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篇1

關(guān)鍵詞：循環(huán)冷卻水；腐蝕；結(jié)垢；微生物；清洗

中圖分類號：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、循環(huán)冷卻水的概念

1、循環(huán)冷卻水的概念

以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)使用的一種水系統(tǒng)稱為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水通過換熱器交換熱量或直接接觸換熱方式來交換介質(zhì)熱量并經(jīng)冷卻塔涼水后，循環(huán)使用，以節(jié)約水資源。一般情況下，循環(huán)水是中性和弱堿性的，ph值控制在7-9.5之間；在與介質(zhì)直接接觸的循環(huán)冷卻水的有酸性或堿性（ph值大于10.0）的情況一般較少。

2、循環(huán)水的降溫原理

2.1蒸發(fā)散熱

水在冷卻設(shè)備中形成大大小小的水滴或極薄的水膜，擴(kuò)大其與空氣的接觸面積和延長接觸時(shí)間加強(qiáng)水的蒸發(fā)，使水汽從水中帶走氣化所需的熱量從而使水冷卻。

2.2接觸散熱

水與較低溫度的空氣接觸，由于溫差使熱水中的熱量傳到空氣中，水溫得到降低。

2.3輻射散熱

不需要傳熱介質(zhì)的作用，而是由一種電磁波的形式來傳播熱能的現(xiàn)象。這3種散熱過程在誰冷卻中所起的作用，隨空氣的物理性質(zhì)不同而異。春、夏、秋三季，室外氣溫較高，表面蒸發(fā)起主要作用，最炎熱夏季的蒸發(fā)熱量可達(dá)總散熱量的90%以上，故水的蒸發(fā)損失量最大，需要的補(bǔ)充水量也最多。在冬季，由于氣溫降低，接觸散熱的作用增大，從夏季的10%-20%增加到40%-50%，嚴(yán)寒天氣甚至可增加到70%左右，故在寒秋季節(jié)水的蒸發(fā)損失量減少，補(bǔ)充水量也就隨之降低。

二、循環(huán)冷卻水處理存在的問題

冷卻水在系統(tǒng)中不斷循環(huán)重復(fù)使用，由于各種無機(jī)離子、有機(jī)物質(zhì)、水不溶物等，不斷隨補(bǔ)充水及冷卻塔洗滌進(jìn)入，隨水溫的升高（冷卻），水份不斷蒸發(fā)濃縮，以及設(shè)備結(jié)構(gòu)和材料等多種因素的綜合作用，使循環(huán)水系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)：嚴(yán)重的沉積物（水垢）附著、設(shè)備腐蝕（銹垢）和微生物的大量滋生（生物粘泥、軟垢附著），以及由此形成的粘泥污垢堵塞管道等問題。它們會(huì)威脅和破壞工廠設(shè)備長周期地安全生產(chǎn)，甚至造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。其直觀表現(xiàn)如下：

1、主要水冷換熱器傳熱效率快速降低（換熱管壁結(jié)水垢）

多數(shù)換熱器用碳鋼或不銹鋼、銅制成，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為46.4～52.2W/(m?k)，但碳酸垢的導(dǎo)熱系數(shù)為0.464～0.697W/(m?k)，只有碳鋼的1%左右，由此可見，水垢或其他沉積物的導(dǎo)熱系數(shù)比金屬低得的多，因此當(dāng)水垢或其他沉積物有少量覆蓋在換熱器的換熱管表面時(shí)，就會(huì)大大降低換熱器的傳熱效率。

2、換熱管內(nèi)循環(huán)水流量減少（甚至逐漸堵塞換熱管），換熱效果降低

沉積物或微生物粘泥覆蓋在換熱器的換熱管壁甚至堵塞換熱管，使得循環(huán)水通道的截面積和通量變小，從而使換熱效率進(jìn)一步降低。

3、設(shè)備加速腐蝕（主要表現(xiàn)為垢下腐蝕）

沉積物和微生物的產(chǎn)生，促使了濃差腐蝕電池的形成及垢下腐蝕的產(chǎn)生，從而使金屬的腐蝕速度加劇。

4、設(shè)備的使用壽命成倍縮短

一方面，沉積物和微生物粘泥等覆蓋在換熱管表面，阻止設(shè)備的有效換熱，使換熱表面（介質(zhì)側(cè)）的金屬長期處于高溫?zé)嶝?fù)荷狀態(tài)，導(dǎo)致金屬疲勞；另一方面，腐蝕嚴(yán)重導(dǎo)致?lián)Q熱管管壁加速變薄，尤其是垢下腐蝕和濃差腐蝕還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備穿孔泄漏。這些情況的發(fā)生，使得設(shè)備的使用壽命被成倍縮短，且嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

5、增加生產(chǎn)運(yùn)行成本

為使設(shè)備保持足夠的換熱效率，必須采取增加循環(huán)量（啟動(dòng)備用泵）、大幅加補(bǔ)新鮮水等措施，使運(yùn)行費(fèi)用成倍增加，但效果卻很差；致使單位時(shí)間負(fù)荷下降、產(chǎn)量降低，而成本上升；還有維修費(fèi)用也會(huì)增加，等等增大產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

以上循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)存在問題是可以通過水質(zhì)穩(wěn)定處理很好解決的。對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的、穩(wěn)定的水處理和管理是很必要的，能實(shí)現(xiàn)較小投入帶來極大產(chǎn)出。

三、循環(huán)冷卻水處理措施

1、提高水質(zhì)處理藥劑濃縮倍數(shù)

循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水量等于系統(tǒng)中各種蒸發(fā)、風(fēng)吹、滲漏和排污損失之和，提高系統(tǒng)運(yùn)行的濃縮倍數(shù)可以減少排污量，即減少系統(tǒng)的補(bǔ)水量，達(dá)到節(jié)水的目的。但是過高的提高濃縮倍數(shù)，會(huì)使循環(huán)冷卻水的硬度、堿度、氯離子等的濃度過高，使水的結(jié)垢傾向、腐蝕性大大增加，就需要相應(yīng)的提高循環(huán)水的水質(zhì)穩(wěn)定處理效果。這就需要有效的水質(zhì)處理方法，在考慮環(huán)保的同時(shí)，采用高效的水處理藥劑來提高濃縮倍數(shù)。以下幾種水質(zhì)穩(wěn)定處理藥劑已經(jīng)在一些工業(yè)項(xiàng)目中的循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用,并且取得了明顯的效益。

1.1硫酸―阻垢劑處理

是指在水體中先加入硫酸使補(bǔ)充水堿度降到一定程度后再加入阻垢劑如聚磷酸鹽、有機(jī)阻垢劑等。從而達(dá)到阻垢和保證循環(huán)水穩(wěn)定運(yùn)行的目的。該法占地小、技術(shù)簡單。但是需注意SO24-濃度過高會(huì)侵蝕混凝土，同時(shí)用有機(jī)磷處理循環(huán)冷卻水勢必加強(qiáng)水生物的繁殖，加重腐蝕程度，所以藥劑處理要同時(shí)考慮阻垢、緩蝕及殺菌等多方面的效果，一般可以考慮采用復(fù)合型阻垢劑。

1.2弱酸樹脂交換處理

可降低水中的碳酸鹽硬度及相應(yīng)的堿度，再投加緩蝕劑可防止循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕，既可提高循環(huán)水濃縮倍率，又不會(huì)增加水中硫酸根離子。該法適用于處理碳酸鹽硬度比例高的水，優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡單、運(yùn)行條件好、交換容量大、易再生、酸耗較低，從根本上解決了結(jié)垢問題。缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大、廢水排放量大。

1.3石灰軟化―加酸

補(bǔ)充水在預(yù)處理時(shí)就投加適當(dāng)?shù)氖遥ニ械腃a2+、Mg2+，原水鈣含量高而補(bǔ)水量又較大的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常采用這種方法。經(jīng)石灰處理的水，雖然碳酸鹽堿度可以降低，但卻有可能出現(xiàn)CaCO3沉淀，為消除這種不穩(wěn)定性，可添加少量H2SO4。此法優(yōu)點(diǎn)是處理能力大，運(yùn)行費(fèi)用較低。缺點(diǎn)是投資大、對石灰粉純度要求高、對環(huán)境影響大。

1.4反滲透脫鹽處理技術(shù)

采用反滲透對循環(huán)冷卻水進(jìn)行軟化、除鹽處理。其脫鹽率常在98%左右。該處理法操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且脫鹽效果好，有利于提高循環(huán)水水質(zhì)。缺點(diǎn)是投資大、膜污染嚴(yán)重、清洗頻繁。

2、管道減阻節(jié)能劑

減阻節(jié)能劑是用于降低流體流動(dòng)阻力實(shí)現(xiàn)節(jié)能的化學(xué)添加劑。近年來國際環(huán)保節(jié)能機(jī)構(gòu)啟動(dòng)了減阻節(jié)能專項(xiàng)研究項(xiàng)目，丹麥、荷蘭、加拿大、美國等國家對表面活性減阻技術(shù)進(jìn)行了大量的研究工作，取得了很大成效，管道摩擦阻力最高可減少70%以上，某些減阻節(jié)能劑品種已進(jìn)入實(shí)用階段。國內(nèi)也開展了管道減阻節(jié)能的基礎(chǔ)研究，并進(jìn)行了減阻節(jié)能劑的應(yīng)用研究，已開發(fā)了陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑為主劑的三類減阻節(jié)能劑配方。減阻節(jié)能劑應(yīng)用于循環(huán)水系統(tǒng)中，不僅能夠降低管網(wǎng)投資造價(jià)，而且能降低循環(huán)水泵日常運(yùn)行的電耗。在循環(huán)水系統(tǒng)中加入管道減阻節(jié)能劑是簡便易行的節(jié)能方法，現(xiàn)有循環(huán)水系統(tǒng)改造無需新增大筆設(shè)備投資，具有廣闊的發(fā)展前景，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益巨大。但是目前國內(nèi)對減阻節(jié)能劑的應(yīng)用研究滯后，企業(yè)參與度還不高。

3、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的殺菌滅藻處理

循環(huán)冷卻水在經(jīng)過化學(xué)處理過程中，會(huì)滋生比較豐富的營養(yǎng)藻，因?yàn)樵谕ㄟ^冷卻塔冷卻過程中，水中溶解有一定數(shù)量的溶解氧，加之循環(huán)水溫等因素，都為水中微生物的生長繁殖提供了適宜的環(huán)境，特別是在炎熱的夏天，它的滋生尤其明顯，為了抑制菌藻生成生長，通過加入殺菌滅藻劑來實(shí)現(xiàn)。在炎熱的季節(jié)，視菌藻生成的情況，可以不定期往循環(huán)水系統(tǒng)中按50-100mg/L的濃度來投加殺菌滅藻劑，加入后，盡量維持不排污、不補(bǔ)水，以盡量維持較高的藥劑濃度，待被殺死的菌藻尸體和換熱設(shè)備上剝離掉的粘泥沉積到沉降排污池后，及時(shí)將其排放，達(dá)到循環(huán)水水質(zhì)符合管理標(biāo)準(zhǔn)的目的。

四、循環(huán)水系統(tǒng)技術(shù)管理中的要點(diǎn)

1、循環(huán)水中pH值范圍的控制

企業(yè)應(yīng)根據(jù)使用的循環(huán)水緩蝕阻垢劑的不同，正確控制水的pH值范圍，各種循環(huán)水緩蝕阻垢劑都有其適用的pH值，當(dāng)循環(huán)水的pH值低于這一范圍時(shí)，水的腐蝕性將加劇，造成設(shè)備的腐蝕；當(dāng)循環(huán)水的pH值高于這一范圍時(shí)，則水的結(jié)垢趨勢增大，容易引起換熱器結(jié)垢，因而pH值的控制，應(yīng)采用連續(xù)在線控制，在沒有外界因素影響的條件下，應(yīng)嚴(yán)格控制pH值范圍，充分發(fā)揮緩蝕阻垢劑的最大效果，提高換熱設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。

2、循環(huán)水中有關(guān)指標(biāo)的特殊控制

循環(huán)水控制的分析項(xiàng)目主要有pH、濁度、總硬度、Ca2+、Mg2+、有機(jī)磷、正磷、余氯、CI-、異養(yǎng)菌、粘泥、平均腐蝕率等，對用于特定的換熱設(shè)備、介質(zhì)的循環(huán)水，在分析項(xiàng)目和指標(biāo)控制要求中，還要另加重視，如不銹鋼換熱器中的循環(huán)水在上述指標(biāo)中，應(yīng)嚴(yán)控CI-濃度，當(dāng)該濃度高時(shí)，對設(shè)備產(chǎn)生晶間腐蝕，輕者造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重者將會(huì)發(fā)生安全事故；在熱電廠的循環(huán)水質(zhì)指標(biāo)中，還要增加NH3濃度分析，當(dāng)水中NH3濃度達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)電系統(tǒng)的紫銅冷凝器，將因NH3濃度超標(biāo)而發(fā)生腐蝕，使其產(chǎn)生泄漏，影響發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。

結(jié)束語

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能措施有很多，不同的工業(yè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模、實(shí)際的運(yùn)行工況、建設(shè)地的條件等各方面情況，綜合考慮采用合適的節(jié)能措施，更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]羅登紅,孫志勇,趙薇.小氮肥循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不停車清洗及預(yù)膜[J].內(nèi)蒙古石油化工,2014,02:82-83.

