GBJ 102-1987 工业循环水冷却设计规范.pdf

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1、建标中华人民共和国国家标准工业循环水冷却设计规范北京中华人民共和国国家标准工业循环水冷却设计规范主编部门中华人民共和国水利电力部批准部门中华人民共和国国家计划委员会施行日期年月日关于发布工业循环水冷却设计规范的通知计标号根据原国家建委建发设字第号文的要求由水利电力部会同有关部门共同制订的工业循环水冷却设计规范已经有关部门会审现批准工业循环水冷却设计规范为国家标准自一九八七年十月一日起施行本标准由水利电力部负责管理其具体解释等工作由水利电力部东北电力设计院负责出版发行由我委基本建设标准定额研究所负责组织国家计划委员会一九八七年三月五日编制说明本规范是根据原国家建委建发设字第号通知的要求由水利电力

2、部负责主编具体由水利电力部东北电力设计院会同有关单位共同编制而成在编制过程中规范编制组遵照国家有关的方针政策进行了比较广泛的调查研究认真总结了我国工业循环水冷却设施的建设和使用的实践经验吸取了国内外近年来在工业循环水冷却方面的科学技术最新成果并参考国外同类标准规范经广泛地征求了全国有关单位的意见反复讨论修改最后由我部会同有关部门审查定稿本规范共分四章计条和一个附录主要内容有总则冷却塔喷水池水面冷却等鉴于本规范是新编制的希望各单位在执行过程中结合工程实践和科学研究认真总结经验注意积累资料如发现需要修改和补充之处请将意见和有关资料寄交水利电力部东北电力设计院吉林长春以便今后修改时参考水利电力部年月

3、日目录第一章总则第二章冷却塔第一节一般规定第二节机械通风冷却塔第三节风筒式冷却塔第四节开放式冷却塔第三章喷水池第四章水面冷却第一节一般规定第二节冷却池第三节河道冷却附录本规范用词说明附加说明本规范主编单位参加单位和主要起草人名单第一章总则第条本规范适用于新建和扩建的敞开式工业循环水冷却设施的设计第条工业循环水冷却设施的设计应符合安全生产经济合理保护环境节约能源节约用水和节约用地以及便于施工运行和维修等方面的要求第条工业循环水冷却设施的设计应在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上积极开发和认真采用先进技术第条工业循环水冷却设施的类型选择应根据生产工艺对循环水的水量水温水质和供水系统的运行方式等

4、使用要求并结合下列因素通过技术经济比较确定一当地的水文气象地形和地质等自然条件二材料设备电能和补给水的供应情况三场地布置和施工条件四工业循环水冷却设施与周围环境的相互影响第条工业循环水冷却设施应靠近主要用水车间并应避免修建过长的给水排水管沟和复杂的水工建筑物第条工业循环水冷却设施的设计除应执行本规范外尚应符合现行有关的国家标准规范的规定第二章冷却塔第一节一般规定第条冷却塔在厂区总平面布置中的位置应符合下列规定一冷却塔宜布置在厂区主要建筑物及露天配电装置的冬季主导风向的下风侧二冷却塔应布置在贮煤场等粉尘污染源的全年主导风向的上风侧三冷却塔应远离厂内露天热源四冷却塔之间或冷却塔与其他建筑物之间的距

5、离除应满足冷却塔的通风要求外还应满足管沟道路建筑物的防火和防爆要求以及冷却塔和其他建筑物的施工和检修场地要求五冷却塔的位置不应妨碍工业企业的扩建第条当环境对冷却塔的噪声有限制时宜采取下列措施一机械通风冷却塔应选用低噪声型的风机设备二冷却塔周围宜设置消声设施三冷却塔的位置宜远离对噪声敏感的区域第条冷却塔的集中或分散布置方案的选择应根据使用循环水的车间数量分布位置及各车间的用水要求通过技术经济比较后确定第条冷却塔一般可不设备用冷却塔检修时应有不影响生产的措施第条冷却塔的热力计算宜采用焓差法或经验方法第条冷却塔的热交换特性宜采用原型塔的实测数据当缺乏原型塔的实测数据时可采用模拟塔的试验数据并应根据模

