冷却塔运行与维护（五）‖ 冷却塔结冰及其防治（上）

第四节    冷却塔结冰及其防治

在我国北方地区和靠近北方地区，冷却塔在寒冷季节运行时，会面临一个结冰破话、威胁安全运行的严重问题，分析其原因，从客观方面来讲，是自然界天气变寒带来的困难。

从主观方面来讲，，过去冷却塔设计时没有考虑防止冬季结冰破坏的措施。例如美国双曲线自然通风冷却塔，在它投产运行的冬季就遭到结冰损坏的危害。冷却塔还是面临着冬季结冰损坏主要部件结构危害问题，它仍然是当新设计冷却塔时需要研究解决的课题。

第二，由于不重视施工质量，而造成冰冻损坏冷却塔主要部件结构也是严重的。例如东北某电厂3 500 m²双曲线通风冷却塔，由于冬季频繁启动和梁、柱等构件质量较差，未按设计所要求的强度、抗冻和抗渗水泥标号施工，自1985年11月投入运行，仅经过一个冬天，全塔的172根钢筋混凝土支柱中，有85根严重剥皮，36根三面露主筋，103根产生纵向裂缝；全塔204根主梁中，有30%以上严重露筋；548根次梁中，严重剥皮露筋的占10%以上；淋水填料支承构架基本破坏。

第三，由于冷却塔冬季运行防冻管理措施不好造成的。例如天津某发电厂在1974年冬季，双曲线冷却塔刚投产，就遇到寒流的突然袭击，在没有采取任何防冻措施情况下，造成大量淋水装置损坏，使冷却塔无法继续运行。

综合上述情况，必须重视冬季防冻问题，尤其在严寒地区更为重要。

一、容易结冰的部位

1.冷却塔进风口处

该处是普遍的结冰部位，也是容易结冰的部位。各种类型冷却塔的进风口处均有可能结冰。

（1）自然通风逆流式冷却塔的进风口，一般是在塔筒内壁下缘结冰，或在塔内的挡水檐边缘挂冰。轻者形成一道很薄的冰帘，严重时连同塔筒人字柱一起冻结成为一堵冰墙。在塔的背风侧，由于塔内穿堂风把部分水滴吹洒到人字柱内侧面上而结冰。

（2）横流式冷却塔进风口百叶窗内缘挂冰，顶部进水槽漏水造成的进风口支柱和百叶窗外侧大面积结冰。

进风口处结冰的主要原因是冷却塔淋水填料水量过小，沿筒壁下流的少量水在进风口上缘或挡水檐边缘停留时间过长，遇冷空气而结冰。

2.淋水填料和填料支承梁柱

若全塔的热负荷及水量过少，会造成整个塔内淋水填料底部挂冰；有的采取分区配水的冷却塔，由于水量分配不均，造成部分填料结冰。淋水填料，当淋水密度较小时，冷空气先由此入侵，容易形成冻害；在淋水密度较小的其他区域，如水槽堵塞、破损，喷嘴堵塞，溅水碟脱落不对中等处，亦容易造成局部冻害。淋水填料局部水量过小，或淋水填料支柱紧靠近风口时，容易造成填料支承梁柱及部分填料结冰。

3.冷却塔顶部

（1）风筒式自然通风冷却塔的塔顶刚性环内、外缘，由于水汽集聚，形成冰锥，严重时会形成较大冰块，如某电厂塔顶结冰厚度曾达3 m。

（2）机械通风冷却塔，由于塔内有的除水器效果较差，水滴随出塔空气飞出塔外，飘落在塔顶平台及风机出风筒上造成结冰。可以通过采用除水器，在填料高风速区安装双层波形除水器的办法消除飘滴。目已有不少电厂采用此法，效果很好，基本上消除了飘滴，解决了塔顶部结冰问题。

4.冷却塔周围地面

这是没有安装除水器或除水器效果较差，大量水滴飘落在周围地面；或进风口处产生旋流，将一部分水滴带出塔外，洒落在地面。

5.机械通风冷却塔风机叶片表面

当机械通风冷却塔的格数较多时，冬天常有一些格不运行。由于运行塔排出的水汽飘落到停止运行的塔风机叶片上，并在这些叶片表面积聚而结冰。如果叶片上结冰不能融化处理，再启动运行时，因叶片的静、动平衡失调，将引起风机振动，严重时会造成风机及塔体机构的损坏。

6.停运的储水设备

冷却塔冬季停运时，充水的循环水沟、压力水管、阀门因水不流动，不能补充热量而结冰，结冰产生的侧向冻胀力可达0.2～0.3 MPa，使设备遭到破坏。未充水保护的集水池底板，水沟的侧壁和底板，在土壤含水率较高时亦容易因土壤冻胀力而遭损害。

二、结冰的危害性

（1）淋水装置承受大幅度的超载，发生淋水填料及其支承梁塌落，甚至导致局部或整体倒塌。

（2）淋水装置、人字柱和通风筒等部位的混凝土多次遭受冻融循环，加速材料耐久性能的破坏，降低了结构使用寿命。

（3）水结冰膨胀产生冻胀力，直接胀破管道、水沟、闸门等设备；土壤冻胀力可直接胀破集水池底板，循环水沟的壁和底板等。

（4）因为进风口和淋水填料结冰，直接影响冷却塔的效果。

（5）冷却塔周围地面结冰，特别是它的位置靠近厂区和马路或公路时，会使行人跌伤、汽车相撞、翻车等交通事故。

（6）双曲线冷却塔顶部结冰，往往会在背风面处结成大冰锥，落下来会砸伤行人。例如某电厂曾经发生过因塔顶大冰锥下落而砸伤运行人员的事故。

（7）冷却塔飞出飘滴，降落在发电厂升压站电器设备上并结冰，引起闪烁，造成停电事故。