篇2

【關(guān)鍵詞】循環(huán)；冷卻水；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；探究

1.前言

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是常見的冷卻系統(tǒng)，以水作為冷卻的介質(zhì)，主要特征是可以循環(huán)使用。目前此系統(tǒng)已經(jīng)在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。通常情況下，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分，冷卻設(shè)備、水泵以及管道。其中冷卻設(shè)備是最為重要的組成部分，主要包括換熱設(shè)備、換熱器、冷凝器以及反應(yīng)器等。循環(huán)冷卻水工作的原理簡單。在凝汽器中，循環(huán)水將汽輪機(jī)排汽冷凝下來，蒸汽在氣化過程中產(chǎn)生的熱量被帶走，并且在凝汽器中形成高度真空，這是降低汽輪機(jī)的排汽壓力的關(guān)鍵所在，是其正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可缺少的。這個(gè)過程是保證汽輪機(jī)理想焓降增大的過程，可以起到明顯的增加功率的作用。另外，如何合理的設(shè)計(jì)冷卻水系統(tǒng)也是至關(guān)重要的。通常情況下，冷卻水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該充分考慮是否能夠保證汽輪機(jī)在其它條件相同下具有最大的出力。只有這樣，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，汽輪機(jī)才可以實(shí)現(xiàn)其功能的高效發(fā)揮，才能夠保證使用的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

2.冷卻塔在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的應(yīng)用

冷卻塔是循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中常見的設(shè)備。在我國南方，水分充足并且河流較多，通常情況下會(huì)選擇直流系統(tǒng)。但是，北方地區(qū)由于氣候干燥，水分稀少便不適合采用這種設(shè)置。為了節(jié)約用水，北方冷卻水系統(tǒng)中通常設(shè)置冷卻塔，以此達(dá)到使升溫后的水經(jīng)過冷卻塔降溫后再進(jìn)入凝汽器和輔機(jī)的作用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。在我國的北方地區(qū)，大中型電廠中自然通風(fēng)雙曲線型冷卻塔成為電能產(chǎn)生過程中必不可少的設(shè)備，甚至成為我國北方地區(qū)電廠的標(biāo)志性設(shè)備。

盡管能夠循環(huán)的冷卻塔具有一定的優(yōu)勢，較好的實(shí)現(xiàn)了節(jié)約水資源的目標(biāo)，但是仍然需要使用一定的水資源。伴隨著社會(huì)的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，這一方式也難以滿足社會(huì)發(fā)展的需求。因此，機(jī)械通風(fēng)直接空氣冷卻系統(tǒng)已經(jīng)成為新形勢下的選擇。

但是，我們應(yīng)該充分認(rèn)識(shí)到直接空冷凝汽器在使用過程中的局限性。這一裝置的安裝較為復(fù)雜，通常安裝在汽機(jī)間外的高架平臺(tái)上，其它附屬設(shè)備及軸承冷卻仍然采用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。通常情況下冷卻塔的布置有廠區(qū)地面布置和廠房運(yùn)煤層布置兩種方式。但是，具體情況應(yīng)該根據(jù)冷卻水量的大小進(jìn)行確定。

3.冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)以及可靠性分析

構(gòu)成循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的裝置較為復(fù)雜，每個(gè)系統(tǒng)之間通過密切的協(xié)調(diào)配合才能維持整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。各系統(tǒng)之間存在工作原理、系統(tǒng)控制方法、設(shè)備制造工藝及安裝方式之間的差異，這也就引起了每個(gè)裝置能量流失方式的不同。因此，在對能力轉(zhuǎn)移、流失以轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，我們可以選擇不同的節(jié)能技術(shù)。在目前的技術(shù)水平下，對電源裝置本身的優(yōu)化是最簡單和最高效的節(jié)能方式。另外，變頻調(diào)速、高效水泵及水動(dòng)能也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能的有效手段。每種節(jié)能手段的側(cè)重點(diǎn)不同，其中變頻調(diào)速控制是從系統(tǒng)控制優(yōu)化角度進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化； 而水泵節(jié)能較為復(fù)雜，需要通過改造設(shè)備與改善設(shè)計(jì)效果實(shí)現(xiàn)節(jié)能。水動(dòng)能冷卻塔則是充分利用管網(wǎng)中水動(dòng)能余量進(jìn)行能量二次利用[1]。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的可靠性是關(guān)系其能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素。但是，其可靠性高低與多種因素密切相關(guān)。通常情況下，組成系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備的可靠性是極為重要影響因素。另外，不可忽視的是各個(gè)系統(tǒng)之間的連接方式也會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。而提高設(shè)備可靠性的手段主要包括保證制造廠的機(jī)加工水平、設(shè)計(jì)水平、材料性質(zhì)等。另外，為了提高系統(tǒng)的可靠性，一般均要進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。尤其應(yīng)該對循環(huán)水泵的配置及連接等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，一般設(shè)置兩臺(tái)或三臺(tái)循環(huán)水泵，其中一臺(tái)備用，連接采用冗余方式并聯(lián)連接，實(shí)踐證明這是可靠性較高的方式。在對設(shè)備連接可靠性理論深入研究的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為并聯(lián)連接方式的可靠性與并聯(lián)設(shè)備的個(gè)數(shù)、并聯(lián)設(shè)備的可靠性以及轉(zhuǎn)換開關(guān)的可靠性有關(guān)。并聯(lián)設(shè)備的個(gè)數(shù)越多，并聯(lián)設(shè)備的可靠性越高，整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性就越高[2]。

4. 做好循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的策略

第一，循環(huán)冷卻系統(tǒng)存在的一個(gè)顯著問題是冷卻塔進(jìn)水量大于出水量。這一現(xiàn)象給溢流的出現(xiàn)以及水流失埋下了巨大隱患。在實(shí)際運(yùn)行中，更難以把握的是這一現(xiàn)象難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，無法做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和處理問題。即使當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，控制起來難度仍然較大。通常玻璃鋼冷卻塔的接水盤較淺，只有進(jìn)水管和出水管的接口，這成為是溢水現(xiàn)象出現(xiàn)的重要原因。如果冷卻塔進(jìn)水量大于出水量，溢流是通過接水盤邊流出。如果在冷卻塔接水盤的外圈地面砌擋水檻則可以較好的避免溢水現(xiàn)象的出現(xiàn)。通常情況下?lián)跛畽懙母叨仍O(shè)置為200- 300mm較合適。擋水檻內(nèi)設(shè)地漏，溢流水通過地漏管道流到循環(huán)水池，避免了水的流失。另外，還可以采取以下措施避免這一情況的發(fā)生。有經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行人員在零米層可以觀察到有無溢流發(fā)生，并且根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際情況根據(jù)溢流水量的大小，用水泵出水閥門調(diào)節(jié)，使冷卻塔的進(jìn)出水流量平衡。

第二，保證空氣的順暢排出。排水管道排氣原理在實(shí)際應(yīng)用中具有較好價(jià)值，實(shí)際操作中需要在立管的底部和中間部位接排氣管，這一位置排氣管可以較好的實(shí)現(xiàn)氣和水在不同管道中流動(dòng)，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。另外，使排氣管出口高出冷卻塔接水盤約500mm左右也是一種較為可行的方法。

第三，合理設(shè)置冷卻塔的進(jìn)出水管道。通常情況下，進(jìn)出水管道在運(yùn)煤層，需要做好預(yù)防冷卻塔結(jié)冰的工作。因此，如何正確設(shè)置連通管及閥門，通過閥門調(diào)節(jié)使循環(huán)水不進(jìn)塔是避免冷卻塔結(jié)冰的關(guān)鍵所在。另外，這種設(shè)置也保證了冷卻塔檢修的充足時(shí)間，是提高設(shè)備使用效率、延長使用壽命的重要途徑。通常情況下，我們認(rèn)為只要循環(huán)水溫經(jīng)室內(nèi)管道自然散熱后，能滿足冷卻設(shè)備進(jìn)水溫度要求，就可采用循環(huán)水室內(nèi)循環(huán)散熱方案[3]。但是，在應(yīng)用中需要具體問題具體分析。

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的工作方式以及穩(wěn)定性對冷卻水溫度有較大的影響。目前的冷卻水系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且一般采用閉式循環(huán)方式。機(jī)力通風(fēng)塔、自然通風(fēng)塔以及噴水冷卻池等成為冷卻水循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的組成設(shè)備，保證這些設(shè)備的可靠性是提高系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的重要因素。

5.結(jié)語

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)越來越廣泛用于各行業(yè)中，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要，充分考慮循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能的特點(diǎn)，做好系統(tǒng)設(shè)置、管道設(shè)置等方面的工作，以降低水資源的消耗、減少不必要的能量消耗為基本原則，做好循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的設(shè)置。

第一，保證系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)約性。凝汽器中采用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化傳熱措施是提高經(jīng)濟(jì)性較為可行的辦法。改膜狀凝結(jié)為珠狀凝結(jié)是較為常見并且效率較高的方法，換熱系數(shù)可提高數(shù)十倍。

第二，冷卻水進(jìn)口時(shí)盡量保持其處于低溫狀態(tài)。這是實(shí)現(xiàn)節(jié)能與高效的重要環(huán)節(jié)。冷卻設(shè)備從很大程度上關(guān)系到冷卻效果，因此在保證冷卻水進(jìn)口溫度的同時(shí)還要科學(xué)的選擇設(shè)備。

第三，進(jìn)行科學(xué)的可靠性評價(jià)。從各個(gè)環(huán)接出發(fā)，采取可行措施，通過保證軟件的容錯(cuò)功能實(shí)現(xiàn)可靠性的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]賴雪怡. 密閉式工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 工業(yè)用水與廢水， 2011，42（3）. .

[2]宋麗萍. 空壓站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)劣分析[J].鄂鋼科技，2011 ，30（1）.

[3]張琳. 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能方案設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].有色冶金節(jié)能，2013 ，4（1）.

篇3

關(guān)鍵詞：鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水 緩蝕阻垢 水穩(wěn)藥劑 處理分析

中圖分類號：TF085

1 前言

攀鋼鈦業(yè)公司鈦冶煉爐冶煉高鈦渣，采用半除鹽循環(huán)冷卻水系統(tǒng)間接冷卻電極柱的白鋼保護(hù)套、底環(huán)、接觸元件和液壓站的液壓站油箱。鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)圖如下。

試生產(chǎn)以來，水冷管道結(jié)垢嚴(yán)重，流量變小，局部溫度過高造成系統(tǒng)報(bào)警頻繁，嚴(yán)重影響了水冷系統(tǒng)的換熱效果，產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值（平均每月產(chǎn)量小于3000噸）。

2 原因分析

鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)垢樣結(jié)果如下。

可知系統(tǒng)老垢以鈣垢為主。結(jié)合循環(huán)水水質(zhì)指標(biāo)計(jì)算飽和指數(shù)（L.S.I.）和穩(wěn)定指數(shù)（R.S.I.）。

（1）飽和指數(shù)

L.S.I.=pH-pHs=9.20-6.34=2.86>0

（2）穩(wěn)定指數(shù)

R.S.I.=2pHs- pH=3.48

由此可知，鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)為結(jié)垢型水質(zhì)，此為系統(tǒng)極易沉積污垢的一大因素，另有三個(gè)因素：

（1） 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的pH值較高，導(dǎo)致循環(huán)水中的鈣、鎂離子易從水中析出形成水垢附著在管道壁上；

（2） 污垢的附著，導(dǎo)致冷卻水流量變小，底環(huán)冷卻水回水溫度升高，鈣、鎂離子更易析出，如此惡性循環(huán)，使系統(tǒng)結(jié)垢更加嚴(yán)重，冷卻水回水溫度進(jìn)一步升高，造成超溫報(bào)警裝置報(bào)警頻繁；

（3） 微生物粘泥形成的污垢，造成管壁增厚，達(dá)不到換熱冷卻效果，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致設(shè)備燒壞并產(chǎn)生漏水，造成停產(chǎn)檢修。

鑒于此，需對鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定研究，投加阻垢分散劑（內(nèi)含污垢剝離成分），以保證不堵塞管道。

