾冷却塔的结构与工作原理[1][2]喷雾冷却塔是利用循环水回水压力通过安装在塔内的若干高效低压离心雾化装置（雾化装置工作压力仅为0.035MPa）,形成高速离心运动,将循环水喷射至2～3m的高度,循环水被粉碎成0.5～1mm的微小水粒,在风机的作用下,形成雾化状态,使循环水雾悬浮在冷却塔内与空气进行热交换,从而实现冷却降温的效果。喷雾冷却塔的结构如图1a,填料喷雾冷却塔结构如图1b。如图1所示,喷雾冷却塔中,布水管道位于进风道的上方,填料冷却塔堆放填料的地方。其雾化装置均匀地安装在布水管上,其雾化空间为填料冷却塔的填料所在位置。自雾化装置中出来的水是上喷的,填料冷却塔中从布水管出来的水是通过喷头下喷的。其他如塔体、风筒、风机、水池等,两种塔基本相同。喷雾冷却塔内几乎成一个“空塔”。布水系统与低压离心雾化装置构成一组整体的冷却元件,水从塔的进风道处往上喷射。根据塔体结构,布置相应的收水器,以防飘水,整个塔的结构大大简化。（a）无填料(b)有填料图1喷雾冷却塔的结构图冷却塔的冷却效果取决于三个要素:一是冷空气量与冷却水量的比值,即气水比;二是塔内冷却空气和冷却水接触的比表面积;三是冷却时间。无填料冷却塔采用风机进行强制通风，相对于喷水冷却池的自然通风，其气水比大大增加；喷雾冷却塔将冷却塔内填充的填料全部去除,使整塔几乎成为一个“空塔”,极大地减小了塔内系统阻力,冷空气量自然增大,气水比也就相应增大。塔内填料去除后,填料堵塞、垮塌,碎片进入工艺设备造成设备损坏等诸多弊端,彻底得到了根除。在喷雾冷却塔中,循环水通过离心雾化装置在塔体内形成悬浮的水雾状与冷空气进行热交换。在塔内形成的雾状区间,只要冷却塔不停止运行循环水就始终以“雾状”形态与冷空气进行接触,其接触的比表面积,比水被填料分散而成的膜状的表面积增大5%～10%。喷雾冷却塔布水采取上喷方式,喷射空间保持在4m左右,循环水与冷空气在塔内形成两个换热冷却过程,即顺流和逆流两个过程。同时,水雾在下降过程中还会遇到上升的空气流,延缓了水粒的下降速度,从而保障了热交换时间。3应用情况喷雾冷却塔目前已成功地在石油、化工、冶金、造纸等行业广泛使用，在果酱行业中，已有番茄酱厂在使用。新疆鸿业番茄制品有限责任公司，2008年引进一台单台处理量为800m3/h的喷雾冷却塔，新疆一源事业番茄制品有限责任公司，2008年引进两台单台处理量为1500m3/h的喷雾冷却塔，新疆太极华力番茄制品有限责任公司，2008年引进一台单台处理量为2400m3/h的喷雾冷却塔，新疆沃德食品有限责任公司，2008年引进一台单台处理量为1500m3/h的喷雾冷却塔，应用于冷凝器冷却水的循环冷却，取得良好效果。3.1循环水工艺流程引进喷雾冷却塔后，新疆鸿业番茄制品有限责任公司循环水冷却采用喷雾冷却塔进行冷凝器冷却水的降温处理，喷雾冷却塔的处理量约为800m3/h，满足番茄酱厂日处理番茄660吨的循环用水要求，其冷凝冷却水实现全循环使用。工艺流程见图2。唐总画图3.2运行监测对比新疆鸿业番茄制品有限责任公司一台喷雾冷却塔设计参数为：单塔循环水量800m3/h，湿球温度19℃条件下，进水温度45℃时，出水温度≤32℃。冷却塔于2008年7月15日投入使。表Ⅰ是新疆鸿业番茄制品有限责任公司喷雾冷却塔连续十天的运行监测记录。表Ⅰ监测记录显示，喷雾冷却塔运行达到设计要求，降温效果明显，温差可达到13℃，略好于喷水冷却池。