关于抗生素发酵工艺所用冷却塔的性能劣化分析及处理
    1逆流式玻璃钢冷却塔的概要
  
  水是人们生产生活中不可缺少的重要资源,水的循环利用越来越显得重要。
  
  冷却塔在水的循环利用中发挥着降低水温、保证工艺要求的至关重要的作用。常见的冷却塔有逆流式、横流式、喷射式、蒸发式4种。逆流式冷却塔主要由风机、收水器、喷淋装置、填料、钢结构、百叶窗、集水池、外壳、风筒等部件组成。
  
  填料是冷却塔的重要组成部分,其质量和作用在很大程度上决定着冷却塔的冷却能力,据相关数据显示,填料产生的降温达到整个塔降温的60%~70%。它一般由凸凹不平的聚氯乙烯波纹板制成,亲水性能良好,保证水在填料上形成水膜和水滴,而不是水流,增强水气交换面积,延长水气交换时间,保证冷却效果。
  
  逆流式冷却塔的工作原理:水在塔内与空气进行热质交换而得到降温。工作时,热水从塔顶向下喷淋,在填料之间形成新的水滴及表面形成水膜,空气在风机的作用下,由下向上与水滴和水膜逆向运动,水气进行蒸发传热和接触传热的交换,使水降温。
  
  逆流式冷却塔的热工性能与气候条件尤其与湿球温度有密切关系,主要有以下3个技术指标。
  
  1.1进、出水温差△t
  
  △t=t1-t2(其中,t1为进水温度,t2为出水温度)。这是最重要的技术指标,随冷却塔的不同用途而不同。
  
  1.2冷幅Δt’
  
  Δt=t2-ξ(℃),即出水温度t2与湿球温度ξ之差。它的大小反映出水温度和与湿球的接近程度,冷幅越小,冷却塔的热工性能越高,反之越低。一般情况下,Δt’=4~6℃。
  
  1.3冷效Ε
  
  E=△t/Δt’,即进、出水温差与冷幅的比值。是冷却塔热工性能的综合指针,数值越高,冷却塔的热工性能越好。
  
  标准型逆流式冷却塔设计参数如表1所示。
    表1标准型逆流式冷却塔设计参数

名称 进水温度 t1/℃ 出水温度 t2/℃ 进出水温差 △t/℃ 湿球温度 ξ/℃ 冷幅Δ t’/℃ 冷效 E
数据 37 32 5 28 4 1.25

    2问题的提出
  
  某制药公司有4台标准型的逆流式玻璃钢,型号为DBNL3—500,为抗生素发酵提供26℃左右循环冷却水。2006年曾对冷却塔进行了大修,更换了全部的填料,填料为斜交错填料。循环水质未进行任何处理。
  
  2009年3月份以来,该制药公司抗生素生产车间提出循环冷却水温较高且不稳定,影响了抗生素的生产。多年来,对循环冷却水水温提出异议多在环境温度最高的6、7、8三个月,在3月份提出水温高还是第一次。
  
  3情况分析
  
  3.1原因分析
  
  随机抽查3-4月份的运行记录,并对一组运行数据进行了分析,如表2所示。
    表2冷却塔非正常运行记录数据

  9︰00 10︰00 11︰00 12︰00 13︰00 14︰00 15︰00 平均
t1/℃ 28.7 28.7 28.0 28.9 28.9 28.9 28.7 28.69
t2/℃ 27.3 27.8 27.0 27.7 27.7 27.7 27.7 27.56
△t/℃ 1.4 0.9 1.0 1.2 1.2 1.2 1.0 1.13

    当日湿球平均温度20℃,冷却塔的3个技术指标分别为:
  
  △t=1.13℃,冷幅Δt’=7.56℃,冷效Ε=0.149。
  
  将以上数字与标准型冷却塔设计参数(表1)相比较,可以看出冷却塔运行效果不佳,丧失了大部分冷却能力,性能劣化。
  
  因为在2006年对冷却塔进行了的大修,更新了全部的填料,短短的3年时间就出现了这么严重的问题,原因究竟是什么?
  