6、拟塔的试验条件与设计的冷却塔的运行条件之间的差异对模拟塔的试验数据进行修正第条冷却塔的通风阻力系数宜采用原型塔的实测数据当缺乏实测数据时可按经验方法计算第条冷却塔的最高冷却水温不应超过生产工艺允许的最高值计算冷却塔的最高冷却水温的气象条件应符合下列规定一根据生产工艺的要求宜采用按湿球温度频率统计方法计算的频率为的日平均气象条件二气象资料应采用近期连续不少于五年每年最热时期三个月的日平均值第条计算冷却塔的各月的月平均冷却水温时应采用近期连续不少于五年的相应各月的月平均气象条件第条气象资料应选用能代表冷却塔所在地气象特征的气象台站的资料必要时宜在冷却塔所在地设气象观测站第条冷却塔的水量损失应根据蒸

7、发风吹和排污各项损失水量确定第条冷却塔的蒸发损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数可按下式计算式中蒸发损失率冷却塔进水与出水温差系数可按表采用环境气温为中间值时可用内插法计算系数表环境气温第条冷却塔的风吹损失水量占进入冷却塔循环水量的百分数可按表采用风吹损失率表塔型机械通风冷却塔风筒式冷却塔开放式冷却塔有除水器无除水器第条排污损失水量应根据对循环水水质的要求计算确定第条淋水填料的型式和材料的选择应根据下列因素综合考虑确定一塔型二循环水的水温和水质三填料的热力特性和阻力性能四填料的物理力学性能化学性能和稳定性耐温度变化抗老化和抗腐蚀等五填料的价格和供应情况六施工和检修方便七填料的支承方式和结构第条

8、机械通风冷却塔和风筒式冷却塔一般应装设除水器视工程具体条件经过论证风筒式冷却塔也可不装除水器除水器应选用除水效率高通风阻力小经济耐用的型式第条冷却塔的配水系统应满足配水均匀通风阻力小能量消耗低和便于维修等要求并应根据塔型循环水质等条件按下列规定选择一逆流式冷却塔宜采用管式槽式或管槽结合的型式当循环水含悬浮物和泥砂较多时宜采用槽式二横流式冷却塔宜采用池式三小型机械通风逆流式冷却塔宜采用管式或旋转布水器第条管式配水系统的配水干管起始断面设计流速宜采用第条槽式配水系统应符合下列要求一主水槽的起始断面设计流速宜采用配水槽的起始断面设计流速宜采用二配水槽的设计水深应大于溅水喷嘴内径的倍且不应小于三配水槽

9、的超高一般不应小于在可能出现的超过设计水量工况下配水槽不应溢流四配水槽断面净宽不宜小于五主配水槽均宜水平设置水槽连接处应圆滑水流转弯角不宜大于第条配水池应符合下列要求一池内水流平稳水深应大于溅水喷嘴内径或配水底孔直径的倍二池壁超高不宜小于在可能出现的超过设计水量工况下不应溢流三池底宜水平设置池顶宜设盖板或采取防止光照下滋长微生物和苔藓的措施第条溅水喷嘴应选用结构合理流量系数大喷溅均匀和不易堵塞的型式第条配水竖井或竖管应有放空措施槽式配水系统的配水竖井内应保持水流平稳不产生旋涡流第条逆流式冷却塔的进风口面积与淋水面积之比宜采用下列数值一机械通风冷却塔不小于二风筒式冷却塔不小于第条横流式冷却塔的淋

10、水填料的高和径深应根据工艺对冷却水温的要求冷却塔的通风措施淋水填料的型式塔的投资和运行费等因素通过技术经济比较确定淋水填料高和径深的比一般宜采用下列数值机械通风冷却塔宜为风筒式冷却塔当淋水面积大于时宜为当淋水面积等于和小于时宜为第条冷却塔的集水池应符合下列要求一集水池的深度不宜大于当循环水采用阻垢剂缓蚀剂处理时集水池的容积应满足水处理药剂在循环水系统内允许停留时间的要求二集水池应有溢流排空及排泥措施池底宜有便于排水及排泥的适当坡度三池壁的超高宜为小型机械通风冷却塔不得小于四出水口宜有拦污设施大中型冷却塔的出水口宜设置安全防护栏栅五集水池周围应设回水台其宽度宜为坡度宜为回水台外围应有防止周围地表

11、水流入池内的措施六沿集水池周围宜设置栏杆第条冷却塔内空气通流部位的构件应采用气流阻力较小的断面及型式第条冷却塔内外与水汽接触的金属构件管道和机械设备均应采取防腐蚀措施第条视不同塔型和具体条件冷却塔应有下列设施一通向塔内的人孔二从地面通向塔内和塔顶的扶梯或爬梯三配水系统顶部的人行道和栏杆四塔顶的避雷保护装置和指示灯五运行监测的仪表六验收测试使用的仪器和仪表的安装位置和设施第条寒冷和严寒地区的冷却塔根据具体条件宜采用下列防冻措施一在冷却塔的进风口上缘沿塔内壁宜设置向塔内下方喷射热水的喷水管喷射热水的总量宜为进塔总水量的二在冷却塔的进水干管上宜设能通过部分或全部循环水的旁路水管三淋水填料内外围宜采用

