某煤化工園區(qū)工業(yè)循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周棟， 高娜

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某煤化工園區(qū)工業(yè)循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周棟1， 高娜2

（1. 博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，北京 100082； 2. 廊坊燕京職業(yè)技術(shù)學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程系，河北廊坊 065200）

目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)已被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)之中，本文對某化工區(qū)循環(huán)水場進(jìn)行了介紹，詳細(xì)描述了循環(huán)水場工藝參數(shù)、工藝流程、工藝單體及自動控制等內(nèi)容，并提出了循環(huán)水系統(tǒng)未來優(yōu)化方向，為類似工業(yè)循環(huán)水項(xiàng)目做設(shè)計(jì)參考。

循環(huán)冷卻水；工藝參數(shù)；自動控制技術(shù)；系統(tǒng)優(yōu)化

1 項(xiàng)目簡介

某煤化工項(xiàng)目需建設(shè)一座供水量為35 339～44 083 m3/h的循環(huán)水場，循環(huán)水場服務(wù)裝置為：氣化、凈化、硫回收，甲醇。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

設(shè)計(jì)水量 46 000 m3/h

干球溫度=28.5 ℃

濕球溫度=22.0 ℃

大氣壓力=682.5 mmHg柱

供水壓力1=0. 45 MPa

回水壓力2=0.25 MPa

供水水溫2=30 ℃

回水水溫1=40 ℃

溫 差 Δ=10 ℃

濃縮倍數(shù)≥4

3 工藝流程

本循環(huán)水場主要單體包括：冷卻塔及塔下水池、吸水池、循環(huán)水泵房輔助間、旁濾間、廢水池及變配電間。采用的工藝流程圖如圖1所示。

4 工藝描述

4.1 冷卻塔及塔下水池

冷卻塔采用風(fēng)機(jī)逆流式全混凝土冷卻塔10座，單塔配套風(fēng)機(jī)出風(fēng)量不低于=315×104m3/h，=200 kW，風(fēng)機(jī)的選型留有10%余地。單塔產(chǎn)水量4 600 m3/h，單塔平面尺寸為18.0×18.0 m，10座塔單排布置，5座一組，每組塔下水池平面尺寸為90.5×21.2 m，有效水深1.5 m。塔下水池與吸水池采用渠道連接，塔下水池與吸水池之間設(shè)二道格網(wǎng)，保證大的雜物不損壞循環(huán)水泵。

圖1 工藝流程圖

冷卻塔塔體框架采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔體圍護(hù)采用鋼筋混凝土板，冷卻塔與塔下水池防腐設(shè)計(jì)。

4.2 循環(huán)水泵房及吸水池

泵房采用半地下式， 泵房平面尺寸66.0×14.0 m。循環(huán)冷卻水吸水池平面尺寸為103.0×11.0 m，池深7.0 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)防腐處理。

循環(huán)冷卻水供水泵選臥式雙吸離心水泵6臺（五用一備），規(guī)格與數(shù)量如下：水泵（一）參數(shù)：=9 400 m3/h，=55 m，=1 800 kW，=740 r/min，=10 kV，數(shù)量5臺，4用1備。水泵（二）參數(shù)：=6 500 m3/h，=55 m，=1 250 kW，=980 r/min，=10 kV，數(shù)量1臺。泵房設(shè)雙梁橋式起重機(jī)1臺，起重量=20 t。水泵進(jìn)出水管分別設(shè)電動閥門，水泵出水管上設(shè)多功能水力控制閥 。

4.3 旁濾系統(tǒng)

循環(huán)水系統(tǒng)旁濾量按循環(huán)水總量的5.0%設(shè)計(jì)，過濾水量為2 204 m3/h，采用自適應(yīng)高效纖維過濾器9臺，單臺產(chǎn)水能力250 m3/h，過濾器并聯(lián)運(yùn)行。過濾器內(nèi)裝填濾料為彗星濾料，彗星濾料兩端是松散的纖維絲束，又成“彗尾”，中間為固定纖維絲束的“彗核”。過濾時，濾床上部截留較大顆粒，濾床下部截留細(xì)小顆粒，實(shí)現(xiàn)高速和高精度的過濾。反沖洗時，濾料處于自由運(yùn)動狀態(tài)，纖維絲束隨反沖洗水流散開并擺動，濾料之間的相互碰撞加劇纖維絲束在水中所受的機(jī)械作用力，加劇濾料的運(yùn)動，使附在濾料表面的固體雜質(zhì)顆粒更容易脫落，提高了濾料的洗凈度。設(shè)備性能參數(shù)如下：

