工業循環冷卻水系統安全與節能設計分析

冉學良 柳軍紅 呂雯靜

摘 要：在工業生產的過程中，工業循環冷卻水系統的運行對于整個的生產發展起著非常關鍵性的作用，本文將對工業循環冷卻水系統構成原理以及系統在安全與節能方面的設計思路進行分析研究，并制定出相應的優化設計方案，希望能夠對后期的工業生產循環冷卻水系統的節能與安全方面的設計優化改良提供一些參考資料。

關鍵詞：工業循環冷卻水系統；安全與節能；優化設計

工業的循環冷卻水系統，整體是由冷卻塔、風機、單級雙吸式離心泵、旁濾系統和監測換熱系統等幾個部分所組成。整個系統的操作流程為，首先依靠離心泵把涼水塔池里面的水打到進行生產的車間的換熱器內，換熱器就可以通過涼水塔池內的水進行及時有效的降溫工作，之后循環一圈回來的水就可以在單級雙吸式離心泵的泵壓作用之下直接流到塔頂部位，然后以橫流式以及逆流式的冷卻塔對它進行降溫，反復的這樣進行循環作業，水就在這個不斷循環的過程中進行循環冷卻的作用。

1.循環冷卻水系統的節能技術

由于循環冷卻水系統存在不同的工作原理、控制方式以及設備的制作安裝工藝等方面，因此循環冷卻水系統就會產生不一樣的節能技術。變頻調速控制主要是在系統控制優化的角度進行，水泵節能是從設備的設計以及制造改善來進行，水動能冷卻塔是對管網中的水動能的余量來進行充分的二次有效利用。以下將針對三種技術進行簡單描述。

1.1變頻調速控制技術

通過在對驅動水泵的電機進行系統變頻調速技術，就可以實現流量調節以及替代控制閥的功能。通過使用變頻調速控制節能的技術，具有以下幾個優勢：第一，通過對變頻調速的速度進行調整能夠全面實現工業生產的需求量，還不會產生額外的損耗，非常節能環保；第二，系統的電機完全存在于一個空載的環境下，這樣就能夠對啟動電流進行有效降低，還能夠減緩電機、電纜等的沖擊力，從而對電機的壽命進行延長；第三，對軸承的磨損力進行降低，對設備的成本進行維護；第四，全過程進行機器自動化操作，人力勞動的到緩解。

1.2高效節能水泵技術

依靠水泵進行節能主要就是通過對水泵的運行效率進行提高之后，使之能夠與同樣的送水量所產生的能量消耗一樣，就可以降低對能量的消耗。結合這一原理，工業企業可以通過設計葉輪，這樣就能夠對流體在泵體的內部所形成的運動阻力進行有效的減少，使之在流量與揚程不改變的前提下，就可以對系統的損耗進行降低，從而全面提升循環冷卻水系統的節能空間，

1.3水動能冷卻塔技術

一般情況下，傳統結構的冷卻塔是通過電動機來實現對驅動冷卻塔的風機，這樣的話依靠風機進行抽風，就可以使進塔水快速進行冷卻與散熱功能，之后由水泵進行施壓就會將冷卻水進行第二次運輸，進入到設備中去。不斷的循環往復，就實現了反復的冷卻水利用效果。而作為新興水動能冷卻塔技術，主要是以水輪機對傳統的電機進行全面取代，當水輪機取代了電機之后，所產生的風機動力源就能為冷卻塔的工作進行富余流量以及富余揚程的提供。