3 實(shí)驗(yàn)室藥劑篩選及結(jié)果

3. 1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

循環(huán)冷卻水處理是一個(gè)綜合性治理的過程，不能片面地處理結(jié)垢或腐蝕或菌藻滋生的問題。因此針對鈦冶煉爐結(jié)垢型水質(zhì)，需篩選以阻垢分散為主，配以緩蝕基團(tuán)為輔的緩蝕阻垢劑，并結(jié)合殺滅、剝離菌藻的殺菌滅藻劑共同保證水質(zhì)穩(wěn)定。

3. 2 試驗(yàn)內(nèi)容

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)阻垢試驗(yàn)、強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)、緩蝕阻垢劑與殺菌滅藻劑配伍性能試驗(yàn)、有熱負(fù)荷的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)篩選針對性強(qiáng)的緩蝕阻垢配方，確定藥劑投加量，并考核緩蝕阻垢劑和殺菌滅藻劑的配伍性能。

3. 3 靜態(tài)阻垢試驗(yàn)結(jié)果

阻垢率隨加藥量變化曲線圖：

3. 4 強(qiáng)化腐蝕試驗(yàn)及結(jié)果

緩蝕率隨藥劑投加量變化曲線圖：

通過試驗(yàn)，篩選出配方C為緩蝕阻垢最佳配方。

3. 5 殺菌滅藻劑與緩蝕阻垢劑配伍性試驗(yàn)結(jié)果

殺菌滅藻劑與配方C配伍性能較好，殺菌率均保持在99.0%以上。

3. 6 動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)結(jié)果

將配方C不同濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)，得出結(jié)果見表6：

配方C阻垢緩蝕性能滿足需要，命名為PS-305。投加量在[20，30）mg/l時(shí)，對A3鋼、黃銅、不銹鋼均有較好的緩蝕效果，污垢附著率和腐蝕率均能夠達(dá)到GB50050-07的要求。

4 現(xiàn)場調(diào)試及結(jié)果

4.1 調(diào)試技術(shù)路線

4.2 現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果

調(diào)試后鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)和管道腐蝕結(jié)垢率均達(dá)到GB50050-07要求，說明鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)管道結(jié)垢情況得到了有效控制。

5 結(jié)論

5.1投加緩蝕阻垢劑PS-305，徹底解決了現(xiàn)場報(bào)警異象，說明鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)所結(jié)老垢已徹底清離，管道管徑已恢復(fù)。運(yùn)行期間，水系統(tǒng)污垢附著率均低于GB50050-07（污垢附著率≤15m.c.m）的標(biāo)準(zhǔn)，確保了鈦冶煉爐冶煉高鈦渣的安全生產(chǎn)。

5.2 投加緩蝕阻垢劑PS-305，水系統(tǒng)腐蝕率均低于GB50050-07（碳鋼≤0.075mm/a、銅≤0.005mm/a、不銹鋼≤0.005mm/a）的標(biāo)準(zhǔn)，有效的減緩了鈦冶煉爐循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備的腐蝕速率，增加了設(shè)備的使用壽命。

篇4

關(guān)鍵詞： 鋼鐵企業(yè) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 電氣節(jié)能

0 引言

在水資源日益匱乏、水污染又異常嚴(yán)重的今天，經(jīng)濟(jì)有效地廢水處理循環(huán)利用成為當(dāng)務(wù)之急。在鋼鐵行業(yè)中，水是重要的能源動(dòng)力介質(zhì)，工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、用戶多、水量大、循環(huán)水介質(zhì)種類多等特點(diǎn)。其能耗也極高，用電負(fù)荷約占整個(gè)單元項(xiàng)目用電量的20～30%，大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)單元內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗可達(dá)數(shù)千甚至上萬千瓦的電量。

在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，貫徹節(jié)能措施，開展節(jié)能設(shè)計(jì)，降低水系統(tǒng)的電耗，將有助于控制整個(gè)項(xiàng)目的能耗，對于節(jié)能減排有積極的意義。本文就如何進(jìn)行鋼鐵企業(yè)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能措施展開討論，可作為實(shí)際工程的借鑒和參考。

1 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗的組成

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗由以下幾部分組成：

1.1 供水能耗

現(xiàn)場用戶需要大量的循環(huán)冷卻水，要供水則必須供電，用戶多、水量大則用電需求量大，也意味著能耗高，擁護(hù)少、水量小則用電需求量小，也意味著能耗小。

不同的用戶，其用水水壓要求也不同，壓力要求高則能耗高，壓力要求低則能耗低。另外，在考慮水壓能耗時(shí)，不僅要考慮供水壓力的因素，也同時(shí)要考慮壓力回水這一因素。對于循環(huán)水系統(tǒng)而言，有供水則必有回水。回水的壓力必須能滿足從主工藝單元車間回水至循環(huán)水處理站。

水處理站與用戶之間的管道距離也會(huì)產(chǎn)生水頭損失。供水回水管路短，管道的水頭損失就小，可以適當(dāng)?shù)慕档凸┧玫碾姍C(jī)功率，在長期的運(yùn)行中可節(jié)約能源，以一座循環(huán)水量為10000m3/h的工業(yè)凈循環(huán)水處理站為例，每縮短100m的供回水管路，約可節(jié)約用電40kW左右。

1.2 用水能耗

用水能耗主要體現(xiàn)在用水制度上。用水制度分為連續(xù)用水制度和間斷用水制度。連續(xù)用水制度用電量一定高于間斷用水制度，連續(xù)用水制度能耗也一定高于間斷用水制度能耗。

其次、工業(yè)循環(huán)冷卻水的主要作用是帶走在生產(chǎn)過程中由工藝設(shè)備所產(chǎn)生的大量熱量、冷卻設(shè)備。對于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)而言，帶走熱量的主要途徑是換熱器、蒸發(fā)空冷器或是冷卻塔，如果采用換熱器作為間接冷卻的手段，其最后起冷卻作用的還是冷卻塔。

冷卻塔與蒸發(fā)空冷器要實(shí)現(xiàn)熱量在循環(huán)水系統(tǒng)與大氣之間的交換，勢必也要消耗電力、消耗能量。循環(huán)水系統(tǒng)供回水溫差越大，需要交換的熱量就越大，風(fēng)機(jī)的電耗也越大，能耗就越高。另外，如果用戶要求的水溫越低，也會(huì)直接導(dǎo)致冷卻塔或蒸發(fā)空冷器用電量的增大和能耗的上升。

2 措施

2.1 變壓器節(jié)能

污水處理廠設(shè)計(jì)中要選用節(jié)能變壓器。所謂的節(jié)能變壓器是指空載損耗，負(fù)載損耗相對比較低的變壓器。如s9、sl9、sc8等型變壓器，s9系列與s7系列相比空載損耗平均下降了10%，負(fù)載損耗平均下降了21%。隨著市場的需求及技術(shù)的進(jìn)步，目前又出現(xiàn)了s12系列變壓器，非晶合金鐵芯變壓器SH12系列的空載損耗較S9系列降低75%左右，但其價(jià)格僅比S9系列平均高出30%，其負(fù)載損耗與S9系列變壓器相等。

變壓器的最低能耗一般發(fā)生在負(fù)荷率50%～60%左右，但按照這個(gè)負(fù)荷去選擇變壓器，會(huì)使變壓器選擇過大，給運(yùn)輸、占地、投資等均帶來麻煩，綜合考慮初裝費(fèi)，變壓器、高低壓開關(guān)柜、土建投資及運(yùn)行費(fèi)用，又要使變壓器在使用期內(nèi)預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔浚儔浩髯罱?jīng)濟(jì)節(jié)能的負(fù)荷率一般在75%～85%。

2.2 減少線路損耗

在一個(gè)工程中電線、電纜的需要量非常大，少則幾千米，多則上萬米，有效的減少配電線路的電能損耗，節(jié)省的電能是相當(dāng)可觀的。導(dǎo)體的電阻與其電阻率，線路的長度成正比，與線路的截面積成反比，因此減少線路的損耗應(yīng)從這幾方面入手。

選用電阻率較小的銅做導(dǎo)體；電線、電纜敷設(shè)時(shí)應(yīng)盡量少走彎路， 減少線纜長度；變壓器盡可能地靠近負(fù)荷中心，減少低壓電纜的長度；合理選擇線纜的截面積。電線，電纜的截面通常按照線纜的載流量大于線路的工作電流來選擇，再按照電壓損失和機(jī)械強(qiáng)度來校驗(yàn)。

2.3 低壓配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化

無功補(bǔ)償可分為集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償。分散于就地的無功補(bǔ)償有以下好處：簡單可靠，因?yàn)橹灰谟秒娫O(shè)備上并聯(lián)一臺(tái)合適的專用電容器就可以滿足，不需要外加其他保護(hù)裝置；能提高低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低了線損；具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；提高了低壓線路的功率因數(shù)，減少線路末端電壓波動(dòng)。污水處理廠的負(fù)荷一般比較集中，低壓配電房選在負(fù)荷中心位置時(shí)，優(yōu)先采用低壓配電集中補(bǔ)償。

2.4 減少電動(dòng)機(jī)的電能損耗

工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)最主要的設(shè)備就是水泵，而減少電動(dòng)機(jī)電能損耗的主要途徑是提高電動(dòng)機(jī)的工作效率和功率因數(shù)。設(shè)計(jì)中應(yīng)采用高效率電動(dòng)機(jī)，但在具體工程中電動(dòng)機(jī)通常都是與工藝、機(jī)運(yùn)及水暖專業(yè)的設(shè)備配套，由設(shè)備制造商統(tǒng)一供應(yīng)，所以節(jié)能措施只能貫徹在運(yùn)行過程中。

通過風(fēng)機(jī)、泵類專用系列變頻器在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)對鼓風(fēng)機(jī)、水泵等工藝設(shè)備變頻控制調(diào)節(jié)技術(shù)的應(yīng)用分析，該技術(shù)使各系統(tǒng)風(fēng)量、水量、水壓等負(fù)荷工況參數(shù)按負(fù)荷情況得到適時(shí)調(diào)節(jié)。不但能改善系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，達(dá)到閥門、風(fēng)門調(diào)節(jié)、回流調(diào)節(jié)等落后調(diào)節(jié)方式所不能相比的調(diào)節(jié)性能。實(shí)際應(yīng)用表明，該技術(shù)具有先進(jìn)，節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

另外，空壓機(jī)也是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不可缺少的設(shè)備。企業(yè)一般在設(shè)計(jì)空壓機(jī)的裝機(jī)容量時(shí)，由于不能排除空壓機(jī)在滿負(fù)荷狀態(tài)下長時(shí)間運(yùn)行的可能性，所以只能按最大需要來決定壓縮機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般都偏大，在實(shí)際生產(chǎn)過程中增加了電能浪費(fèi)，因此對空壓機(jī)進(jìn)行變頻節(jié)能改造是必要地。

2.5 錯(cuò)峰運(yùn)行

鋼鐵企業(yè)的電價(jià)計(jì)費(fèi)大多采用大工業(yè)電價(jià)，我國現(xiàn)行的大工業(yè)電價(jià)計(jì)費(fèi)方式采用峰谷計(jì)量模式，分4個(gè)時(shí)段分別計(jì)價(jià)：8：00-12：00、22：00-24：00為峰段計(jì)價(jià)時(shí)段，電價(jià)較居民生活電價(jià)高53%；12：00-18：00為平段計(jì)價(jià)時(shí)段，電價(jià)與居民生活電價(jià)基本相同；18：00-22：00為尖段計(jì)價(jià)時(shí)段，電價(jià)較居民生活電價(jià)高72%；0：00-8：00為谷段計(jì)價(jià)時(shí)段，電價(jià)較居民生活電價(jià)低47%。由上述四個(gè)時(shí)段的電價(jià)計(jì)費(fèi)方式可以看出，尖段的電價(jià)是谷段電價(jià)的3倍多，科學(xué)調(diào)度各時(shí)段的生產(chǎn)運(yùn)行，對節(jié)約電費(fèi)具有很好的實(shí)用性。特別是污泥脫水工段，如何避過尖段、峰段用電，充分利用谷段用電，對節(jié)約電費(fèi)作用明顯。

2.6 無電機(jī)冷卻塔

無電機(jī)冷卻塔屬水動(dòng)環(huán)保型冷卻塔，即利用循環(huán)水余壓或者上塔泵的壓力推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，無須電機(jī)運(yùn)行，具有節(jié)能、高效、低噪音、壽命長、費(fèi)用低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。

以某鋼廠水處理為例，共使用水動(dòng)環(huán)保型冷卻塔8臺(tái)。同樣大小的冷卻塔風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率一般為20kW，以冷卻塔每年工作8000h計(jì)，則每年用電：20kW*8*8000=128萬kWh，電價(jià)按工業(yè)企業(yè)電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)0.6元kWh。則每年電費(fèi)是76.8萬元。根據(jù)節(jié)能計(jì)算，可每年節(jié)約電費(fèi)76.8萬元。如果考慮電機(jī)、傳動(dòng)軸、減速機(jī)的維護(hù)、檢修費(fèi)用，則每年節(jié)約的費(fèi)用更加可觀。

3 結(jié)論

鋼鐵企業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要對各個(gè)能耗環(huán)節(jié)進(jìn)行分析、計(jì)算和不斷的優(yōu)化。能否更好地解決鋼鐵企業(yè)的能耗問題，合理進(jìn)行能源分配，已經(jīng)成為決定鋼鐵企業(yè)運(yùn)行效益好壞的關(guān)鍵因素。

參考文獻(xiàn)

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[2]吳軍偉、朱學(xué)紅.淺談污水處理廠的節(jié)能降耗.中國給水排水，2011-11.

