4.工业循环水冷却设计规范GBT 50102-2014.pdf

1、UDC中华人民共和国国家标准 p GB/T 50102-2014 工业循环水冷却设计规范Code for design of cooling for industrial recirculating water 2014-12-02发布2015-08-01实施中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国国家标准工业循环水冷却设计规范Code for design of c。lingf。rindustrial rectrculatmg water GB/T 50102-2014 主编部门2中国电力企业联合会批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部施行

2、日期：20 1 5 年8 月1 日中国计划出版社2014北京中华人民共和国国家标准工业循环水冷却设计规范GB/T 50102 2014 女中国计划出版社出版网址.WWW.ihP oom 地址g北京市西城区水樨地北里昂11号国宏大厦C座3层邮政编码，100038电话(010)63906433（盎行部新华书店北京发行所监行北京市科星印刷有限责任公司印刷850mm116Bmm 1/32 7.5印张191千字2015年6月第l版2015年6月第1次印刷食统一书号1580242 650 定价45.00元 版但所有僵极!10究侵权举报电话(010)63906404 如有印装质量问题，请寄本社出版部调换中华

3、人民共和国住房和城乡建设部公告第622号住房城乡建设部关于发布国家标准工业循环水冷却设计规范的公告现批准工业循环水冷却设计规范为国家标准，编号为GB/T 50102-2014，自2015年8月1日起实施。原国家标准工业循环水冷却设计规范GB/T50102-2003同时废止。本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。中华人民共和国住房和城乡建设部2014年12月2日前言本规范是根据住房城乡建设部关于印发（2012年工程建设标准规范制订、修订计划的通知（建标20125号的要求，由中国电力工程顾问集团东北电力设计院会同有关单位，经广泛调查研究，认真总结实践经验，吸取最新研究成果，并参考有

4、关国际标准和国外先进标准，在广泛征求意见的基础上修订了本规范本规范共分5章和2个附录，主要技术内容包括z总则、术语、冷却塔、喷水池和水面冷却。本规范修订的主要技术内容是：l增加了超大型冷却塔、海水冷却塔、排烟冷却塔的设计内容32.删除了开放式冷却塔内容；3.根据近年科研和实践成果，对原条文中的一些数据做了修改$4.在修订条文的同时，对增加和修改的条文均相应增加和修改了条文说明。本规范由住房城乡建设部负责管理，由中国电力企业联合会负责日常管理，由中国电力工程顾问集团东北电力设计院负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送至中国电力工程顾问集团东北电力设计院（地址：吉林省长春市人民大

5、街4368号，邮政编码z130021)，以供今后修订时参考。本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人z主编单位：中国电力工程顾问集团东北电力设计院参编单位：中国电力工程顾问集团西北电力设计院中国电力工程顾问集团西南电力设计院中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司 1 中国能源建设集团广东省电力设计研究院中国水利水电科学研究院金坛市塑料厂江苏海鸥冷却塔股份有限公司北京玻璃钢研究设计院有限公司主要起草人：王威李敬生龙健王伟民孟令国钱永丰姚友成李元梅侯宪安吴浪洲李绍仲冯珉王宝福龙国庆赵l帆安纪平姜晓荣包冰国尹证主要审查人：李武全高玲徐海云李志佛华钟南刘智陆濒王明韧李武申刘志刚彭德刚胡

6、三季孙文张开军李学志韩红琪刘扬帆 2 目次1总则.(1)2术语.(2)3 冷却塔（4)3 1 一般规定.(4)3 2 自然通风冷却塔工艺.（！门3.3机械通风冷却塔工艺.(!9)3.4 冷却塔结构设计基本要求及材料u3.5 自然通风冷却塔的荷载及内力计算（23)3 6 机械通风冷却塔的荷载及内力计算（31)3.7 淋水装置构架（33)3 8构造要求.(343.9 冷却塔耐久性.(37)4 喷水池.（41)4.1 喷水池工艺设计.(41)4.2 喷水池结构设计（42)5 水面冷却.(44)s.1 一般规定.(44)5.2 冷却池.(46)s.3 何道冷却（仿s.4 海湾冷却(49)附录A自然通风

