工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全與節(jié)能設(shè)計對策

李連霞

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的化工企業(yè)的發(fā)展也有了很大的進步。循環(huán)水在現(xiàn)代工業(yè)中使用廣泛，水作為比熱容相對較大并且來源豐富價格便宜的降溫資源，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。以化工企業(yè)為例，對其在工業(yè)生產(chǎn)過程中的冷卻水系統(tǒng)的基本構(gòu)成和原理進行詳細的論述，并且細致分析了當(dāng)前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中安全與節(jié)能方面存在的問題，根據(jù)目前的現(xiàn)狀對相關(guān)的設(shè)計制定相應(yīng)的對策，并且根據(jù)各項參數(shù)指標(biāo)提出具體的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng);安全;節(jié)能設(shè)計對策

一、工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)構(gòu)成及原理

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由單級雙吸式離心泵，冷卻塔，風(fēng)機，旁濾系統(tǒng)，以及監(jiān)測換熱系統(tǒng)等部分構(gòu)成。通過離心泵將涼水塔池中的水打到生產(chǎn)車間的換熱器中，從而給換熱器將溫，然后循環(huán)回來的水在泵壓作用下流向塔頂，再通過橫流式和逆流式冷卻塔將其降溫，如此循環(huán)往復(fù)，使水資源在不斷冷卻過程中，實現(xiàn)循環(huán)利用。

二、工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全與節(jié)能問題

（一）工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問題

通過對化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的認真調(diào)查與分析，發(fā)現(xiàn)目前工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)主要問題有如下幾個方面：①水流過程中，常會出現(xiàn)水流激蕩管壁的現(xiàn)象。造成這種原因主要是水流和壓力的不平衡以及水在傳輸過程中法蘭的不斷阻擋，這與冷卻水的流動穩(wěn)定性密切相關(guān)，根本上說是設(shè)計缺陷，管線布置不合理，管徑不一造成水流的湍流現(xiàn)象嚴(yán)重，造成設(shè)備之間水頭的損失和水力的不平衡。②冷卻塔的效果較差。冷卻塔的冷卻效果較差，容易導(dǎo)致安全事故，這通常是因為循環(huán)水系統(tǒng)管線的材料選擇不合適以及塔的位置安置的不合理，導(dǎo)致進水處造成阻礙，出水處水流不均勻，部分冷卻塔的受水量負荷過大，并且水流速度過急，對管壁造成沖擊，時間一久就容易產(chǎn)生安全事故。

（二）工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能問題

目前工業(yè)循環(huán)水通常是設(shè)定固定的參數(shù)以后就不再進行數(shù)據(jù)的維護，為了保障循環(huán)用水的穩(wěn)定持續(xù)可靠的供應(yīng)，通常是將循環(huán)水的冷卻效果達到最好，但是冷卻的目的是為了將溫度降低，在不同的季節(jié)需要不斷地進行調(diào)整，在冬季，尤其北方的冬季就不需要將循環(huán)水系統(tǒng)中的水量控制在夏季一致的水準(zhǔn)，倘若一年四季都采用同樣的參數(shù)會造成水資源的極大浪費，在不需要的循環(huán)水的情況下仍然供應(yīng)大量的循環(huán)水，導(dǎo)致資源浪費的產(chǎn)生，同時，冷卻塔內(nèi)的氣水分配系數(shù)不均也會造成能耗較高的問題，循環(huán)水不能發(fā)揮其最大的作用，反而白白地浪費水源。

三、工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全與節(jié)能設(shè)計思路

（一）工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問題

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全問題，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）水力不平衡：水力不平衡問題，一般由冷卻水系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差有關(guān)，主要體現(xiàn)在流量以及壓力不穩(wěn)定兩方面，從根源上看，在于系統(tǒng)設(shè)計不合理。管路設(shè)計不合理，管徑大小不符合系統(tǒng)需求，會導(dǎo)致設(shè)備與設(shè)備之間水頭損失增加，致使水力不平衡問題發(fā)生。（2）冷卻塔冷卻效果欠佳：冷卻塔冷卻效果差，易對系統(tǒng)的安全性造成影響，該問題一般由冷卻塔位置不合理或進出水不均勻等多導(dǎo)致，冷卻塔位置不合理，導(dǎo)致進風(fēng)側(cè)受遮擋，進出水不均勻，部分冷卻塔承受冷卻水量負荷過大，都會影響系統(tǒng)的安全性。