  经检查得知:抗生素生产工艺和产量没有变化,环境温度与以往变化不大,冷却塔风机、上塔泵运行参数也正常,分析认为问题可能出在填料上。
  
  冷却塔内共填充了约32m3斜交错填料。检查时发现单层填料间充满了约40mm厚的污垢,在污垢中间有两排交错的直径约10mm的不规则水流孔,填料和污垢黏合在一起,需用洋镐才能将填料和污垢挖出来,造成填料彻底报废。每一个塔清理的污垢约8m3。
  
  因此可以得出结论:冷却塔性能劣化是因为填料间充满了大量的污垢,使得填料上根本不能形成水膜,而是形成一股股水流,严重影响了水气的热质交换,造成冷却塔冷却性能的大部分丧失,致使出水温度上升。由于冷却塔功能的丧失,环境温度变化成了决定出水温度的最主要的决定因素,出水温度随环境温度上下变化,这就是抗生素车间反应的出水温度不稳定的原因所在。
  
  3.1污垢的来源
  
  由于冷却塔水系统与大气相同,空气中的尘土、杂物、细菌等都会进入水系统,微生物大量繁殖,形成生物粘泥。同时,循环水中的溶解盐不断浓缩,使水的硬度不断增加。以上是水垢形成的一般原因。但是与以往不同的是,此冷却塔运行不足三年却形成了罕见的污垢,初步判定可能是抗生素车间在2007年发生跑料而造成循环水污染形成的污垢。
  
  4处理办法
  
  更换填料,是解决问题的根本办法。为了解决和防止下一次填料时的更换困难,同时探索采用更新的填料,提高冷却塔性能,我们使用了一种新型“S”型淋水填料。
  
  该填料具有表面积大、亲水性好、风阻小、散热系数大、热力综合性能好、使用寿命长等特点,可根据冷却塔的实际尺寸,将单片组装成不同尺寸长方体的填料组装单元。
  
  “S”型淋水填料单片板面上下成“S”型有凸台梯形波,以凹凸粘接点粘接组装,单片长度500~5000mm,宽度500~1000mm,片厚0.40±0.05mm。
  
  但是,这种填料在使用中需要注意以下点:(1)单片与单片之间的波形一定要呈斜交错形式,这样才具有良好的热力阻力;(2)长方体的填料组装单元,最适合与方形塔相匹配,与圆形冷却塔圆周会形成缝隙,需根据间隙的大小用不同数量的单片填料填充;(3)一旦填料堵塞,不易清理。堵塞严重时,需要整体更换,会增加成本。
  
  4处理后的效果
  
  随机抽取更换填料后的运行记录,在并对一组运行数据进行分析,如表3所示。
    表3更换填料后冷却塔运行参数

  9︰00 10︰00 11︰00 12︰00
t1/℃ 23.7 24.6 24.8 25.1
t2/℃ 19.8 20.6 21.3 22.0
△t/℃ 3.9 4.0 3.5 3.1

   13︰00 14︰00 15︰00 平均
t1/℃ 25.1 25.4 25.3 24.86
t2/℃ 22.0 22.2 22.5 21.49
△t/℃ 3.1 3.2 2.8 3.37

    当日湿球平均温度为24℃,冷却塔的技术指标分别为:△t=3.37℃,Δt’=2.51℃,Ε=1.34。
  
  将表1、表2、表3进行比较分析,可以看出,经过处理后的冷却塔性能已经恢复;热工性能达到设计参数,在实际生产中可以满足抗生素发酵工艺要求。
  
  6结论
  
  (1)循环冷却水价格低廉。玻璃钢冷却塔结构简单,操作简单。因此,往往不为人们所重视,其实在生产中,它对保证工艺要求有着重要意义,而且也是产品成本控制的一个重要方面,同时在节约水资源,保护环境方面发挥着越来越重要的作用。
  
  (2)冷却塔管理的重点应放在及时对运行数据进行分析,特别是对3个技术指标进行分析,发现异常应及时分析查造原因,并进行针对性处理。
  
  (3)填料是冷却塔热交换的主要部件,与冷效高低相关密切,应加强对填料的管理,定期进行检查、清理、更换。
  
  (4)循环水的水质管理同样是一个不容忽视的问题。
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    收录时间:2013年05月24日 13:46:41 来源:中国制药机械设备网 作者:匿名
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