7、冷却塔通风筒内侧设计气温取值.(51)附录B机械通风冷却塔风机和电动机当量静荷载计算方法.(52)1 本规范用词说明.(54)引用标准名录.（55)附s条文说明.(57 2 Contents 1 General provis10ns(1)2 Terms(2)3 Cooling tower .(4)3.1 General requirement.(4)3.2 Natural draft。！mgtower.(17)3.3 Med回mealdraft cooling tower(19)3.4 BaSIC requirements and materials of cooling tower stru

8、ctural design(21)3 5 Load and mternal force calculation。fnatural draft c。olingtower(23)3.6 Load and internal force calculati。nof mechanical draft cooling tower.(31)3.7 Water spray device structure 门U3.8 Construction requirement(34)3.9 Durability of co。lmgtower.(37)4 Spray p。nd.(41)4.1 Process de1gn

9、of spray p。nd（41)4.2 Structural design。fspray pond.(42)5 Water surface cooling u川5.1 General requirement.(44)5.2 Cooling p。nd.(46)5.3 Channel coolmg(48)5.4 Gulf.coaling(49)Appendix A Design temperature value of the inner.air 3 of the ventilator for natural draft coolmg tower(51)Appendix B Eqmvalent

10、static load calculation method of fan and motor for mechanical draft coolmg tower(52)Explanation of wording m this code(54)List of quoted standards(55)Addition:Explanation of prov1s1ons.(57)4 1总贝。1.0.1 为了在工业循环水冷却设施设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全适用、经济合理、节能环保、确保质量，制定本规范。1.o.2本规范适用于敞开式工业循环水冷却设施的工艺和结构设计。1.o.

11、3 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使用要求，并结合下列因素，通过技术经济比较确定z1 当地的水文、气象、地形和地质等自然条件52材料、设备、电能和补给水的供应情况；3 场地布置和施工条件；4工业循环水冷却设施与周围环境的相互影响35 建（构）筑物的安全可靠性。1.0.4工业循环水冷却设施的设计除应执行本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。1 2术语2.o.1 敞开式工业循环水冷却设施open recirculating water cooling facilities 工业循环冷却水（以下简称循环水）直接暴露于大气的冷却设施。2

12、.o.2蒸发损失evaporation loss 由于液体表面汽化造成的循环水损失。2.o.3 风吹损失drift and blow-out loss 由于气流裹挟作用带走水滴造成的循环水损失。2.o.4排水损失purge loss 从循环水系统中排放一定的水量以维持确定的循环水浓缩倍率，由此造成的循环水损失。2 o.5 蒸发损失水率rate of evaporation water loss 冷却塔、冷却池、喷水池等冷却设施的蒸发损失水量占进入这些冷却设施循环水量的百分比。2.o.6 风吹损失水率rate of drift and blow-out water l。SS冷却塔、喷水池等冷却设

13、施的风吹损失水量占进入这些冷却设施循环水量的百分比。2.o.7循环水浓缩倍率concentration cycle of recirculating water 循环水含盐量与补充水含盐量的比值。2.o.8海水盐度seawater salinity 海水中总溶解性固体质量与海水质量之比，单位为g问。2.o.9 导风装置air deflector 安装于冷却塔进风口用于引导气流的装置。2 2.0.10 超大型冷却塔super large-scale cooling tower 淋水面积大于或等于l0000m2的自然通风逆流式冷却塔。2.0.11 海水冷却塔seawater cooling tow