篇5

關(guān)鍵詞：機(jī)力通風(fēng)冷卻塔；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；冷卻塔選型

中圖分類號：TK224

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號：1009-2374（2012）18

我國南方地區(qū)燃煤電廠原有機(jī)組大部分采用直流冷卻方式。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源日益緊張及環(huán)保要求，新建燃煤電廠均要求采用帶冷卻構(gòu)筑物的循環(huán)供水系統(tǒng)。一方面，循環(huán)水系統(tǒng)的選擇及方式即汽輪機(jī)“冷端優(yōu)化”，直接影響到凝汽器的真空，最終會(huì)影響到汽輪機(jī)的電功率和電廠的煤耗。另一方面，由于環(huán)保水務(wù)等方面因素的制約，在循環(huán)供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上必須要達(dá)到國家和當(dāng)?shù)卣脑O(shè)計(jì)規(guī)范。

1　中電荔新項(xiàng)目概述

廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司實(shí)為廣州新塘漂染工業(yè)環(huán)境保護(hù)綜合治理項(xiàng)目熱電站的二期工程，在建機(jī)組為2×330MW熱電機(jī)組，前期已建有2×100MW熱電機(jī)組（旺隆電廠），對新塘環(huán)保工業(yè)園內(nèi)的企業(yè)進(jìn)行集中供熱，工業(yè)園內(nèi)12×104t/d凈水供水站和10×104t/d污水處理廠也已建成投產(chǎn)。一期2×100MW機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)采用直流冷卻方式，在純凝汽工況下最大溫排水量為21222m3/h，排入東江北干流，生活污水和一般工業(yè)廢水分別經(jīng)相應(yīng)處理后排入工業(yè)園污水處理廠。本期工程供水水源分別為東江、工業(yè)園凈水廠和城市自來水。本期2×330MW機(jī)組在純凝額定工況下，循環(huán)冷卻水熱季需水量為43211m3/h，冷季需水量為33595m3/h；在抽汽額定工況下，循環(huán)冷卻水熱季需水量為32624m3/h，冷季需水量為25451m3/h，冷卻水以東江為

水源。

2　初步設(shè)計(jì)選型結(jié)果

旺隆熱電工程和本工程原規(guī)劃設(shè)計(jì)總?cè)萘繛?×100MW+2×210MW，循環(huán)水系統(tǒng)按直流供水設(shè)計(jì)，并取得了取水許可證。在本工程可行性研究階段，設(shè)計(jì)容量由2×210MW更改為2×330MW級，循環(huán)水取水量較原取水量增大28821.4m3/h，無法通過水力主管部門的審批。根據(jù)業(yè)主《關(guān)于中電荔新循環(huán)水相關(guān)事宜的傳真》，本工程在初步設(shè)計(jì)階段1號機(jī)組按直流供水系統(tǒng)，2號機(jī)組按帶自然通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。工業(yè)水系統(tǒng)采用直流供水系統(tǒng)，工業(yè)水回收水作為2號機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)

給水。

直流供水系統(tǒng)的流程如下：取水口旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)間循環(huán)水進(jìn)水自流溝泵房進(jìn)水間循環(huán)水泵房 循環(huán)水泵循環(huán)水壓力進(jìn)水管凝汽器及輔機(jī)冷卻器循環(huán)水壓力排水管排水溝虹吸井循環(huán)水排水自流溝排水口東江。

循環(huán)供水系統(tǒng)的流程如下：循環(huán)水泵房循環(huán)水泵循環(huán)水壓力進(jìn)水管凝汽器及輔機(jī)冷卻器 循環(huán)水壓力回水管自然通風(fēng)冷卻塔循環(huán)水回水溝循環(huán)水泵房進(jìn)水前池循環(huán)水泵房。

3　冷卻塔的選型

冷卻塔選型比較的目的是為了是循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)備包括循環(huán)水泵、冷卻塔的投資及機(jī)組發(fā)電量、水泵耗電量等運(yùn)行費(fèi)用總體最低。

3.1　冷卻塔選型方案的選擇

方案一：采用帶機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水

系統(tǒng)。

方案二：采用帶自然通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水

系統(tǒng)。

3.2　冷卻塔的一般技術(shù)指標(biāo)

3.3　冷卻塔的經(jīng)濟(jì)比較

3.5　結(jié)論

通過以上比較，方案一總投資及占地面積均比方案二小，且年總費(fèi)用比方案二少646.31萬元；根據(jù)部分工程實(shí)際情況，機(jī)械通風(fēng)冷卻塔和自然通風(fēng)冷卻塔出水溫度的差值隨著建電廠地區(qū)濕球溫度的升高而加大, 隨著濕球溫度的降低而減小，即在高溫高濕地區(qū)，機(jī)力塔的優(yōu)越性愈是明顯。以上計(jì)算是按純凝工況考慮，當(dāng)電廠供熱時(shí)，采用方案一可根據(jù)抽汽量的變化調(diào)節(jié)機(jī)力通風(fēng)冷卻塔風(fēng)機(jī)開啟的臺(tái)數(shù)，假設(shè)機(jī)組常年供熱時(shí)按50%抽氣量，方案一冷卻塔電機(jī)的年運(yùn)行費(fèi)用還可節(jié)約電費(fèi)281.23萬元，年費(fèi)用與方案

二相比，節(jié)省更多，故采用方案一。

4　選定投建循環(huán)水系統(tǒng)方案

由于中電荔新項(xiàng)目1號機(jī)組按原本300MW機(jī)組溫排水量向珠江水委審批通過，后機(jī)組選定為330MW容量，多余10%溫排水量必須經(jīng)過冷卻后方能排入珠江。根據(jù)設(shè)計(jì)院、專家及業(yè)主三方多次討論選定下列方案：

1號機(jī)組采用單元制直流供水系統(tǒng)。其水源為東江北干流，東江和增江保證率為97%，最小流量分別為128m3/s、8.3m3/s。通過循環(huán)水泵抽升送至凝汽器，出水排至虹吸井，其中4316m3/h由降溫水泵送至1座單塔處理水量為6000m3/h冷卻塔降溫后排放，其余溫排水由循環(huán)水排水溝排至東江干流。

2號機(jī)組采用帶機(jī)力通風(fēng)冷卻塔的循環(huán)供水系統(tǒng)。循環(huán)水經(jīng)循環(huán)水泵抽升后用循環(huán)水管輸送至凝汽器，溫度升高后的水通過循環(huán)排水管輸送至冷卻塔進(jìn)行冷卻，溫度降低后的循環(huán)水經(jīng)循環(huán)水回水溝至循環(huán)水泵房進(jìn)水間，如此反復(fù)循環(huán)。在循環(huán)過程中由于蒸發(fā)、風(fēng)吹及排污而損失的水量通過本期工程工業(yè)水回水及補(bǔ)給水來補(bǔ)充。補(bǔ)給水水源為工業(yè)園凈水站來水。循環(huán)供水系統(tǒng)擬采用7座單塔處理水量為6000m3/h的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。

每臺(tái)機(jī)組各配3臺(tái)循環(huán)水泵，熱季采用1機(jī)3泵，冷季采用2機(jī)3泵的運(yùn)行方式。1號機(jī)組配置1根循環(huán)水管，1條循環(huán)水排水溝、2座虹吸井及1座出力為6000m3/h的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔；2號機(jī)組配置1根循環(huán)水管，1條循環(huán)水回水管，1條循環(huán)水回水溝及7臺(tái)出力為6000m3/h的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔。兩臺(tái)機(jī)組共8座冷卻塔，分2排背靠背布置，每排4座，均采用單面進(jìn)風(fēng)方式。

5　結(jié)語

中電荔新公司所采用的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，是為了適應(yīng)低碳節(jié)能的環(huán)境發(fā)展需要而采取的特殊循環(huán)供水方式，它綜合了直流供水及循環(huán)供水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，滿足環(huán)評報(bào)告與其審批文件中的溫排水量需要，為類似電廠的循環(huán)供水系統(tǒng)選型提供了思路。

機(jī)力通風(fēng)冷卻塔具有占地少、布置靈活、投資省、工期短、可根據(jù)不同季節(jié)和不同工況的循環(huán)水量調(diào)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)、啟停靈活、對地基承載力要求較低等特點(diǎn)，對于本工程場地條件限制和供熱機(jī)組運(yùn)行方式多樣的特點(diǎn)，機(jī)力通風(fēng)冷卻塔具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

篇6

關(guān)鍵詞：55KW循環(huán)冷卻水泵 系統(tǒng)改造 變頻調(diào)速器

以往我公司的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用了二臺(tái)循環(huán)水泵（一用一備）以恒速泵的方式供水，通常情況下水壓波動(dòng)很大，能量損耗大，一旦發(fā)生車間用水量大時(shí)管網(wǎng)壓力會(huì)迅速下降，而車間停止或減少用水量時(shí)，管網(wǎng)壓力又會(huì)急速上升，實(shí)際上間接的流量改變導(dǎo)致管網(wǎng)壓力改變造成了循環(huán)泵的輸出功率損失，循環(huán)泵的出口壓力不穩(wěn)定而造成了循環(huán)泵的工作點(diǎn)發(fā)生變化，從而使循環(huán)泵組本身的效率變差，無形中增加了電能的消耗和設(shè)備的機(jī)械磨損，容易造成設(shè)備故障率的升高，而為了保證生產(chǎn)正常，達(dá)到車間預(yù)期冷卻效果，平時(shí)循環(huán)泵后的壓力保持過高，這樣相對的在恒速循環(huán)泵供水管網(wǎng)中用水流量大時(shí)管網(wǎng)壓力底，用水流量小時(shí)管網(wǎng)壓力高的現(xiàn)況；公司對車間循環(huán)水使用情況沒有具體的什么規(guī)定和約束，時(shí)有發(fā)生車間已經(jīng)不用循環(huán)水了而循環(huán)泵卻是開的；有時(shí)也由于循環(huán)水池水位過底而使泵組吸不到水也不知道，循環(huán)泵組卻在空載運(yùn)行既浪費(fèi)了電力能源也加速了泵組的機(jī)械磨損；另一方面循環(huán)水泵的拖動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)方式采用星-三角降壓瞬時(shí)啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)的沖擊波造成了電網(wǎng)的不穩(wěn)定和循環(huán)泵組的機(jī)械性能受損。鑒于以上幾點(diǎn)有意改用變頻調(diào)速閉環(huán)控制方式來控制。 自從通用變頻調(diào)速器問世以來，變頻調(diào)速技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，變頻調(diào)速器以節(jié)能、安全、高品質(zhì)的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中得到了很大發(fā)展，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻調(diào)速器的功能也越來越強(qiáng)，尤其充分利用變頻調(diào)速器內(nèi)置的PID調(diào)節(jié)功能，對合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速設(shè)備，保證正常生產(chǎn)等方面有著非常重要意義。公司的循環(huán)水泵供水系統(tǒng)通過變頻調(diào)速器改變泵組的出水能力來適應(yīng)各車間對流量的需求，當(dāng)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，揚(yáng)程特性隨著改變，而管阻特性則不變，則調(diào)節(jié)了管網(wǎng)壓力流量。由于在不同的時(shí)間段，車間用水量變化是很大的，為了節(jié)約能源，本著多用多開多送，少用少開少送的原則，故通常需要“1控X”的切換。若供水不足，自動(dòng)提升循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速來增大泵組出口流量壓力或啟動(dòng)2號泵組進(jìn)行變頻控制；反之，當(dāng)車間用水量減少時(shí)則先停止2號泵組退出工作，僅由1號泵組變頻控制系統(tǒng)供水。變頻調(diào)速器已具有內(nèi)置PID調(diào)節(jié)運(yùn)算功能，使采集到的壓力信號（DC4—20mA）經(jīng)過PID調(diào)節(jié)比較處理后得到新的頻率給定信號輸出（DC4—20mA），決定變頻調(diào)速器輸出頻率的大小，從而改變了循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速大小來實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)壓力恒定，構(gòu)成了閉環(huán)定值控制系統(tǒng)，能按需自動(dòng)調(diào)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的平穩(wěn)恒定，避免水壓流量波動(dòng)造成的沖擊損耗；合理對PID的參數(shù)值設(shè)定，可以大大減少系統(tǒng)供水管網(wǎng)水壓過高過底所帶來的功率損耗，節(jié)約能源和減少機(jī)械磨損。此外，通過變頻調(diào)速器對循環(huán)泵電機(jī)啟動(dòng)過程的過渡性設(shè)置，使得泵組的啟動(dòng)電流平緩增大，連續(xù)啟動(dòng)運(yùn)行，避免了常規(guī)快速啟動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生大電流對電網(wǎng)的沖擊和所產(chǎn)生的機(jī)械沖擊；從而有效的降低軸承和其他易損件的磨損，普遍減少機(jī)械應(yīng)力，具有節(jié)電和延長電機(jī)、泵組使用壽命的功效。