出 水SS ≤3 NTU

反沖洗水強(qiáng)度 6~8 L/m2·s

壓力 0.15 MPa

單臺單次反洗耗水量 25 m3

反沖洗氣強(qiáng)度 60 L/m2·s

反洗氣量 23 m3/min

壓力 0.07 MPa

過濾系統(tǒng)主要包括自適應(yīng)高效過濾器及原水進(jìn)水氣動閥門、反洗進(jìn)水氣動閥門、反洗進(jìn)氣氣動閥門、過濾出水氣動閥門、反洗排水氣動閥門5個功能閥門。

整個工藝過程分為兩個階段，分別是過濾階段和反沖洗階段。

氣反沖洗采用2臺羅茨風(fēng)機(jī)，1用1備，設(shè)備參數(shù)：20.6 Nm3/min, 升壓：68.6 kPa。

4.4 水質(zhì)穩(wěn)定處理系統(tǒng)

水質(zhì)穩(wěn)定處理系統(tǒng)由水質(zhì)穩(wěn)定劑制備投加設(shè)施、二氧化氯投加設(shè)施和監(jiān)測換熱器等組成[1]。

藥劑投加：阻垢劑、緩蝕劑其投加量有待于水穩(wěn)實(shí)驗(yàn)后確定，本設(shè)計(jì)投加量暫按40 mg/L計(jì)，其投加量為35.3 kg/h，投加濃度按10%計(jì)，阻垢劑和緩蝕劑溶液投加量為353 L/h。設(shè)兩套加藥裝置（阻垢劑、緩蝕劑各一套），每套配溶藥罐和攪拌機(jī)各兩臺（一用一備）=2.5 m3，=1.5 kW，配計(jì)量泵兩臺（一用一備），其性能為=0-500 L/h，=5 bar，=0.37 kW，套內(nèi)并配電控柜及相應(yīng)的閥門和管道等。

硫酸投加：為保持循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)具有適宜的pH值，系統(tǒng)設(shè)硫酸投加裝置一套，其中包括計(jì)量泵、濃硫酸儲罐及吸濕器等。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的需要，投加98%濃硫酸。硫酸投加裝置設(shè)=6.0 m3濃硫酸儲罐一臺，尺寸為φ1 800×3 500 mm，由管道輸送，計(jì)量泵加壓投加。選用計(jì)量泵兩臺（一用一備），其性能為=100-500 kg/h，=5 bar，=0.75 kW。

濃硫酸加藥間設(shè)安全洗眼器、洗手池，地面、地溝及設(shè)備基礎(chǔ)均做花崗巖防腐處理。

二氧化氯投加：為抑制系統(tǒng)中微生物的繁殖，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)投加二氧化氯作為殺菌劑，投加量按1.0 mg/L計(jì)。選用二氧化氯投加裝置三套，二氧化氯發(fā)生器產(chǎn)量為20 kg/h（有效氯），二用一備，三套共含鹽酸卸料泵、鹽酸原料罐、氯酸鈉原料罐、酸霧吸收器、氯酸鈉化料器（含化料泵）各一個。每套配鹽酸計(jì)量泵、氯酸鈉計(jì)量泵各一臺。每套配鹽酸計(jì)量泵、氯酸鈉計(jì)量泵各一臺。鹽酸原料罐=10 m3，材質(zhì)為鋼襯膠，氯酸鈉原料罐=10 m3，材質(zhì)為鋼襯膠，酸霧吸收器2 000×1000×1 300 mm，材質(zhì)為PVC。