14、er 循环水为海水的湿式冷却塔。2.0.12 排烟冷却塔flue gas discharged c。lingtower 兼有排放烟气功能的自然通风冷却塔。2.0.13 塔内烟道出口流速velocity of flue gas at outlet pipe in cooling tower 烟气在塔内烟道出口处气流平均速度。2.0.14 冷却塔出口流速outlet velocity of cooling tower 混合气体在冷却塔出口处气流平均速度2.o.15 防腐体系anticorrqsion coating system 包含涂刷分区、采用防腐涂料品种、涂料分层及厚度、涂刷工艺要求等内容的

15、防腐方案统称2.o.16 淋水面积area of water drenching 逆流式冷却塔淋水填料顶部标高处的塔壁内缘包围的面积。2.o.17 进风口面积area of air inlet 以进风口上檐处控制半径计算出的周长乘以进风口垂直高度所得到的面积。3 3冷却塔3.1一般规定3.1.1 冷却塔在厂区总平面规划中的位置应根据生产工艺流程的要求，结合冷却塔与周围环境之间的相互影响及工业企业的发展扩建规模等因素综合考虑确定，并应符合下列规定1 寒冷地区冷却塔宣布置在厂区主要建构）筑物及露天配电装置的冬季主导风向的下风侧或侧风侧s2 冷却塔宜布置在贮煤场等粉尘污染源的全年主导风向的上风侧或侧

16、风侧；3 冷却塔宜远离厂内露天热源；4 冷却塔之间或冷却塔与其他建（构）筑物之间的距离除应满足冷却塔的通风要求外，还应满足管、沟、道路、建构）筑物的防火和防爆要求，以及冷却塔和其他建构筑物的施工和检修场地要求：5 冷却塔的位置宜远离对噪声敏感的区域36 冷却塔宜靠近主要用水车间；7 排烟冷却塔宜布置于炉后区域，靠近脱硫吸收塔38 冷却塔布置时宜避开地质不均匀地段。3.1.2 自然通风逆流式冷却塔的塔体规模可按表3.1.2规定划分。表3.1.2 自然通风逆流式冷却培塔体规模划分表淋北面积S(m2IS4ooo I 4000S8000/8000s 10000 I s;.10000 培体规模小型中型大

17、型超大型3.1.3 冷却塔结构设计使用年限应为50年。4 3.1.4 当需要降低冷却塔噪声影响时，可选用下列措施z1 可在冷却塔外设隔声屏障；2 可在进风口处设降噪装置；3 机械通风冷却塔可选用低噪声型的电机、风机设备，可在塔顶设降噪装置，4 可在集水池水面处设降噪装置。3.1.5 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、分布位置及各车间生产工艺的用水要求，通过技术经济比较后确定。3.1.6冷却塔可不设备用；冷却塔检修时应有不影响生产的措施。3.1.7 冷却塔的热力计算宜采用焰差法或经验方法。3.1.8 冷却塔的热力计算采用始差法时，宜符合下列规定21 逆流式冷却塔热力计

18、算宜按下列公式计算，公式（3.1.8-1)右侧可采用辛普森（Simpson）近似积分法或其他方法求解。当采用辛普森近似积分法求解时，对水温t，至白的积分区域宜分为不少于4的等份s当水温差小于15时，水温h至岛的积分区域也可分为2等份2KK.V _ r1 C.dt Q J.,J;=h K=l生!lr,式中，v一一淋水填料的体积Cm);Q一一进入冷却塔的循环水流量（kg/s);K一一计人蒸发水量散热的修正系数s阳一一与玲却后水温相应的水的汽化热（kJ/kg);(3.1.8 1)(3.1.8-2)K.与含湿量差有关的淋水填料的散质系数kg/Cm。；c.一一循环水的比热kJ/(kg.）J;t,进入冷却