12、分区配水四机械通风冷却塔可采取停止风机运行减小风机叶片的安装角或选用变速电动机以及允许倒转的风机设备等措施风筒式冷却塔可在进风口设置挡风设施五当塔的数量较多时可减少运行的塔数停止运行的塔的集水池应保持一定量的热水循环或采取其他保温措施六风筒式逆流冷却塔的进风口上缘内壁宜设挡水檐檐宽宜采用七风机减速器有润滑油循环系统时应有对润滑油的加热设施八塔的进水阀门及管道应有防冻放水管或其他保温措施第条冷却塔的运行管理宜设专人冷却塔设计应对施工运行及维护提出要求并附有冷却塔的热力特性曲线第二节机械通风冷却塔第条机械通风冷却塔一般宜采用抽风式塔当循环水对风机的侵蚀性较强时可采用鼓风式塔第条单格的机械通风冷却塔

13、的平面宜为圆形或正多边形多格毗连的机械通风冷却塔的平面宜采用正方形或矩形当塔格的平面为矩形时边长不宜大于进风口宜设在矩形的长边第条逆流抽风式冷却塔的淋水填料顶面至风机风筒的进口之间气流收缩段的顶角宜采用第条抽风式塔的风机风筒进口应采用流线型风筒的出口应考虑减少动能损失的措施必要时宜设扩散筒扩散筒的高度不宜小于风机半径中心角宜采用第条横流式机械通风冷却塔的淋水填料从顶部至底部应有向塔的垂直中轴线的收缩倾角点滴式淋水填料的收缩倾角宜为薄膜式淋水填料的收缩倾角宜为第条单侧进风的塔的进风面宜面向夏季主导风向双侧进风的塔的进风面宜平行于夏季主导风向第条当塔的格数较多时宜分成多排布置每排的长度与宽度之比不

14、宜大于第条两排以上的塔排布置应符合下列要求一长轴位于同一直线上的相邻塔排净距不小于二长轴不在同一直线上相互平行布置的塔排净距不小于塔的进风口高的倍第条周围进风的机械通风冷却塔之间的净距不应小于冷却塔的进风口高的倍第条根据冷却塔的通风要求塔的进风口侧与其他建筑物的净距不应小于塔的进风口高的倍第条设计机械通风冷却塔时应考虑冷却塔排出的湿热空气回流和干扰对冷却效果的影响必要时应对设计气象条件进行修正第条机械通风冷却塔格数较多且布置集中时冷却塔的风机宜集中控制各台风机必须有可切断电源的转换开关及就地控制风机启停的操作设施第条风机设备应采用效率高噪声小安全可靠材料耐腐蚀安装及维修方便符合标准的产品第条风

15、机的设计运行工况点应根据冷却塔的设计风量和计算的全塔总阻力确定风机在设计运行工况点应有较高的效率第条风机的减速器采用稀油润滑时应配有油位指示装置大型风机应配有防振保护装置第条机械通风冷却塔应有起吊风机设备的措施第条采用工厂生产的冷却塔时应根据该型产品实测的热力特性曲线进行选用选用的产品应符合国家有关产品标准第三节风筒式冷却塔第条风筒壳体的几何尺寸应满足循环水的冷却要求并应结合结构施工等因素通过技术经济比较确定双曲线型的风筒壳体一般宜采用表规定的数值双曲线型风筒壳体几何尺寸表塔高与壳体直径的比喉部面积与壳底面积的比喉部高度与塔高的比喉部以上扩散角壳体子午线倾角第条相邻的风筒式冷却塔的净距应符合下

16、列规定一逆流式冷却塔不应小于塔的进风口下缘的塔筒半径二横流式冷却塔不应小于塔的进风口高的倍三当相邻两塔几何尺寸不同时应按较大的塔计算第条根据冷却塔的通风要求塔与其他建筑物的净距不应小于塔的进风口高的倍第条塔筒的有效抽风高度应采用淋水填料中部至塔顶的高度第条冷却塔的淋水面积应采用潜水填料顶部面积第条风筒式冷却塔的塔顶应设人行道及栏杆人行道上应设检修孔检修孔平时应封盖第条风筒式冷却塔从地面通向塔顶的爬梯必须设护栏第四节开放式冷却塔第条当循环水量较小工艺对冷却水温要求不严格时可采用开放式冷却塔在大风多砂地区不宜采用开放式冷却塔第条开放式冷却塔的位置应选择在气流通畅的地方第条开放式冷却塔的淋水填料宜采