循環(huán)水系統(tǒng)監(jiān)測：為實(shí)現(xiàn)對循環(huán)水系統(tǒng)的不間斷監(jiān)測，循環(huán)水站設(shè)智能監(jiān)測換熱器系統(tǒng)1套，以便對工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)傳熱面上的腐蝕、結(jié)垢、污垢狀況進(jìn)行監(jiān)測，同時對循環(huán)水冷卻水的pH、電導(dǎo)率、濃縮倍數(shù)等參數(shù)進(jìn)行常規(guī)檢測，適時掌握實(shí)際生產(chǎn)的運(yùn)行狀況下水穩(wěn)藥劑的效果，及時調(diào)整藥劑的投加，以確保生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。系統(tǒng)設(shè)監(jiān)測換熱器1臺，以低壓蒸汽熱介質(zhì)，其尺寸為2 000×1 000×1300 mm。

加氯加藥間、監(jiān)測換熱器間等輔助用房與循環(huán)水泵房合建。加藥點(diǎn)設(shè)在吸水池與集水池。

4.5 系統(tǒng)補(bǔ)充水

本循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水由回用水和原水兩種水源組成，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)按=5計(jì)，補(bǔ)充水量為706.8~881.7 m3/h ，其中回用水補(bǔ)給量為471.2~587.8 m3/h，原補(bǔ)充水量為235.6~293.9 m3/h。回用水補(bǔ)充水量由廠區(qū)回用水管網(wǎng)供給，由電動閥門通過水位自動控制。原水由廠區(qū)原水管網(wǎng)供給，由電動閥門通過水位自動控制。

4.6 系統(tǒng)排污水

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水量為141~177 m3/h，廢水池有效容積=500 m3，尺寸為：10.0×15.0×4.0 m。廢水池內(nèi)設(shè)有攪拌機(jī)。經(jīng)提升泵送入循環(huán)水站外的回用水處理站進(jìn)行處理后回用。選用潛污泵3臺（二用一備），單臺流量=150 m3/h，=40 m，=55 kW。實(shí)現(xiàn)全自動控制。

4.7 原料消耗

循環(huán)水場原料消耗見表1所示：

表1 原料消耗表

5 自動控制

（1）冷卻塔風(fēng)機(jī)現(xiàn)場手動啟停，遠(yuǎn)程DCS停；

（2）循環(huán)水泵現(xiàn)場手動啟停；

（3）旁濾系統(tǒng)現(xiàn)場PLC控制，可現(xiàn)場手動啟停所有設(shè)備、開關(guān)所有自動閥門；

（4）加藥系統(tǒng)所有設(shè)備現(xiàn)場手動啟停，遠(yuǎn)程DCS自動啟停；

（5）排污泵現(xiàn)場手動啟停，DCS遠(yuǎn)程自動啟停。

6 系統(tǒng)未來優(yōu)化方向

（1）如何更好解決溶垢、集垢清理、殺菌滅藻和防腐降氯等工作[2]；

（2）如何優(yōu)化設(shè)計(jì)冷卻塔，使塔處理能力提高，降低塔的阻力，增加氣流分配的均勻性[3]；

（3）循環(huán)水場節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，比如蒸汽回收技術(shù)等；

（4）循環(huán)水場大數(shù)據(jù)精細(xì)化管理技術(shù)，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，降低電耗；

（5）高效節(jié)能水質(zhì)除鹽技術(shù)，提高系統(tǒng)濃縮倍數(shù)，減少補(bǔ)充水量和藥劑投加量。

［1］《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50050-2007.

［2］王永海.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化[J].中國化工貿(mào)易,2013,12(12):152.

［3］潘霞.冷卻塔的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 中國化工貿(mào)易,2013,12(12):162.

Design of Circulating Cooling Water System for a Coal Chemical Industrial Park

1,2

(1. Poten Environment Group Co., Ltd., Beijing 100082，China；2. Department of Computer Engineering, Langfang Yanjing Polytechnic College, Hebei Langfang 065200, China)

At present, the circulating cooling water system has been widely applied in various industries. In this paper, the circulating cooling water system in a coalchemical industrial park was introduced. The technological parameters, process flow and auto-control technology of the system were described ,and the optimization ways for the system were put forward.

circulating cooling water; technological parameters; auto-control technology; system optimization

TQ 085+.4

B

1004-0935（2017）04-0381-03

2017-02-22

周棟（1984-），男，工程師，碩士，北京市人，2009年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，水污染控制工程：從事水污染控制技術(shù)工作。