19、塔的水温（，5 t，一一冷却后的水温（）;h一一湿空气的比熔（kJ/kg);h一一与水温t相应的饱和空气比熔（kJ/kg）。2 圆形横流式冷却塔可从圆形横流式冷却塔环形淋水填料中切取中心角为0的填料单元，水从上面淋下，空气从周向进入，宜采用柱坐标系，坐标原点宜为塔的中轴线与淋水填料顶面延长线的交点，z向下为正，向外为正。圆形横流式冷却塔热力计算宜按下式计算，下式可采用解析法或差分法求解zC.q；旦学K(h-h)dZ-r d 式中，q一一淋水密度kg/(m2 s);g；一一进风口断面的平均质量风速kg/(m2 s);f一一塔半径（m);r，一一塔迸风口半径（m);h一一进入冷却塔的湿空气比；晗（

20、kJ/kg）。注s式中边界条件为z=O,t=i,r=r1,h=h1,(3.1.8-3)3 矩形横流式冷却塔可从矩形横流式冷却塔切取一填料单元。水从上面淋下，空气从进风口进入，进风口宜在左边。宜采用直角坐标系，坐标原点宜为淋水填料顶面与进风口的交点，z向下为正，z沿气流流向为正。短形横流式冷却塔热力计算宜按下式计算，下式可采用解析法或差分法求解矩形横流式冷却塔也可利用本规范公式（3.1.8-3）进行热力计算，此时可设塔的内半径为一极大的数值Jt Jh -c.qax=g;ax=K.1t-h)(3.1.8-4)注式中边界条件为z=O,t=t1,x=O,h=h1,4排烟冷却塔、海水冷却塔的热力计算可按

21、本规范公式(3.1.8-1)与（3.1.8-2计算。3.1.9 冷却塔热力计算中的其他参数计算宜符合下列规定21 湿空气的比焰宜按下式计算g6 h=C,e+X(r,。eve)(3.1.9-1)式中，c，一一干空气的比热，可取1.005kJ/(kg.）;Cv一一水蒸汽的比热，可取1.842kJ/(kg.）;O一一空气的干球温度）；r，一一水在0时的汽化热，可取2500.SkJ/kg;X一空气的含湿量（kg/kg）。2饱和水蒸汽压力宜按下式计算zlgP=2.0057173-3.142305(.!Q：0 T 373.16 J 373.16+8.2lg-y一0.0024804(373.四T)(3.1.

22、9-2)式中，P饱和水蒸汽压力CkPa);T一开尔文温度（归。3 湿空气密度宜按下式计算zp专（0.0阳3PA-O.001316伊凡）(3.1.附式中：p一一湿空气密度（kg/m3);F一一空气的相对湿度；PA一大气压力（Pa);pi,温度为8时的饱和水蒸汽压力CPa）。4 出口的空气为饱和湿空气时，出塔空气干球温度宜按下式计算zL 一九e,=e,+Ctm-e，）才一 m hm h1 式中：82一一出塔空气干球温度）;e，一进塔空气干球温度（）；Im一一进、出冷却塔水温的算术平均值（）;h，一一排出冷却塔的湿空气比始町kg);h：一一与水温Im相应的饱和空气比给（kJ/kg）。5 出塔空气比熔

23、宜按下式计算z(3.1.9-4)7 Cw6.t h,=h，十一一 KJ.式中z6.t进、出冷却塔的水温差（）;(3.1.9-5)一气水比，进入冷却塔的干空气和循环水的质量比。3.1.10 淋水填料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W!数据时，可采用模拟塔的试验数据，并应根据模拟塔的试验条件与设计的冷却塔的运行条件之间的差异，对模拟培的试验数据进行修正。3.1.11海水冷却塔热力计算所采用的淋水填料热交换特性，应采用与工程情况相近的海水冷却塔实测数据。当缺乏海水冷却塔实测数据时，可利用淡水冷却塔淋水填料热交换特性按下式修正：N,=NA,(3.1.11)式中：N，一海水冷却塔的冷