17、用点滴式淋水填料安装的宽度不宜大于淋水填料的安装高度与宽度之比宜采用第条塔的平面宜采用矩形塔的长边宜与夏季主导风向垂直布置第条开放式冷却塔的填料周围宜设百页窗第条开放式冷却塔与其他建筑物的净距应大于第三章喷水池第条当循环水量较小工艺对冷却水温要求不严格且场地开阔环境允许时可采用喷水池在大风多砂地区不宜采用喷水池第条喷水池可按经验曲线进行热力计算第条计算喷水池的冷却水温时选用的气象条件应符合本规范第条第条和第条的规定第条喷水池的损失水量应根据下列各项确定一蒸发损失水量应符合本规范第条的规定二风吹损失水量占循环水量的百分数可取三排污损失水量应根据对循环水质的要求经计算确定第条喷水池的淋水密度应根据

18、当地气象条件和工艺要求的冷却水温确定一般可采用第条喷水池不宜少于两格当允许间断运行时亦可为单格第条喷水池的喷嘴宜选用渐伸线型或型喷嘴前的水头渐伸线型应为型不应小于喷嘴布置宜高出水面以上第条喷水池内的设计水深宜为第条喷水池的超高不应小于池底应有坡向放空管的适当坡度第条喷水池宽不宜大于最外侧喷嘴距池边不宜小于米喷水池的长边应与夏季主导风向垂直布置第条喷水池边缘应有回水台回水台的宽度不宜小于米回水台倾向水池的坡度宜为回水台外围应有防止周围地表水流入池内的措施第条喷水池应有排污放空和溢流设施出水口前应设置拦污设施第条配水管末端应装设放水管配水管应有坡向放水管的的坡度第条寒冷和严寒地区的喷水池应采取下列

19、防冻措施一在进水干管上宜设旁路水管旁路水管的排水口应位于水池出水口的对面一侧二干管及配水管上的闸门应装设防冻放水管或采取其他保温措施第四章水面冷却第一节一般规定第条利用水面冷却循环水时宜利用已有水库湖泊或河道等水体也可根据自然条件新建冷却池第条利用水库湖泊或河道等水体冷却循环水时水体的水量水质和水温应满足工业企业取水和冷却的要求第条利用水库湖泊或河道等水体冷却循环水时应征得农业渔业航运和环境等有关部门的同意第条设计水面冷却工程应考虑排水和冷却水体的综合利用第条工业企业使用综合利用水库或水利工程设施冷却循环水应取得水利工程管理单位的供水协议第条取水排水建筑物的布置和型式应有利于吸取冷水和热水的扩

20、散冷却有条件时宜采用深层取水和表面排水排水口应使出流平顺排水水面与受纳水体水面的衔接宜平缓第条在有温差异重流的冷却水体内采用深层取水建筑物取底部冷水时其进口流速宜通过模型试验确定一般可采用第条采用重叠式取排水建筑物的冷却水体应有足够的水深设计应考虑各种不利因素对设计最低水位和表面热水层厚度的影响第条水面的综合散热系数应根据工程地区的热水面实测资料确定当缺乏实测资料时可利用经验公式计算确定第条当水体的冷却能力不足或需要降低排水温度时可根据综合技术经济分析选用辅助的冷却设施第条冷却水体中有渔业生产时取水建筑物应设拦鱼设施第条取水口和排水口应装设测量水温和冷却水体水位的仪表第二节冷却池第条新建冷却池

21、应不占或少占耕地设计应采取防止池岸和堤坝冲刷及崩坍的措施还应采取对冷却池附近农田和建筑物的防护措施防止因冷却池附近地下水位升高对农田和建筑物造成不良影响第条利用水库或湖泊冷却循环水应根据水体的水文气象条件水利计算运行方式和水工建筑物的设计标准等资料进行设计第条冷却池的设计最低水位应根据水体的自然条件冷却要求的水面面积和最小水深泥沙淤积和取水口的布置等条件确定第条冷却池在夏季最低水位时水流循环区的水深不宜小于第条冷却池的正常水位和洪水位应根据水量平衡和调洪计算成果循环水系统对水位的要求和池区淹没损失等条件通过技术经济分析确定第条新建冷却池应根据冷却取水卫生和其他方面的要求对池底进行清理第条新建冷

