[編者按]為加快鈦白粉生產節奏，降低生產成本，對傳統鈦白粉生產的填料冷卻塔進行系統改造，使填料冷卻塔變為無填料冷卻塔。通過提高熱交換速率，增大循環水溫差，提高了生產循環水利用效率，加快了鈦白粉生產節奏，降低了設備運行維修費用和鈦白粉生產成本，保證了設備運行的穩定、可靠，延長了設備的使用壽命。
　　鈦白粉生產用水量較大，生產1t鈦白粉要消耗100t左右的自來水。雖說現在大部分企業已啟用循環水裝置，但由于所使用的填料冷卻塔冷卻水效果較差，水循環利用率較低，鈦白生產的水耗還是很高。借鑒其它化工產品生產所使用的無填料冷卻塔的先進原理和合理構造，對傳統鈦白生產冷卻塔進行結構改造，將傳統的填料冷卻塔改為無填料空塔，提高鈦白粉生產中循環水的利用效率，通過加快鈦白粉生產節奏，增大產量，降低生產成本。

　　1 無填料塔與填料塔的結構區別（見圖1）


　　1）無填料冷卻塔利用高效低壓離心霧化裝置（壓力：0.035 Mpa）作為冷卻元件取代填料塔的填料和布水裝置，使冷卻塔幾乎成為空塔，簡化結構。
　　2）無填料塔在取消填料和布水裝置后，將霧化裝置安裝在進風道上方，水的噴射方向與軸流風機抽吸的冷風相同，同時水有上升和下降兩個過程，冷卻也有順流冷卻和逆流冷卻兩個過程。
　　3）無填料冷卻塔通過霧化裝置將水噴成霧狀，使空氣和水的微小霧滴均勻接觸；而填料塔是通過布水噴頭將水分布在填料上以膜狀與冷風接觸。
　　4）無填料冷卻塔因填料取消，使塔體載荷大大減小，不需要更多的支撐梁板，土建結構大大簡化，節約土建投資。

　　2 無填料冷卻塔的冷卻機理

　　冷卻塔的冷卻效果一般取決于 3 個要素：一是冷空氣量與冷卻水量的比值（氣水比）；二是冷卻介質（冷空氣）和被冷卻介質（水）接觸的比表面積；三是冷卻時間。無填料冷卻塔的設計構思就是基于以上3個要素并摒棄傳統填料塔的不足而使冷卻效果、工作可靠程度趨于理想化。
1）冷空氣量和冷卻水量的比值
    無填料冷卻塔由于填料取消后使冷卻塔的系統阻力降至填料塔的50%，塔阻力降低，軸流風機風量增至填料塔的120%，相同冷卻水量時，氣水比值增加20%，據測算無填料冷卻塔氣水體積比值為900:：1，填料塔為750：1 。
2）空氣和水接觸的比表面積
    無填料冷卻塔采用 高效低壓霧化裝置，在較低的壓力下（霧化裝置工作壓力僅為0.035Mpa，進風道下平面處壓力0.08~0.15 Mpa），將水噴射成0.5mm~1mm的微小霧滴，比水被填料分散成的膜狀比表面積大5%，能連續快速地更新傳熱表面積，迅速將霧化流的潛熱帶走。
3）空氣和水的接觸時間
    無填料冷卻塔采用上噴式，將霧化裝置合理分布安裝在進風道上方，使水的霧滴在塔內有順流和逆流兩個過程，部分霧滴在塔內噴霧段上部呈懸浮狀態，因此，水在塔內的停留時間大大延長，充分保證了冷空氣和水的熱交換時間。

3 無填料冷卻塔的優點

1）阻力小，冷卻溫差大，逼近度小
    由于無填料冷卻塔的高效低壓離心霧化裝置將水噴射成0.5mm微小霧滴，其比表面積遠大于水被填料分散成膜狀的比表面積，氣水傳熱表面積大，且布水均勻，避免了填料老化及堵塞而產生的死區、溝流等導致冷卻點溫度分布不均勻現象，冷卻效果明顯優于填料塔。在循環水量不變的情況下，無填料冷卻塔的循環水溫差是16℃左右，而傳統填料冷卻塔只有不到10℃的冷卻效果。
2）塔噴霧霧滴均勻、無堵塞、運行穩定可靠
    無填料冷卻塔克服了布水噴頭堵塞和填料塔填料老化、變形脆裂及沖落填料碎片堵塞管道、泵和換熱器等一系列影響塔和工藝系統設備性能的現象，其壽命較填料塔延長3a 以上。
3）冷卻水量大，提高水循環利用率
    在同風機、同溫差下，塔系統阻力減小，風量增大，冷卻水量比填料塔提高10%。同時水循環利用率也大大提高，有效地降低了鈦白粉的生產用水消耗。使用填料冷卻塔的1t鈦白粉水消耗是100t，而使用無填料冷卻塔后的每噸鈦白粉水消耗可以降到80t 左右，這種效果，在夏天尤為明顯。
4）運行費用低，節能效果顯著
    低壓霧化裝置工作壓力僅為 0.035Mpa，比水壓自傳式霧化裝置工作壓力0.2Mpa低0.165Mpa，配套水泵功率大大降低。無填料冷卻塔系統阻力為填料塔的1/2，在冷卻水量、風機相同時，配套電機功率降至填料塔的65%，節能效果顯著，加之消除了清洗更換填料和布水噴頭的費用，運行費用大大降低。
5）噪音小，比填料塔低6db
    根據空氣動力學原理，風機噪聲

式中：L為風機噪聲（db）；Q為風量（m3/h）；P為風壓（以mmH2O計）；La為比噪聲常數。
經計算，風量不變，風機的壓力由1729 Pa降至998 Pa，風機噪聲降低6db。由于無填料冷卻塔的噴霧系統的壓力降低，其配套使用的風機的噪聲也會降低，整個冷卻系統的噪聲較填料塔低。

6）無飛水現象，具有良好的環保效益
由于無填料冷卻塔采用專用收水器，可以有效防止飛水現象發生，避免了水損失，同時也避免了冷卻水中藥劑的損失，節約了水資源。

4 效益分析

1）填料冷卻塔大約每年更換一次填料，1套填料價值約5萬元，鈦白生產廠家一般配有兩個冷卻塔。4a 即需要更換填料8 套，費用40萬元；而無填料冷卻塔1套噴頭價值是 8 萬元，6a 才更換一次。所以，無填料冷卻塔代替填料冷卻塔每年可節約近10 萬元的費用。而且由于無填料，也不存在清理堵塞的問題，每年可節省維修、清理費用5000元。
2）由于無填料冷卻塔冷卻水溫差增大，從而可有效加快生產節奏（尤其是夏天），大約可增產 1/4左右，從而可有效降低鈦白粉生產成本200元左右。
3）由于循環水溫差的增大，也使得循環水利用率提高，減少了正常循環水用量（大約可減少1/5左右），使鈦白粉的生產水耗由傳統的 100 m3/t降至80 m3/t左右。