2.工業循環冷卻水系統安全與節能問題以及設計思路

2.1工業循環冷卻水系統的安全問題以及設計思路

2.1.1工業循環冷卻水系統的安全問題

在對工業企業進行循環水系統的調查與分析過程中，可以看出在現階段，循環水系統方面存在以下幾個方面的問題。第一，在進行水流的輸送時候，經常會出現有水流對管壁進行激蕩的情況，這主要是因為當水流與壓力之間出現不平衡和法蘭對水的傳輸進行不停的阻隔所造成，會出現這種現象與冷卻水在流動中是否穩定有關系，對于循環冷卻水系統來說屬于設計上的問題，在進行對管線布置的過程中，出現布局不合理就會形成管徑不一致，當水流進行激流后就會導致設備水頭出現損失以及水力變得失衡。第二，冷卻塔效果差。當冷卻塔的冷卻效果變差的時候，會造成安全事故的發生，這主要就是因為在對水系統的管線材料進行選購的時候所選擇的材料不合適以及冷卻塔安裝的位置不合理，就會形成進水處發生阻擋影響出水處的水流，當出水處的水流變得不平衡后，冷卻塔的受水量就會負荷增大，水流變急之后對管壁進行沖擊力，時間久了就會出現安全事故。

2.1.2工業循環冷卻水系統的設計思路

對于工業循環冷卻水系統來說，整體的系統屬于一個共同的系統，它們在進行作業運行的過程中，是共同對一個水泵進行加壓使用，這就意味著，在最初的運行過程中，所有的設備壓力時一樣的，當所有的壓力相同的時候，各個系統的運行水壓就會一樣。因此，在進行設計的時候，可以對水頭的損失進行有效調整，這樣就能夠使設備與設備之間的壓力找到一個最佳的平衡點。

2.2工業循環冷卻水系統的節能問題以及設計思路

2.2.1工業循環冷卻水系統的節能問題

現階段，我國的工業循環水當系統設置到一個固定的所需參數之后，就不會再對數據進行有效的維護工作，因此，為了對循環用水的穩定性進行可靠的保障，就需要對循環水的冷卻效果進行最大發揮。但是冷卻在一年四季的不同階段要進行不斷的一個調整，如果在一年的任何季節都進行同樣參數進行冷卻，就會造成水資源的浪費。另外，當冷卻塔內出現氣水分配的系數不平均現象也會對資源進行反作用力，造成水資源的極大浪費。

2.2.2工業循環冷卻水系統的設計思路

根據整個循環冷卻水系統的實際情況，然后進行科學的設計，對系統增加氣水比，這樣就能夠有效的增強冷卻塔的冷卻能力。

3.工業循環冷卻水系統的優化設計方法

3.1冷卻塔

通借助于冷卻水的溫差來重新設定氣水的比重，然后進行最合適的優化方案。

根據表1的氣水比，來進行對冷卻塔熱力值的計算。假設氣水比在不一樣的情況之下，然后進行計算出循環冷卻水系統的填料特性數值，再根據空氣的溫度等，最終計算出冷卻的數值，就可以得到冷卻水的熱力值。同時，在計算出熱力值后，還要對出風損失水率進行確定。

3.2生產設備的冷卻水系統

根據計算公式對循環水流量的優化方法進行計算：M=Qh/C.△T，公式中，M代表循環水流量，C代表水的比熱容，△T代表冷卻水的升溫量。

3.3管路設計與設備選型

對管路的路線進行合理規劃與布置，然后進行基本線路的規劃，在這個規劃路線的過程中對于系統路線的規劃盡可能的進行同程系統的規劃，另外，在對管材設計的材料選擇方面，一定要選擇那些非常耐受沖擊以及能夠很好進行熱脹冷縮耐受力的材料，在材料的選擇上，可以多選擇無縫的鋼管和鍍鋅管。

結束語：

對于化工企業來說，在進行生產的過程中，所需要用到的循環水量非常的大，但是在現階段而言，在對循環水進行使用的過程中，因為存在的諸多問題，導致整體的浪費還比較的嚴重，對于水資源的安全與節能方面設計還不是很完善，這就需要化工企業能夠結合自身的需求，依靠管線控制流量的方式方法來進行對工業循環冷卻水系統的整體節能與優化，這對于提高循環冷卻水系統的安全、節能以及穩定有著重要的推動作用。