22、却池初次灌水至运行要求的最低水位所需的时间应满足工业企业投入生产的要求第条设计冷却池应通过物理模型试验当工程条件允许时也可利用数学模型计算或其他方法确定水体的冷却能力和取水温度并结合技术经济分析选择取水和排水工程的最优布置方案第条冷却池的冷却水最高计算温度不应超过生产工艺允许的最高值计算冷却池的设计冷却能力或冷却水最高温度的水文气象条件应根据生产工艺的要求确定一般宜符合下列规定一深水型冷却池采用多年平均的年最热月月平均自然水温和相应的气象条件二浅水型冷却池采用多年平均的年最炎热连续十五天平均自然水温和相应的气象条件第条计算冷却池的各月月平均冷却水温应采用多年相应各月的月平均水文和气象条件第条自

23、然水温应根据实测资料或条件相似水体的观测资料确定当缺乏上述资料时可按热量平衡方程或经验公式计算确定第条冷却池必须有可靠的补充水源冷却池补充水源的设计标准应根据工业企业的重要性和生产工艺的要求确定一般可采用频率为的枯水年水量第条冷却池的损失水量应按自然蒸发附加蒸发渗漏和排污等各项计算的损失水量确定第条冷却池的自然蒸发量应按当地水面自然蒸发量公式或邻近相似水体的自然蒸发量公式计算确定自然蒸发水量的计算应符合下列规定一年调节水量的冷却池当为地表径流补给时应采用与补充水源同一设计标准的枯水年人工补水时可按历年中蒸发量与降水量的差值最大年份考虑二多年调节水量的冷却池可采用多年平均值三蒸发量年内各月分配可

24、采用设计枯水年的年内月分配率第条冷却池的附加蒸发水量可按下式计算式中附加蒸发水量循环水的进水与出水温度差循环水量系数可按表采用水温为中间值时可用内插法计算系数表进入冷却池水温系数第条冷却池的渗漏水量可根据池区的水文地质条件和水工建筑物的型式等因素确定必要时冷却池应采取防渗漏的措施第条冷却池的排污水量应根据对循环水水质的要求计算确定第条冷却池应考虑泥沙淤积对取水口排水口的位置和冷却能力的影响必要时应采取防止或控制淤积发展的措施第条当冷却池有地表径流补给水时宜设置向冷却池下游排放热水的旁路设施第条冷却池取水口和排水口方位的选择应考虑风向对取水温度和热水扩散的影响第条为提高冷却池的冷却能力或降低取水

25、温度可采用导流堤潜水堰和挡热墙等工程措施第条地表径流补水的冷却池应有排泄洪水的建筑物人工补水的冷却池应根据需要设置溢流和放水等设施第条工业企业自建的冷却池应设专人管理第三节河道冷却第条利用河道冷却循环水应根据工程的具体条件利用物理模型试验或数学模型计算确定河段水面的冷却能力取水温度和河段的水温分布并结合技术经济分析选择取水和排水工程的最优布置方案第条计算河道的设计冷却能力或冷却水最高温度的水文气象条件应根据生产工艺的要求确定一般可采用历年最炎热时期一般以三个月计算频率为的日平均水温和相应的水文气象条件冷却水的最高计算温度不应超过生产工艺允许的最高值第条利用河网冷却循环水应根据河网的规划设计论证

26、和选择设计最低水位第条排水口宜设在取水口下游当排水口设在上游时应采取减少进入取水口的热水量的措施第条感潮河段应采取避免和减少排水热量在河道中积蓄对取水温度影响的措施附录本规范用词说明一对本规范条文执行严格程度的用词采用以下写法表示很严格非这样作不可的用词正面词采用必须反面词采用严禁表示严格在正常情况下均应这样作的用词正面词采用应反面词采用不应或不得表示允许稍有选择在条件许可时首先应这样作的用词正面词采用宜或可反面词采用不宜二条文中必须按其他有关标准规范的规定执行的写法为应按执行或应符合要求或规定非必须按照所指的标准规范执行的写法为参照附加说明本规范主编单位参加单位和主要起草人名单主编单位水利电力部东北电力设计院参加单位水利水电科学研究院冷却水研究所西安冶金建筑学院化学工业部第三设计院中国有色金属工业总公司北京有色冶金设计研究总院水利电力部华东电力设计院水利电力部中南电力设计院水利电力部西北电力设计院水利电力部西南电力设计院主要起草人李志悌孙泽民陆振铎王大哲潘椿陈廷耀姚国济朱伟德盛均平沈思刚黄振权刘景春