（二）工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全設(shè)計思路

（1）水力不平衡問題的安全設(shè)計思路：在同一系統(tǒng)中，通常采用同一水泵加壓，因此，各個設(shè)備最初壓力相同，可通過以下思路，確保系統(tǒng)運行過程中，設(shè)備的水壓相等：首先，調(diào)整水頭損失，提高設(shè)備與設(shè)備之間壓力的平衡性。其次，加大各設(shè)備的支管水頭損失，確保水壓平衡。（2）冷卻塔冷卻效果安全思路：通過計算，將冷卻水量均勻平攤到各個冷卻塔上。優(yōu)化冷卻塔布置。

四、技術(shù)改造方案基本思路與相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

（一）技術(shù)改造方案基本思路

該技術(shù)改造方案主要涉及4點要素：循環(huán)泵站、管網(wǎng)智慧閥門、終端冷卻設(shè)備以及冷卻塔。首先利用水泵水量與智慧閥門進行優(yōu)化控制，將冷卻終端溫度控制在所設(shè)定的可控制區(qū)間內(nèi);其次利用智慧閥門的打開度位置來實施智慧調(diào)節(jié)，保證各板換組的配水方面始終保持平衡狀態(tài)，將管網(wǎng)阻尼降到最低水平;第三要對冷卻水溫度進行在線檢測，對冷卻塔的智慧閥門與冷卻風(fēng)機實施全面優(yōu)化控制，保證冷卻塔的冷卻效果能夠達到最佳;第四要實施三項控制，保證水泵組的開機臺數(shù)與變頻優(yōu)化控制步驟一致;最后就是在對節(jié)能優(yōu)化運行過程進行總結(jié)，然后提出循環(huán)水系統(tǒng)整體能效優(yōu)化方案結(jié)論，滿足綜合節(jié)能目標(biāo)所有技術(shù)要求。

（二）技術(shù)改造中的相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

1.循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)與冷卻循環(huán)水系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化改造

在技術(shù)改造中要合理采用各種WECS分支子技術(shù)，例如對管網(wǎng)中的冷卻循環(huán)水量實施智能隨機改變，保證支管所對應(yīng)的水流量能夠按照循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行有效按需分配，保證系統(tǒng)在多變工況下動態(tài)水力與熱力兩項指標(biāo)實現(xiàn)相對平衡，滿足系統(tǒng)管網(wǎng)輸配能耗最小化的基本技術(shù)改造要求。最后，還要結(jié)合上位機軟件來計算分析系統(tǒng)管網(wǎng)中各個單元的換熱量指標(biāo)，對換熱量輸配能效實施全面優(yōu)化分析，保證技術(shù)節(jié)能、行為節(jié)能與管理節(jié)能三位一體化，實現(xiàn)綜合化節(jié)能控制。

2.泵閥一體智能變頻技術(shù)與終端溫控泵閥優(yōu)化改造

針對泵閥一體智能變頻技術(shù)與終端溫控泵閥優(yōu)化改造要融入多變量終端溫度解耦控制算法內(nèi)容，保證泵組實際運行效果能夠滿足技術(shù)改造方案中所提出的各項工藝要求，實現(xiàn)技術(shù)改造內(nèi)容有效動態(tài)匹配。在這里，專門為技術(shù)改造方案引入了泵閥一體化智能變頻技術(shù)，它可實現(xiàn)對水泵機組的有效輸入與輸出，保證輸入輸出功率都達到最小化水平。換言之，就是要結(jié)合化工機械設(shè)備中各個高點的實際用水情況，配合局部增加智能增壓泵，有效降低主力水泵站的實際供水壓力，滿足水力平衡優(yōu)化條件。在技術(shù)改造后，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中的單位供水量電耗也會伴隨供水壓力的持續(xù)降低而降低。

五、結(jié)語

化工企業(yè)中循環(huán)水的用量巨大，但是目前在循環(huán)水的利用方面存在瑕疵，尤其在安全和節(jié)水方面遠遠不夠，這對節(jié)水問題提出跳戰(zhàn)。應(yīng)該通過合理設(shè)置管線控制流量的方式來緩解水資源浪費的問題，工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全與節(jié)能效果，與化工廠經(jīng)濟效益息息相關(guān)，化工廠應(yīng)深入分析系統(tǒng)存在的問題，根據(jù)自身需求，對系統(tǒng)參數(shù)以及設(shè)備等進行優(yōu)化，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性及節(jié)能性。

參考文獻：

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