另外對循環(huán)水池的水位情況及冷卻踏的風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況與循環(huán)泵組變頻調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行連鎖工作。根據(jù)水池水位決定開機(jī)，一當(dāng)水池水位過底可以連鎖自動(dòng)打開補(bǔ)充進(jìn)水閥們給水池加水，直到達(dá)到預(yù)定水位。這樣保證了整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的可控性。

具體方案圖紙附圖：

控制系統(tǒng)電氣

變頻調(diào)速器內(nèi)部接線原理圖（通用風(fēng)機(jī)水泵型） 單位：浙江普洛化學(xué)有限公司

編號：DYKR0311001

編制：任雪峰

日期：2003-11-11

1

斷路器

只

3

650.00

1950.00

2

交流接觸器

CJ20-160A 380V

只

4

380.00

1520.00

3

電流互感器

BH-0.66 150/5

只

2

50.00

100.00

4

電流表

6L2-A 150/5 只

2

40.00

80.00

5

電壓表

6L2-V 0-450V

只

1

40.00

6

信號燈

AD11-25/40

只

5

10.00

50.00

7

控制按鈕

LAY3

只

6

15.00

90.00

8

通用繼電器

HH54P

只

4

10.00

40.00

9

液位控制器

YJ-712

只

1

40.00

10

壓力變送器

HBY-2000

套

1

3000.00

11

變頻調(diào)速器

VF-55KW

臺(tái)

1

18000-35000.00

12

箱體

臺(tái)

1

1000.00

13

主導(dǎo)線

批

1

200.00

14

輔料費(fèi)

批

1

200.00

15

備注

16

篇7

【關(guān)鍵詞】冷卻循環(huán)水；節(jié)能減排；制酒車間

1、背景

茅臺(tái)酒廠某制酒車間的白酒生產(chǎn)現(xiàn)采用的是不銹鋼套管式白酒冷卻器，需要大量的冷水來滿足冷卻制酒的需求，冷水流過冷卻器后，溫度上升即行排放，冷水只用一次。且生產(chǎn)所用供水硬度較高，該水在冷卻過程中由于蒸發(fā)，接觸大氣，水質(zhì)更加惡化，鈣鎂離子濃度更高，會(huì)在工藝設(shè)備上嚴(yán)重結(jié)垢、腐蝕，使換熱過程難以順利進(jìn)行，加大了冷卻水的使用量。隨著市場的增大，酒廠生產(chǎn)用水量和廢水排放量逐年增大，原生產(chǎn)冷卻水沒有合理地循環(huán)利用，浪費(fèi)水資源。因此，對生產(chǎn)冷卻水合理地循環(huán)利用，每年可節(jié)約大量水資源。這是對國家節(jié)能減排政策的積極響應(yīng)并將付諸行之有效的措施。

循環(huán)水冷卻系統(tǒng)是為生產(chǎn)設(shè)備實(shí)施水冷卻而配置的。以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)使用的一種冷卻水系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)以水冷卻移走工藝介質(zhì)或換熱設(shè)備所散發(fā)的熱量，冷水流過需要降溫的生產(chǎn)設(shè)備（常稱換熱設(shè)備，如換熱器、冷凝器、反應(yīng)器）后，溫度上升，使升溫冷水流過冷卻設(shè)備則水溫回降，可用泵送回生產(chǎn)設(shè)備再次使循環(huán)使用。冷水的用量大大降低，常可節(jié)約95%以上。冷卻水占工業(yè)用水量的70%左右。因此，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)起了節(jié)約大量工業(yè)用水的作用。循環(huán)冷卻水使用的目的是能有效地節(jié)約水資源、減少熱污染。

2、制酒車間冷卻循環(huán)水系統(tǒng)控制要求

根據(jù)長期調(diào)研生產(chǎn)數(shù)據(jù)，最后得出該醬香型白酒制酒車間冷卻循環(huán)水系統(tǒng)控制的要求為：環(huán)境濕球溫度28℃，一棟生產(chǎn)房冷卻水需要量為25m3/h，四棟共需要水量100m3/h，冷卻前水溫55℃，冷卻后水溫32℃。

3、可行性分析

（1）節(jié)水效能分析

根據(jù)調(diào)研所得數(shù)據(jù)，系統(tǒng)需求冷卻水量為100m3/h，冷卻溫差23℃。

蒸發(fā)水消耗約為循環(huán)水量的0.16%/℃，即蒸發(fā)水消耗=100m3/h*0.16%/℃*23℃=3.68m3/h。

為減少管路結(jié)垢、抑制微生物生產(chǎn)，控制排污量和補(bǔ)充水量為循環(huán)流量的5%，即排污水量=100m3/h*5%=5m3/h。

在每個(gè)窖期的開始時(shí)對整個(gè)水箱和冷卻塔的沖洗一次，需放空水箱和冷卻塔，按最大量計(jì)算（放空前水箱滿水），水箱存水60m3，沖洗用0.5m3，冷卻塔存水2m3，沖洗用0.5m3，所以共用水63m3。按每輪次生產(chǎn)20天、每天16小時(shí)折算沖洗用水量=63/（20*16） = 0.2m3/h。

結(jié)論：相對于非循環(huán)水，采用循環(huán)供水后污水排放減少94.8%，清水消耗減少91.12%。

（2）用電效能分析

根據(jù)泵站與高位水池的距離和高差、流量，測算清水用電約2（kW?h）/m3，污水處理由于在下游、耗電可以過忽略，即非循環(huán)供水耗電約2（kW?h）/m3。

電能消耗=加壓泵30kW+風(fēng)機(jī)11kW*2+散水泵1.5kW*2+過濾器2kW+控制回路1kW=58kW，循環(huán)水量100m3/h，系統(tǒng)采用變頻控制，按節(jié)能系數(shù)0.8計(jì)算，平均電能消耗0.464 （kW?h）/m3。

結(jié)論：對比數(shù)據(jù)，采用循環(huán)水后電能消耗降低了25.4%，節(jié)能效果明顯。

（3）技術(shù)可行性

根據(jù)循環(huán)水量和溫差，計(jì)算散熱負(fù)荷，選用散熱能力好的橫流式冷卻塔雙機(jī)組合，可以達(dá)到要求。根據(jù)循環(huán)水量和壓力要求，相應(yīng)的泵也屬于常規(guī)產(chǎn)品，容易滿足。根據(jù)四棟廠房布局，回收水箱安裝于六棟廠房后面就可以利用水自身重力回流。

4、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

（1）循環(huán)冷卻水方案設(shè)計(jì)

按照冷卻循環(huán)水是否與大氣直接接觸冷卻，可將冷卻塔分為開式冷卻塔和閉式冷卻塔。開式冷卻塔內(nèi)空氣與水進(jìn)行充分的接觸。大氣中塵埃不斷混入水中，造成菌藻滋生；由于冷卻水蒸發(fā)、飛濺、漏損、濃縮形成的鹽類污垢，造成管網(wǎng)堵塞；另外系統(tǒng)內(nèi)只安裝普通的過濾裝置，不能完全去除這些雜質(zhì)，導(dǎo)致水的電導(dǎo)率增加，造成管道腐蝕；冷卻水經(jīng)過被冷卻設(shè)備時(shí)溫度上升，水中的鈣、鎂離子溶解度發(fā)生變化會(huì)形成水垢。降低了換熱效率，影響系統(tǒng)正常工作。所以，敞開式冷卻循環(huán)水存在水垢、污垢、腐蝕、菌藻、管網(wǎng)腐蝕和濃縮倍數(shù)的控制等問題。

閉式冷卻塔（也叫蒸發(fā)式空冷器或密閉式冷卻塔）是將管式換熱器置于塔內(nèi)，通過流通的空氣、噴淋水與循環(huán)水的熱交換保證降溫效果。由于是閉式循環(huán)，其能夠保證水質(zhì)不受污染，很好的保護(hù)了主設(shè)備的高效運(yùn)行，提高了使用壽命。

閉式冷卻塔按風(fēng)的流向分為橫流式冷卻塔和逆流式冷卻塔，橫流式冷卻塔風(fēng)從兩側(cè)進(jìn)從上方出，風(fēng)與從下往下的噴淋水相交，逆流式冷卻塔風(fēng)下進(jìn)上出，與噴淋水方向相反。與逆流式冷卻塔相比，橫流式冷卻塔具有風(fēng)機(jī)功率小、散水泵功率小、噪音低、飄水量小、可在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行日常維護(hù)、可模塊化組裝、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)。

綜合以上因素，故本方案選擇橫流閉式循環(huán)冷卻水方案，閉式系統(tǒng)如圖1所示。

（2）廠房回水管道設(shè)計(jì)

該制酒車間包括4棟生產(chǎn)廠房，每棟生產(chǎn)廠房內(nèi)有4個(gè)班，8個(gè)班組走1條總線，采用DN110的PPR環(huán)保供水管，在冷卻塔出水處匯聚成1條DN160的PPR環(huán)保供水管，所有水管采用PPR環(huán)保供水管，完全符合GB/M318742.1、GB/M318742.2、GB/M318742.3以及GB/M317219 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)及國家衛(wèi)生部相關(guān)的衛(wèi)生安全評價(jià)規(guī)定。PP-R產(chǎn)品具有耐熱、耐壓、保溫節(jié)能、使用壽命長及經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，將逐步取替現(xiàn)有的其它種類水管而成為主導(dǎo)產(chǎn)品。

每個(gè)冷卻灌的循環(huán)水溢出管采用DN32的PPR管，在溢出口裝有一個(gè)DN32的活接球閥，每個(gè)班的兩個(gè)冷卻灌溢出管道經(jīng)DN63變DN32的變徑接頭將水匯總到DN63的回水管里；較遠(yuǎn)兩個(gè)班的冷卻溢出水又經(jīng)DN110變DN63異形接頭或變徑接頭將水匯總到DN110的回水管里；最后四個(gè)班的回水經(jīng)DN160三通、DN160變DN110、DN110變DN63變徑接頭將回水匯總到DN160總管回流至水箱內(nèi)，在進(jìn)入水箱之前進(jìn)過籃式過濾器進(jìn)行除渣，保證回流水質(zhì)。其中A12-03、A12-04、A12-05三棟廠房地理位置比水箱高，可借用水的壓力自然回流，而A12-06這棟廠房與水箱位置相平，水不宜回流，故在主管上加有一個(gè)循環(huán)水泵。

（3）系統(tǒng)全自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用西門子200PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、無人值守、無按鍵操作。

a.恒壓供水控制：對供水壓力進(jìn)行PID控制，控制變頻器調(diào)節(jié)加壓泵轉(zhuǎn)速，使壓力穩(wěn)定于設(shè)定值。

b.恒溫供水控制：對冷卻溫度PID控制，控制變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使溫度低于設(shè)定值。

c.自動(dòng)啟停控制：工人無需操作任何按鈕，只需打開/關(guān)閉冰缸進(jìn)水閥，就可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟動(dòng)/停止，實(shí)現(xiàn)閑時(shí)停機(jī)節(jié)能。當(dāng)停止生產(chǎn)，關(guān)掉冷卻缸進(jìn)水閥時(shí)，管道無水流動(dòng)，壓力增大，變頻器長時(shí)間低頻工作一段時(shí)間后，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，所有設(shè)備停止運(yùn)行。當(dāng)打開水閥，檢測到供水壓力低時(shí)立即啟動(dòng)加壓泵，迅速恢復(fù)供水壓力。

d.自動(dòng)水箱液位控制：控制補(bǔ)水閥使水箱水位在一定范圍內(nèi)。水箱水位低于設(shè)定值時(shí)，打開補(bǔ)水閥。當(dāng)水箱水位高于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉補(bǔ)水閥。

e.水箱自動(dòng)粗過濾：水箱內(nèi)設(shè)置有3mm過濾網(wǎng)和沖洗掃渣裝置，定時(shí)運(yùn)行，確保大的雜質(zhì)不進(jìn)入水箱。

f.管道精細(xì)過濾：在主供水管上安裝100微米過濾器，濾除大于100微米的雜質(zhì)，定時(shí)沖洗。

h.觸摸屏界面：顯示系統(tǒng)拓?fù)鋱D，顯示各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)，手動(dòng)操作各設(shè)備，設(shè)置運(yùn)行參數(shù)等。