在各种气候条件下（番茄酱生产期），出塔水温基本达到32℃以下，冷却水能直接满足番茄酱厂蒸发冷凝器用水的要求。表Ⅰ喷雾冷却塔运行监测对比日期室内温度（℃）喷雾冷却塔进塔水温（℃）出塔水温（℃）温差（℃）8月16日324432128月17日354534118月18日344533128月19日344130118月20日324533128月21日354331128月22日344430148月23日354230128月24日344331128月25日334330134喷雾冷却塔与喷水冷却池对比4.1降温效果如以上监测结果所示，喷雾冷却塔因空气阻力小、流量大，气水比高，水气接触面积大，水滴留空时间长等原因，降温效果很好，降温温差略好于填料冷却塔。4.2飘水损失对比喷雾冷却塔塔内装有专用收水器，不会出现飘水现象，新疆鸿业番茄制品有限责任公司喷雾冷却塔在使用过程中，未观察到有飘水现象。4.3设备投资及运行费用喷雾冷却塔与填料冷却塔循环水系统除冷却单元的设备不同外，其它辅助水泵、泵房等基本相同。两种系统的投资及运行费用差别主要是作为冷却单元的冷却塔与水池的差别。新疆鸿业番茄制品有限责任公司喷雾冷却塔及预计填料冷却塔的设备投资组成见表Ⅱ。喷雾冷却塔设备管道投资比填料冷却塔高，但因冷却塔的水池比填料冷却塔面积小很多，其水池及设备基础的土建费用比填料冷却塔低，两者的总投资费用基本相当。喷雾冷却塔比填料冷却塔的运行费用低；喷雾冷却塔无填料，阻力小，而填料冷却塔的阻力大，电机超负荷运转。表Ⅱ喷雾冷却塔及喷水冷却池的设备投资组成项目无填料冷却塔800m3/h填料冷却塔800m3/h设备及管道费用18万元20万元水池及设备基础8万元8万元投资合计26万元28万元经济指标0.032万元/m3/h0.030万元/m3/h说明：本表设备投资仅指冷却单元主体设备的投资，不含辅助水泵及泵房等的投资费用。4.4设备运行与维护新疆鸿业番茄制品有限责任公司喷雾冷却塔经过2008年榨季2个多月的连续运行测试，设备运行完好，检查无喷头堵塞及其它故障现象。设备管道因进行了防腐处理，且塔的外壁为玻璃钢结构，基本免维护。而填料冷却塔因水质问题，容易堵塞，降温效果有差距，清洗填料的工作量很大。4.5占地面积新疆鸿业番茄制品有限责任公司喷雾冷却塔总处理能力为800m3/h，占地面积仅为7m×7m=49m2，处理量与面积比为16.3m3/m2.h；而处理能力为800m3/h的喷水冷却池占地达8.8m×8.8m＝77.44m2，处理量与面积比为10.33m3/m2.h。表Ⅲ是喷雾冷却塔与填料冷却塔特点的对比。表Ⅲ喷雾冷却塔与填料冷却塔特点对比喷雾冷却塔填料冷却塔水处理能力大大降温效果较好好飘水损失极少严重设备投资低高占地面积较小很大设备运行维护免维护需维护5结语喷雾冷却塔因其冷却温差大、冷却水量大、节能效果好、水质适应能力强、运行稳定可靠、维修少、运行费用低、使用寿命长等优点，已被证实非常适合用于果酱行业循环水冷却处理，是在果酱行业中取代填料冷却塔最好的循环水降温设备。作者简介:唐茂春,男刘见,男，机械制造中级工程师，专科学历，机械专业，现任成都云翔水悦科技发展有限公司副总经理.联系地址：四川省成都西南交通大学科技大厦605室,邮编：610051.E-MAIL:[e-mail],联系电话：[phone]