24、却数；N一淡水冷却塔的冷却数；A，一海水冷却塔热力计算时淋水填料热交换特性修正系数，宜通过试验确定。3.1.12 海水循环水盐度可按下式计算C,=C,n1 式中，c，一海水循环水盐度（g/kg);C。一海水补给水的盐度也kg);ni一海水循环水设计浓缩倍率(3.1.12)3.1.13计算海水冷却塔的冷却水温时，海水补给水设计盐度宜符合下列规定z1 当计算最高冷却水温时，宜按近期连续不少于5年，每年最热3个月时期的月平均海水补给水盐度进行设计；2计算冷却塔各月的月平均水温时，宜采用近期连续不少于5年的相应各月的月平均气象条件及相应条件下海水补给水盐度进行设计。8 3.1.14冷却塔的通风阻力宜按

25、下式计算gH飞专(3.1.14)式中：H一一冷却塔的全部或局部通风阻力（Pa);vm计算风速。当计算全塔总阻力时，比为淋水填料计算断面的平均风速；当计算冷却塔的局部阻力时，Vm为该处的计算风速（m/s);Pm一一计算空气密度。当计算全塔总阻力时，Pm为进、出冷却塔的湿空气平均密度；当计算冷却塔的局部阻力时，Pm为该处的湿空气平均密度（kg/m);6一一冷却塔的总阻力系数或局部阻力系数。3.1.15 冷却培的通风阻力系数应符合下列规定z1 应采用与所设计的冷却塔相同的原型塔的实测数据。2 当缺乏实测数据时，应采用与所设计的冷却塔相似的模型塔的试验数据。3 当缺乏实测数据或试验数据时，可按经验方法

26、计算。4 自然通风逆流式冷却塔的总阻力系数宜按下列公式计算：.，(3.1.15-1)已(l3.473.652)(85+2.51,-o.206fi+o.oo962fi)(3.1.15-2),=6.72+0.654D+3.5q+l.43vm-60.61,-0,36vmD(3.1.15-3)（去）(3.1.15 4)式中总阻力系数；e.从塔的进风口至塔喉部的阻力系数（不包括雨区淋水阻力k 淋水时雨区阻力系数；9 凸一淋水时的填料、收水器、配水系统的阻力系数；一塔避风口面积与进风口上缘塔面积之比，o.35 0.45;D一一淋水填料底部塔内径（m);vm淋水填料计算断面的平均风速（m/s);一塔筒出口阻

27、力系数；Fm一冷却塔淋水面积（m)F，塔简出口面积（m)5 排烟冷却塔的总阻力系数宜按下列公式计算zob十七o(3.1.15-5)o.,Fm,G,+G)=/-l一一(3.1.15的 F,)G)式中一烟道的局部阻力系数，可通过物理模型试验给出，当无实验结果时可忽略不计：o一填料处的通风量（m/s);G，烟气量（m/s）。6 冷却塔的外区配水总阻力系数宜按下列公式计算zo=o +ob十(3.1.15-7)=(1-3.47i:+3.652)(85十2.51缸o.2061,+o.009620/,)(3.1.15-8)o.,=(6.7川十3.5q+1.43vm-60.叶0.3叩去(3.1.15 9)几血

28、Go,一一一一一(3.1.15 10)Gh十G,式中一一外区淋水时从塔的进风口至塔喉部的阻力系数（不包括雨区淋水阻力）：一一外区淋水时雨区阻力系数；F，一冷却塔内外区淋水面积之和（m);F。一一外区淋水面积（m);10 fl一一外区淋水时的填料、收水器、配水系统的阻力系数sG,内区通风量（m3/s);Gh一外区通风量（m3/s);外区填料淋水时阻力系数；一一内区填料不淋水时阻力系数7海水冷却塔的总阻力系数可按本规范公式（3.1.15-1）、(3.1.15 2）、（3.1.15-3）、（3.1.15-4）计算。8机械通风冷却塔的总阻力系数计算应按现行国家标准机械通风冷却塔工艺设计规范GB/T50