5、系統(tǒng)運(yùn)行效益分析

設(shè)備于2013年5月完成安裝和初步調(diào)試，單棟投入試運(yùn)行，在處理好回水過濾除渣等問題后，于2013年7月份完成全部調(diào)試，并投入四棟運(yùn)行。設(shè)備投入運(yùn)行后，從7月到9月，每天專人到現(xiàn)場查看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)行日常維護(hù)和記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，至今沒出現(xiàn)任何故障。每到窖期由專人負(fù)責(zé)水箱、冷卻塔、過濾器的清洗，供水質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

（1）冷卻效果：根據(jù)7輪次酒運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)冷卻后的水溫達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，低于32度。

（2）恒壓供水：加壓泵出口壓力穩(wěn)定0.51MPa，最遠(yuǎn)端用水壓力高于0.25 MPa，達(dá)到了恒壓供水的目的。

（3）用水情況：系統(tǒng)在7輪次共補(bǔ)水量1363m3，其中包括人為打開冰缸的原溢流口導(dǎo)致的泄漏、沖渣用水、洗工具等水耗。同車間原未安裝循環(huán)水的1、2、7、8棟生產(chǎn)房本輪次共用水12289m3。

（4）用電情況：循環(huán)系統(tǒng)本輪次用電量為5731（kW?h）。

（5）本輪次系統(tǒng)節(jié)約費(fèi)用計(jì)算：按用電費(fèi)用：單價(jià)0.71元/（ kW?h），水資源費(fèi)：單價(jià)0.05元/m3計(jì)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)未安裝系統(tǒng)生產(chǎn)房用水量為12289m3。

系統(tǒng)節(jié)水量：12289-1363=10926m3；

系統(tǒng)節(jié)電量：10926m3×0.7（kW?h）/m3-5731（kW?h）=1917.2（kW?h）

系統(tǒng)節(jié)約費(fèi)用：1917.2（kW?h）3×0.71元/（ kW?h）+ 10926 m3×0.05元/m3=1907.51元。

（6）節(jié)約能源計(jì)算：電的折煤系數(shù)取0.36kg標(biāo)煤/（kW?h）， 水的折煤系數(shù)取0.2429kg標(biāo)煤/立方米新鮮水。

系統(tǒng)節(jié)約能源量：10926m3×0.249kg標(biāo)煤/立方米新鮮水 +1917.2（kW?h）×0.36kg標(biāo)煤/（kW?h）=3410.766kg標(biāo)煤=3.412噸標(biāo)煤

該項(xiàng)目一棟生產(chǎn)房一個(gè)輪次能節(jié)約3.412噸標(biāo)煤，節(jié)能效果顯著。

篇8

關(guān)鍵詞：電廠；性能；循環(huán)；負(fù)荷；調(diào)節(jié)方式

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.050

1 概述

本電廠建設(shè)規(guī)模為2×660MW超超臨界、間接空冷機(jī)組，廠址位于新疆準(zhǔn)東煤電煤化工產(chǎn)業(yè)帶奇臺(tái)縣五彩灣工業(yè)園區(qū)大井礦區(qū)。

廠址區(qū)屬準(zhǔn)噶爾盆地東南緣，古爾班通古特沙漠東緣，暖溫帶大陸性干旱氣候特點(diǎn)顯著。其氣候特點(diǎn)是冬季寒冷，夏季酷熱，冷暖變化劇烈，降水稀少，氣候干燥，風(fēng)沙多，日照強(qiáng)。

2 半干半濕方案切換方式的確定

2.1 輔機(jī)冷卻水采用開閉式系統(tǒng)的選擇要求

《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50660-2011）第12.7.3 條，對輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。本工程主要水源采用地表水，根據(jù)水質(zhì)分析，宜采用以開式循環(huán)冷卻水為主的輔機(jī)冷卻系統(tǒng)。考慮將來的輔機(jī)冷卻水水質(zhì)受環(huán)境的影響有變差的可能，對輔機(jī)冷卻水水質(zhì)要求較高的設(shè)備（例如各種轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的機(jī)械軸承）采用除鹽水冷卻，配置一個(gè)小閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

2.2 主廠房輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方式

主機(jī)采用的間接冷卻塔在冬季運(yùn)行時(shí)，有足夠輔機(jī)冷卻的備用面積，可以考慮冬季停運(yùn)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)，輔機(jī)切換至主機(jī)間冷系統(tǒng)來冷卻。

采用開式循環(huán)和閉式相結(jié)合的輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置時(shí)，開式水采用的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔為開式冷卻塔，且該地區(qū)塵土較大，開式冷卻水中懸浮物增加再所難免。由于開式冷卻水與主機(jī)循環(huán)水水質(zhì)不一樣，若在運(yùn)行中切換，存在開式冷卻水進(jìn)入至主機(jī)凝汽器和間冷塔散熱器的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致凝汽器和間冷塔換熱管束的腐蝕。若在寒冷時(shí)期停機(jī)切換，不僅需要開式冷卻水系統(tǒng)排空，而且需要大量的除鹽水沖洗開式冷卻水系統(tǒng)，即便這樣也很難保證開式冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備及管道達(dá)到除鹽水運(yùn)行的環(huán)境。若為了切換運(yùn)行，再給輔機(jī)機(jī)械冷卻塔備用一套干冷塔及相關(guān)管路，顯然得不償失。因此不能利用間冷塔冷卻水作為主廠房開式冷卻水的切換制運(yùn)行方案。若是為了配合輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)切換運(yùn)行，主廠房內(nèi)輔機(jī)須全部采用閉式水系統(tǒng)，問題迎刃而解。

機(jī)組各輔機(jī)設(shè)備均采用閉式冷卻水冷卻，在寒冷時(shí)期，可將輔機(jī)閉式冷卻水系統(tǒng)統(tǒng)一切入主機(jī)間冷閉式冷卻水系統(tǒng)，輔機(jī)閉式水和主機(jī)間冷循環(huán)水均為除鹽水，不存在水質(zhì)污染等方面的問題，不需要排空、沖洗管路，僅進(jìn)行閥門切換的操作。因此，在寒冷時(shí)期，將輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)切入主機(jī)間冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式具有可行性。

3 輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方案配置

機(jī)組的輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方式按照主廠房內(nèi)采用開式系統(tǒng)的全年機(jī)械通風(fēng)冷卻塔濕式冷卻方案（方案一）和主廠房內(nèi)采用閉式系統(tǒng)的半干半濕方案（方案二）兩種冷卻方案進(jìn)行優(yōu)化和比較。

3.1 方案一：機(jī)械通風(fēng)冷卻塔濕式冷卻方案

本方案為常方案，輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)順?biāo)鞑贾脼檫M(jìn)水前池輔機(jī)冷卻水泵冷卻水壓力進(jìn)水管主廠房閉式換熱器冷卻水壓力回水管機(jī)力冷卻塔濾網(wǎng)前池。

濕式冷卻方式時(shí)全廠輔機(jī)冷卻水量為4540m3/h，其中包含本期空壓機(jī)冷卻用水120 m3/h。

3.1.1 主廠房外輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

（1）機(jī)械通風(fēng)濕式冷卻塔。

型式：逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔；進(jìn)水水溫：39℃；出水水溫：≤33℃；冷卻水量：1850m3/h；淋水面積：144m2；平面尺寸：12.0m×12.0m；水池深度：2m；冷卻塔風(fēng)筒材料：玻璃鋼；風(fēng)機(jī)直徑：Ф7000mm；電機(jī)功率：55kw（變頻電機(jī)）；軸功率：47KW；數(shù)量：3段。

（2）輔機(jī)冷卻水泵。

型式：單級雙吸臥式離心泵；流量：2300m3/h；揚(yáng)程：40m；電動(dòng)機(jī)功率：400kW；軸功率：340 kW；電壓：6000v；數(shù)量：3臺(tái)（兩運(yùn)一備）。

（3）輔機(jī)冷卻水管道。

輔機(jī)冷卻系統(tǒng)采用擴(kuò)大單元制，每臺(tái)機(jī)組各設(shè)1根DN800的輔機(jī)冷卻水供水管及回水管。

3.1.2 主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用大開式、小閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

開式冷卻水設(shè)一根冷卻水進(jìn)水母管和一根排水母管，設(shè)置一臺(tái)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，為主機(jī)冷油器、給水泵汽輪機(jī)冷油器、機(jī)械真空泵冷卻器和閉式循環(huán)冷卻水熱交換器提供冷卻水，冷卻水水源工業(yè)水。主廠房內(nèi)單臺(tái)機(jī)開式輔機(jī)冷卻水量約2210t/h。

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，對汽機(jī)、鍋爐各輔機(jī)提供冷卻水。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用除鹽水作為補(bǔ)水水源，設(shè)1臺(tái)10m3閉式水膨脹水箱。 系統(tǒng)共設(shè)2臺(tái)100%容量互為備用的閉式循環(huán)冷卻水泵，閉式水熱交換器采用兩臺(tái)65%板式換熱器。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總水量約為1750 m3/h。

3.2 方案二：主廠房內(nèi)采用閉式系統(tǒng)的半干半濕方案

如前述，本方案的運(yùn)行方式：（1）寒冷時(shí)期，主機(jī)間冷塔出水溫度≤33℃，滿足輔機(jī)冷卻水水溫要求。濕式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔及廠區(qū)輔機(jī)冷卻水泵房內(nèi)的輔機(jī)水泵停運(yùn)，主廠房內(nèi)輔機(jī)設(shè)備及除灰空壓機(jī)冷卻水均由主機(jī)間冷塔出水提供。（2）除寒冷時(shí)期外，主廠房內(nèi)大閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的輔機(jī)冷卻水通過主廠房內(nèi)的板式換熱器進(jìn)行熱交換。主廠房內(nèi)大閉式系統(tǒng)采用除鹽水作為冷卻水源。全廠空壓機(jī)冷卻水也由主廠房內(nèi)大閉式系統(tǒng)除鹽水提供。

此方案兩臺(tái)機(jī)需主廠房外機(jī)力塔或主機(jī)間冷系統(tǒng)提供的總冷卻水量約4720 m3/h，其中包含全廠空壓機(jī)所需冷卻水量120 m3/h。

3.2.1 輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

3.2.1.1 主廠房外輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

（1）機(jī)械通風(fēng)濕冷塔。

型式：逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔；進(jìn)水水溫：39℃；出水水溫：≤33℃；冷卻水量：1900m3/h；淋水面積：156.25m2；平面尺寸：12.5m×12.5m；水池深度：2m；冷卻塔風(fēng)筒材料：玻璃鋼；風(fēng)機(jī)直徑：Ф7000mm；電機(jī)功率：75kw（變頻電機(jī)）；軸功率：50KW；數(shù)量：3段。

（2）輔機(jī)冷卻水泵。

型式：單級雙吸臥式離心泵；流量：2250m3/h；揚(yáng)程：43m；電動(dòng)機(jī)功率：450kW；軸功率：370kw；電壓：6000v；數(shù)量：3臺(tái)（兩運(yùn)一備）。

（3）廠外輔機(jī)冷卻水管道：同方案一。

3.2.1.2 主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)配置

主廠房內(nèi)輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，對汽機(jī)、鍋爐各輔機(jī)提供冷卻水。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)采用除鹽水作為補(bǔ)水水源。每臺(tái)機(jī)組設(shè)1臺(tái)10m3閉式水膨脹水箱，設(shè)2臺(tái)100%容量互為備用的閉式循環(huán)冷卻水泵，閉式水熱交換器采用兩臺(tái)65%板式換熱器。閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總水量初步估算約為2330m3/h 。

4 經(jīng)濟(jì)比較

4.1 初投資比較

4.2 運(yùn)行比較

4.2.1 耗電

4.2.2 耗水

由以上數(shù)據(jù)可見，方案二全年耗電費(fèi)用155.52萬元；方案一輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行全年耗電費(fèi)用為155.26萬元。兩個(gè)方案的耗電費(fèi)用相差0.26萬元。方案二全年耗水費(fèi)用75萬元/年；方案一輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行全年耗水費(fèi)用為108.6萬元/年。方案二較方案一耗水費(fèi)用節(jié)約33.6萬元/年。

4.2.3 年運(yùn)維費(fèi)用比較

由上表數(shù)據(jù)可見，方案一與方案二系統(tǒng)相比較，初投資節(jié)省25.4萬元，年運(yùn)行費(fèi)用多33.34萬元，年總費(fèi)用多29.64萬元。

5 結(jié)論

通過對兩種方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，方案二初投資較方案一略高為25.4萬元，年耗電費(fèi)用相當(dāng)，但是方案二；每年總費(fèi)用比方案一節(jié)約29.64萬元，若按照使用壽命20年計(jì)算，節(jié)約運(yùn)維成本約592.8萬元；方案二比方案一每年節(jié)水7.47萬噸，節(jié)水效果顯著；在環(huán)境氣溫較低時(shí)，按方案二系統(tǒng)設(shè)計(jì)對間冷塔防凍工作有幫助。