29、392的有关规定执行。9 当有降噪措施时，应计入降噪措施对冷却塔阻力系数的影响。3.1.16 冷却塔的冷却水温不应超过生产工艺允许的最高值；计算冷却塔的设计最高冷却水源的气象条件应符合下列规定1 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5%10%的日平均气象条件；2 气象资料应采用近期连续不少于5年，每年最热时期3个月的日平均值s3 当产品或设备对冷却水温的要求极为严格或要求不高时，根据具体要求，可提高或降低气象条件标准。3.1.17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5年的相应各月的月平均气象条件。3.1.18气象资料应选用能代表冷却塔所在地气象特征的

30、气象台、站的资料，必要时宜在冷却塔所在地设气象观测站3.1.19 冷却塔的水量损失应根据蒸发、风吹和排水各项损失水量确定。3.1.20 冷却塔的蒸发损失水率计算应符合下列规定z1 当不进行冷却塔的出口气态计算时，蒸发损失水率可按下式计算 11 P,=KzF D.t100%式中：P，一一蒸发损失水率g(3.1.20-1)KZF一一系数(1），可按表3.1.20规定取值；当进培干球空气温度为中间值时可采用内插法计算。表3.1.20 系数K,进塔干球空气沮度一10。10 20 30 40）KZF(l0.0008 0.0010 0.0012 o.0014 o.0015 o.0016 2对进入和排出冷却

31、塔的空气状态进行详细的计算时，蒸发损失水率可按下式计算2P，专（兑元叫(3.1.20 式中，G，一一迸人冷却塔的干空气质量流量Ckg/s;x，一一进塔空气的含湿量（kg/kg);x，一一出塔空气的含湿量（kg/kg）。3.1.21 冷却塔的风吹损失水率，应按冷却塔的通风方式和收水器的逸出水率以及横向穿越风从塔的进风口吹出的水损失率确定。当缺乏收水器的逸出水率等数据时，可按表3.1.21规定取值。表3.1.21 凤吹损失水率%通风方式机械通风冷却塔自然通风冷却塔有收水铸0.10 o.05 无收水器1.20 0 80 3.1.22循环冷却水系统排水损失水量应根据对循环水水质的要求计算确定，可按下式

32、计算：Q Q，一（n一l)Q.h 一1(3.1.22)12 式中，Q,循环冷却水系统排水损失水量（旷h);Q，一一冷却塔蒸发损失水量（m/h);Q.冷却塔风吹损失水量（m3/h);n 循环水设计浓缩倍率。3.1.23淋水填料的型式和材料的选择应根据下列因素综合确定：型。1 冷却塔的类型及冷却塔运行维护条件$2 循环水的水温和水质；3 填料的热力特性和阻力性能；4 填料的物理力学性能、化学性能和稳定性；s 填料的价格和供需情况：6施工和检修方便g7 填料的支承方式和结构$8 用于海水的填料宜采用海生物不易附着和积聚的填料类3.1.24机械通风冷却塔和自然通风冷却塔均应装设收水器。收水器应选用除水

33、效率高、通风阻力小、经济、耐用的型式和材质3.1.25 冷却塔的配水系统应满足在同一设计淋水密度区域内配水均匀、通风阻力小和便于维修等要求，并应根据塔的类型、循环水质和水量等条件按下列规定选择：1 逆流式冷却塔宜采用管式或管槽结合的配水型式g2 横流式冷却塔宜采用池式或管式。3.1.26 管式配水系统应符合下列规定1 配水干管起始断面设计流速宜为1.Om/s1.5m/s;2 可利用支管使配水于管连通成环网；3 配水干管或压力配水槽的末端必要时应设通气管及排污措施。3.1.27 槽式配水系统应符合下列要求z 13 1 主水槽的起始断面设计流速宜为0.8m/s1.2m/s；配水槽的起始断面设计流速宜为0.5m/s0.8m/s;Z配水槽夏季的正常设计水深应大于溅水喷嘴内径的6倍，且不应小于0.15m;3 配水槽的超高不应小手0.lm；在可能出现的超过设计水量工况下，配水槽不应溢流34 配水槽断面