因此，神華國神準(zhǔn)東電廠工程輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行方式采用冬季輔機(jī)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔停運(yùn)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)切換到主機(jī)間冷系統(tǒng)即半干半濕方案，無論從經(jīng)濟(jì)性，還是節(jié)能減排均是可行的。即降低了運(yùn)營成本，并在節(jié)能減排方面效果顯著。

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篇9

【關(guān)鍵詞】循環(huán)冷卻水；結(jié)垢；微生物

1 引言

在化工企業(yè)中，生產(chǎn)所需的冷卻水用量大約占總體用水量的60～80%，但循環(huán)冷卻水在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，總會(huì)因?yàn)榻Y(jié)垢、腐蝕或微生物滋生的原因，使設(shè)備發(fā)生損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成設(shè)備受熱不勻而爆炸，往往對企業(yè)造成巨大的損失。大多化工企業(yè)為了減少循環(huán)冷卻水系統(tǒng)發(fā)生巨大事故，只能不斷增加循環(huán)水設(shè)備檢修次數(shù)，造成循環(huán)冷卻水的檢修費(fèi)用越來越高。所以如何保證化工企業(yè)循環(huán)冷卻水的水質(zhì)穩(wěn)定成為了研究者十分熱門的研究課題，本文通過對化工循環(huán)冷卻水水質(zhì)的具體問題的分析，提供了有效的解決措施，為化工企業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)工作提供了有效的支撐。

2 循環(huán)冷卻水的水質(zhì)問題分析

在化工企業(yè)中，循環(huán)冷卻水分為開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。在開放式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，由于冷卻水在循環(huán)過程中不斷的蒸發(fā)，導(dǎo)致水中的鹽分不斷的被濃縮，水的PH值不斷的增加，而循環(huán)冷卻水的水溫、溶解氧以及營養(yǎng)物質(zhì)特別豐富，會(huì)促進(jìn)微生物的不斷的滋生繁殖，最終導(dǎo)致循環(huán)水無法繼續(xù)使用，這種循環(huán)水系統(tǒng)不被大多企業(yè)使用，使用價(jià)值不高；封閉式的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是采用的全封閉循環(huán)，在循環(huán)過程中沒有水分蒸發(fā)、沒有曝氣過程，僅僅需要補(bǔ)充一些軟化水或脫鹽水進(jìn)行補(bǔ)充滲漏量，由于循環(huán)冷卻水中無氧氣補(bǔ)充，微生物繁殖也相應(yīng)較少，鹽分較少不會(huì)大量結(jié)垢，但這種運(yùn)行模式僅僅適用于工藝要求高、易結(jié)垢且冷卻水的運(yùn)行管道較窄等特殊場合，運(yùn)行成本較高。

3 循環(huán)冷卻水水質(zhì)處理方法探析

化工企業(yè)的循環(huán)冷卻水水質(zhì)問題主要集中在結(jié)垢、微生物繁殖以及腐蝕三個(gè)方面的問題，下面我對其進(jìn)行具體分析。

3.1 結(jié)垢問題的分析及解決措施

循環(huán)冷卻水經(jīng)過長時(shí)間循環(huán)往往產(chǎn)生許多鹽垢，常用的有碳酸鈣、硅酸鈣、硫酸鈣等，其中以碳酸鹽為最多。目前防止碳酸鹽結(jié)垢的方法主要有以下幾種：（1）用石灰軟化或者其他成分的軟化水軟化法：通過石灰水或其它軟化水等成分將那些致鹽垢的成分去除掉或者將這些致鹽垢成分轉(zhuǎn)化成非致鹽垢的成分；（2）排污法：通過控制循環(huán)冷卻水中的排污量，來降低水中的碳酸鹽硬度，使循環(huán)水的碳酸鹽硬度始終低于極限碳酸鹽硬度；（3）中和法：循環(huán)冷卻水的結(jié)垢大多是因?yàn)镻H值過高，向補(bǔ)充水中投放適量的酸，將碳酸鹽分解成可溶性鹽，從而達(dá)到防止結(jié)垢的目的；（4）加入阻垢劑：通過向補(bǔ)充水中加入具有阻垢性能的藥劑，防止非碳酸鹽垢的產(chǎn)生，但是目前市場上的化學(xué)藥劑在阻垢效果上有著一定的問題，其阻垢性能有著很大的限制，而且對銅以及其它合金有著腐蝕作用，所以使用的時(shí)候需要謹(jǐn)慎處理。

除了碳酸鹽污垢外，大量微生物產(chǎn)生的粘泥也是污垢的主要成分之一，所以采用一些方法對微生物的繁殖進(jìn)行控制也是防止污垢的主要手段之一。有部分廠家采用在流動(dòng)水中放置靜電除垢器，它的原理是：當(dāng)水中的具有極性的偶極子通過靜電除垢器時(shí)，這些偶極子會(huì)按照正負(fù)有序的方式連續(xù)排列，增大了水分子的偶極距，使水分子中的溶解鹽類被水偶離子包圍，按照正負(fù)順利排列在偶極子中，既不能自由運(yùn)動(dòng)，也不能靠近管壁，這樣水垢就無法形成，甚至?xí)驗(yàn)樗臉O化作用使水分子趨向管壁，導(dǎo)致原有的老垢龜裂、變形、脫落，達(dá)到除垢的目的。實(shí)踐表明：采用靜電除垢器，不僅防垢除垢效果好，而且安裝容易，維護(hù)成本極低。

3.2 腐蝕問題的分析及解決措施

在化工企業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中常見的腐蝕分為三種：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、微生物腐蝕。首先是化學(xué)腐蝕，它是化工企業(yè)最常見的腐蝕方式，主要是因?yàn)榱蚧瘹洹⒍趸虻染哂袕?qiáng)腐蝕性的氣體或設(shè)備泄露酸性物質(zhì)造成的腐蝕；其次是電化學(xué)腐蝕，它是化工企業(yè)循環(huán)冷卻水中最主要的一種腐蝕方式，它是因?yàn)閮煞N金屬元素之間或同一種金屬元素之間存在電位差，使電子發(fā)生了大量轉(zhuǎn)移，造成了金屬腐蝕；再次是微生物腐蝕，它主要是因?yàn)槲⑸锂a(chǎn)生的粘泥沉淀附著在管壁表面產(chǎn)生腐蝕，很難進(jìn)行控制或處理。

目前處理腐蝕的方法很多，有藥劑法、陰陽極保護(hù)法、噴涂防腐蝕層法等。其中藥劑法是最常用的一種方法，其成本低，操作簡單，控制腐蝕效果稍差；陰陽極保護(hù)法在控制腐蝕方面效果很好，是最普遍使用的一種方法；噴涂防腐蝕層法在控制腐蝕方面效果最好，但對系統(tǒng)要求嚴(yán)格，管理不便，工作量大，不為大家推薦。

3.3 微生物腐蝕問題分析及解決措施

化工企業(yè)循環(huán)冷卻水的PH值、水溫、營養(yǎng)等條件十分適宜微生物的生長，而隨著循環(huán)水系統(tǒng)的不斷運(yùn)行，冷卻水不斷蒸發(fā)，水中的營養(yǎng)富集越發(fā)嚴(yán)重，促進(jìn)微生物的迅速繁殖，水質(zhì)惡化，微生物引起的粘泥、結(jié)垢和腐蝕問題就成了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的普遍問題。

對微生物的控制方法通常是殺菌劑，但殺菌劑并非長效藥劑，必須保證完成殺菌后迅速降解，對人畜無害，并且不能積累毒性，具備很強(qiáng)的普遍性，還需要盡可能的不影響其它阻垢劑發(fā)生作用，要具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，盡量不與水中的其它物質(zhì)反應(yīng)，還要價(jià)格低廉、使用方便，但市場上大多是藥劑無法滿足這些要求，大多殺菌劑對人和水生動(dòng)植物都有毒，在使用時(shí)務(wù)必謹(jǐn)慎選擇和使用。

對于微生物的去除還可以通過過濾裝置來實(shí)現(xiàn)，即在水中裝備過濾器濾去水中的懸浮物和菌藻類。另外還可以在循環(huán)水加入弱電電子水處理器，它將流經(jīng)處理器的水分子的電子激活，使其電子能位升高、電位降低，從而使水中鹽類離子因靜電引力的減弱而不發(fā)生積聚，平均分布在水中，發(fā)到防止結(jié)垢的目的。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，這種弱電電子處理器的功能十分顯著，可以達(dá)到殺菌率97%，降藻率99%。

4 結(jié)論

本文通過具體的生產(chǎn)實(shí)踐，對化工企業(yè)循環(huán)冷卻水在運(yùn)行過程中遇到的結(jié)垢、腐蝕以及微生物繁殖等問題的產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際提出了相應(yīng)的解決措施，為化工企業(yè)的專業(yè)工程技術(shù)提供借鑒，對我國的節(jié)約用水和環(huán)境保護(hù)也有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張志華，李龍家，高亞樓.煤化工廢水預(yù)處理的工藝改進(jìn)[J].價(jià)值工程，2010（22）.

篇10

我國水資源總量占世界水資源總量的7%,居第6位。但人均占有量僅有2400m3,為世界人均水占有量的25%,居世界第119位,是全球13個(gè)貧水國之一。我國是一個(gè)貧水國家,按國際標(biāo)準(zhǔn),每人每年水供應(yīng)量在1000t以下就是缺水國家。目前,中國缺水在千億立方米以上。不少地區(qū)人均水資源已同世界聞名的缺水國家以色列相近。黃土高原地區(qū)情況就是這樣。我國被列為世界上貧水的國家之一。特別是北方、西部廣大地區(qū)缺水特別嚴(yán)重。我國東南地區(qū)由于地面水資源污染引起水質(zhì)性缺水情況也很嚴(yán)重。在全國670座大中城市中,有400座城市不同程度地缺水。其中110座城市嚴(yán)重缺水。面對如此缺水的嚴(yán)峻形勢,我國工業(yè)用水量卻浪費(fèi)驚人。主要是工業(yè)用水重復(fù)利用率低。工業(yè)用水重復(fù)利用率只有20%~30%。僅為發(fā)達(dá)國家的1/3。一般的冷卻系統(tǒng)均采用敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),冷卻水用過后不是立即被排放掉,而是收回循環(huán)再用。水的再冷是通過冷卻塔或其他冷卻設(shè)備來進(jìn)行的。由于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的再冷卻是通過冷卻塔來進(jìn)行的,因此冷卻水在循環(huán)過程中要與空氣接觸,部分水在通過冷卻塔時(shí)還會(huì)不斷被蒸發(fā)損失掉,因而水中各種礦物質(zhì)和離子含量也不斷被濃縮增高。為了維持各種礦物質(zhì)和離子含量穩(wěn)定在某一個(gè)定值上,必須對系統(tǒng)補(bǔ)充一定量的冷卻水(補(bǔ)充水)。并排出一定量的冷卻水(排污量)。這種敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)要損失一部分水,但與直流冷卻水系統(tǒng)相比,可以節(jié)省大量的冷卻水,且排污水也相應(yīng)減少,而且減少系統(tǒng)對外界的熱污染。因此不論從節(jié)約水資源,還是從經(jīng)濟(jì)和保護(hù)環(huán)境的觀點(diǎn)出發(fā),都應(yīng)設(shè)法降低各類工廠的冷卻水用量,減少排污水量。工業(yè)冷卻水占工業(yè)用水的80%以上,對冷卻水實(shí)行循環(huán)利用,具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。如果循環(huán)水平均濃縮倍數(shù)由2.2提高到4.0,每1萬立方米循環(huán)水可以減少70~80m3的循環(huán)水補(bǔ)充水。同時(shí)還可以減少排放70~80m3的污水。因此,如何提高工業(yè)水的重復(fù)利用率,并合理、科學(xué)地使用工業(yè)水就顯得極為重要。

2循環(huán)水系統(tǒng)中存在的問題

循環(huán)冷卻水處理,最重要的是解決換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問題。結(jié)垢要影響換熱效率,多耗能源,影響工藝操作。腐蝕會(huì)降低設(shè)備使用壽命,并存在安全隱患。

2.1腐蝕

水在冷卻塔內(nèi)和空氣充分接觸,循環(huán)水中的溶解氧得到補(bǔ)充,所以循環(huán)冷卻水中溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是造成金屬電化學(xué)腐蝕的主要原因,這是冷卻水循環(huán)使用后易帶來的一大問題。

2.2沉積(含水垢及污垢)

水在冷卻塔中蒸發(fā),使循環(huán)水中鹽含量逐漸增加,加上水中二氧化碳在塔中解析逸散,使水中碳酸鈣在傳熱面上結(jié)垢析出的傾向增加,這是問題之二。2.3微生物黏泥冷卻水和空氣接觸,吸收了空氣中大量的灰塵、泥沙、微生物及孢子,使系統(tǒng)的污泥增加。冷卻塔內(nèi)的光照、適宜的溫度、充足的氧和養(yǎng)分都有利于細(xì)菌和藻類的生長,從而使系統(tǒng)黏泥增加,在換熱器內(nèi)沉積下來,造成黏泥的危害,這是水循環(huán)使用后帶來的問題之三。

3產(chǎn)生問題的原因

3.1換熱器的材質(zhì)

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),不同材質(zhì)組合雖然有利于提高換熱效率,但帶來的電偶腐蝕和水質(zhì)處理上的難度也是不可忽視的。例如化肥廠的水系統(tǒng),在碳化塔工段使用鋁合金換熱水箱,就存在鋁管與鋼鐵連接處的電偶腐蝕問題,循環(huán)水也難以回用高堿度廢水(鋁對Cl-、Na+、K+等耐受能力較弱)。同時(shí),碳化水箱設(shè)計(jì)為U形管,管徑較細(xì),冷卻水在其中流速慢,碳化液溫度高,易結(jié)垢和沉積污垢。

3.2運(yùn)行工藝的影響

3.2.1水垢附著

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,碳酸氫鹽的濃度隨蒸發(fā)濃縮而增加。當(dāng)其濃度達(dá)到過飽和狀態(tài),或經(jīng)過傳熱表面水溫升高時(shí),會(huì)分解生成碳酸鹽沉積在傳熱表面,形成致密的微溶性鹽類水垢,其導(dǎo)熱性能很差(≤1.6W/(m•K),鋼材一般為45W/(m•K))。

3.2.2設(shè)備腐蝕

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中,大量設(shè)備是由金屬制造,長期使用循環(huán)冷卻水,會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔。這是由多種因素造成的,主要有:冷卻水中溶解氧引起的電化學(xué)腐蝕;有害離子(Cl-和SO2-4)引起的腐蝕;微生物(厭氧菌、鐵細(xì)菌)引起的腐蝕等。從大量垢下腐蝕的情況分析,有兩種情況:一種是銹垢。這種垢大多為瘤狀,瘤周為黑色,主要是水質(zhì)pH值偏低,鐵細(xì)菌和硫酸鹽還原菌繁殖的后果;另一類是污垢與金屬接觸部位細(xì)菌繁殖的后果。主要是水的流速慢,換熱面上或系統(tǒng)設(shè)備上積存雜質(zhì)和污垢所造成。

3•2•3微生物的滋生與黏泥

在循環(huán)水中,由于養(yǎng)分的濃縮,水溫升高和日光照射,給細(xì)菌藻類的迅速繁殖創(chuàng)造了條件。細(xì)菌分泌的黏液使水中漂浮的灰塵雜質(zhì)和化學(xué)沉淀物等黏附在一起,形成沉積物附著在傳熱設(shè)備表面,即生物黏泥或軟垢。

3•2•4污垢沉積

污垢沉積主要是冷卻水流速偏低造成的,特別是夏季水溫高,膦系水處理系統(tǒng)微生物黏泥大量滋生,流速慢的地方,緊貼管壁的生物黏泥更減緩了本來就緩慢的水流,結(jié)果是惡性循環(huán)。提高冷卻水流速不利于污垢存留,一般大于0•9m/s的水流,污垢或黏泥難以在循環(huán)水系統(tǒng)中管道和設(shè)備上附著。

4水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)裝置長周期運(yùn)行對水質(zhì)的要求,以及國標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)如下。

4•1污垢熱阻

所有循環(huán)水均存在污垢沉積影響換熱的問題。污垢熱阻值的規(guī)范指標(biāo)規(guī)定為(1•72~3.44)×10-4m2•k/w。由于現(xiàn)行大多是采用磷系配方(包括聚磷和復(fù)合配方),其污垢是否附著換熱器而影響換熱,除了水的流速、流量、藥劑濃度外,菌藻微生物繁衍滋生也是重要的因素。當(dāng)加了殺菌滅藻劑后,微生物黏泥少,污垢就少,換熱就好。菌藻微生物隨時(shí)都在繁殖,污垢熱阻值也在不斷變動(dòng)之中。所以,污垢熱阻這一指標(biāo)難以準(zhǔn)確反映實(shí)際情況,很多流于形式。

4•2懸浮物和濁度

其允許值低于或等于30mg/L。由于新鮮水水質(zhì)問題或者旁濾池的運(yùn)行情況不好以及微生物的繁衍滋生等原因,造成循環(huán)冷卻水的懸浮物和濁度經(jīng)常超標(biāo)。

4•3pH值

指標(biāo)為8•0~8•6。根據(jù)實(shí)踐運(yùn)行情況,循環(huán)冷卻水在較高pH值條件下運(yùn)行,可有效防治系統(tǒng)腐蝕。優(yōu)良的藥劑與垢離子絡(luò)合成不溶物,在旁流處理或沉積池中沉積而不斷與循環(huán)水分離,循環(huán)水的堿度和pH值不僅不會(huì)隨循環(huán)水的濃縮而提高,反而會(huì)降低或平衡在一個(gè)相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)。

4•4堿度

指標(biāo)為≤500mg/L。使用磷系的最高允許指標(biāo)為500mg/L,一般動(dòng)物中不能超出此指標(biāo),否則將產(chǎn)生磷酸鈣結(jié)垢,廢氨廢堿更不敢回收入循環(huán)水中使用。為了防止堿度升高,曾有加酸處理。但磷酸鹽本身要增加堿度,只有不斷排放循環(huán)水或控制低濃縮倍數(shù),才能正常運(yùn)行,很不利于節(jié)水和環(huán)保。

4•5鈣離子

指標(biāo)為≤600mg/L。循環(huán)水中有一定鈣離子有利于緩蝕。高分子聚合物使鈣鎂離子成為膠體絡(luò)合物再轉(zhuǎn)化非離子泥垢。實(shí)際運(yùn)行中,鈣離子濃度與堿度、pH值和藥劑二者之間存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系。在規(guī)定的加藥量、pH值、堿度指標(biāo)內(nèi),鈣離子也自動(dòng)平衡在一個(gè)相對穩(wěn)定的范圍。

4•6鐵離子

循環(huán)水中如果有鐵離子存在,是循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)腐蝕的一個(gè)信號,一般在低pH值條件下出現(xiàn)。

4•7氯離子(以Cl-計(jì))

循環(huán)水系統(tǒng)是鋼鐵材質(zhì),循環(huán)水中Cl-≤1000mg/L,有銅、不銹鋼材質(zhì)Cl-≤400mg/L。氯離子是造成金屬腐蝕的重要因素。

4•8石油類(COD)

指標(biāo)為<10mg/L。聚合物能使水體中油類聚集,只要設(shè)計(jì)好集油池,油類會(huì)自動(dòng)上浮并與循環(huán)水分離。

4•9濃縮倍數(shù)

濃縮倍數(shù)是循環(huán)冷卻水處理上常用的術(shù)語。是循環(huán)水中的含鹽量與補(bǔ)充水中的含鹽量的比值。縮倍數(shù)受補(bǔ)充水水質(zhì)和循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)制約。由于我國大部分水處理采用的是磷系(含聚磷)配方。因此,濃縮倍數(shù)實(shí)際上成了循環(huán)水運(yùn)行中一項(xiàng)重要的硬指標(biāo)。按照國標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,化工行業(yè)的濃縮倍數(shù)應(yīng)當(dāng)大于3•0。煉油系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)應(yīng)當(dāng)大于2•5。由于有機(jī)磷藥劑存在水解的問題,它與鈣鎂離子的絡(luò)合狀態(tài)隨時(shí)存在于動(dòng)態(tài)變化之中。循環(huán)水濃縮過程中,這種絡(luò)合平衡指數(shù)不斷被打碎,水的pH值升高,堿度增加,就會(huì)出現(xiàn)有磷酸鈣垢或含磷、鋅污垢的問題。解決這一問題的出路,就是要不斷排放一部分循環(huán)水,并補(bǔ)充新鮮水和藥劑。實(shí)現(xiàn)這一過程的關(guān)鍵措施就是控制水的濃縮倍數(shù)。濃縮倍數(shù)事實(shí)上是控制了磷系藥劑在循環(huán)水系統(tǒng)中的停留時(shí)間。但排放的一部分廢水,必然含有尚未失去功能的有效藥劑。這些含磷廢水不僅浪費(fèi)大量的水資源,而且對環(huán)境有害,是水域富營養(yǎng)化,赤潮頻發(fā)的重要因素。

5水質(zhì)管理

5•1冷卻水閉路循環(huán)盡量不排放

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)屬于閉路循環(huán)系統(tǒng),水池內(nèi)的水通過泵送到各用戶處,從用戶處回來的水通過冷卻塔進(jìn)行冷卻,并同時(shí)投加緩蝕阻垢劑。經(jīng)過冷卻塔冷卻處理的水回到水池,供用戶重復(fù)使用。正常情況下,系統(tǒng)根據(jù)所要控制的濃縮倍數(shù),會(huì)產(chǎn)生一些排污水。但大部分冷卻水是循環(huán)使用的。冷卻水的循環(huán)使用要注意兩點(diǎn):①冷卻塔集水池應(yīng)設(shè)置一定容積的積存污物和淤泥之處,便于污物沉積,并設(shè)置便于清除淤泥的設(shè)施。集水池出口處和循環(huán)水泵吸水井應(yīng)設(shè)計(jì)攔截雜物的攔物網(wǎng)。②密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的管道底點(diǎn)處應(yīng)設(shè)置一定容積的積污罐或過濾器,便于污物沉積和排出。管道高處應(yīng)設(shè)排氣閥。

5•2清洗和預(yù)膜

清洗和預(yù)膜是工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)開車時(shí)的慣例,通過清洗可以很快去處銹垢,通過預(yù)膜可以保護(hù)設(shè)備減輕腐蝕。但是,清洗和承膜帶來的負(fù)面效應(yīng)也是不容忽視的。清洗和預(yù)膜過程中要浪費(fèi)大量的水,所有清洗、預(yù)膜藥劑均隨著置換廢水進(jìn)入環(huán)境水域,這里邊有大量酸類、磷酸鹽和高濃度鋅及其化合物等,均屬污染環(huán)境的物質(zhì)。

5•3日常水質(zhì)管理

貫徹執(zhí)行國家、省、市及有關(guān)部門頒發(fā)的有關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)章,貫徹執(zhí)行股份公司和蘭州石化分公司下發(fā)的有關(guān)水質(zhì)管理文件。認(rèn)真做好日常的水質(zhì)指標(biāo)的管理。

5•3•1腐蝕速度

由于冷卻循環(huán)水中富有氧,碳鋼的金屬表面并不是均勻的。當(dāng)它與冷卻水接觸時(shí),會(huì)形成許多微電池,產(chǎn)生氧化還原反應(yīng),繼而對金屬產(chǎn)生腐蝕。為了有效控制腐蝕,按照國標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定要求碳鋼腐蝕速率≤0•075mm/a,不銹鋼的腐蝕速率≤0•010mm/a。

5•3•2黏附速率

黏泥主要是指微生物黏泥,在冷卻水中由于水中溶解的營養(yǎng)源而引起細(xì)菌、霉菌、藻類等微生物群的增殖,并以這些微生物為主體,混有泥沙、無機(jī)物和塵土等,形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。冷卻水系統(tǒng)中的微生物黏泥不僅會(huì)降低換熱器和冷卻塔的冷卻作用、惡化水質(zhì),而且還會(huì)引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕和降低水質(zhì)穩(wěn)定的緩蝕、阻垢和殺生作用。為了減少微生物黏泥,按照國標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,要求化工系統(tǒng)碳鋼管黏附速率≤15mg/(cm2•月),煉油系統(tǒng)的碳鋼管黏附速率≤20mg/(cm2•月)。

5•3•3微生物數(shù)量控制

含有微生物的補(bǔ)充水不斷進(jìn)入循環(huán)冷卻水系統(tǒng),與此同時(shí),冷卻塔中從上面噴淋下來的冷卻水又從逆流相遇的空氣中捕集了大量的微生物進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中充沛的水量為這些進(jìn)入的微生物的生長提供了可靠的保障。冷卻水的水溫通常被設(shè)計(jì)在32~42℃之間(平均溫度為37℃),這一溫度范圍又特別有利于某些微生物的生長。因此,有些冷卻水系統(tǒng)成了一些微生物的一個(gè)巨大的捕集器和培養(yǎng)器。為了控制微生物數(shù)量,按照國標(biāo)《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SH3099-2000)的規(guī)定,要求異養(yǎng)菌總數(shù)≤1×10E+5個(gè)/mL。