循环冷却水系统设计

循环冷却水系统设计（精选9篇）

循环冷却水系统设计 第1篇

关键词：冷却塔,循环冷却水,节能,节水,环保

近年来, 高端写字楼、商业综合体、星级酒店等公共建筑越来越多, 规模也越来越大, 且出于可靠和效果的原因, 其中央空调系统通常采用循环冷却水系统的水冷式中央空调系统。在大力提倡绿色建筑、节能和减排的背景下, 如何合理配置循环冷却水系统, 减少运行能耗和水耗, 减小噪音、振动及飘水的影响是我们设计上需要研究及探讨的课题。

1基本设计参数

1.1气象参数

冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度, 应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度和湿球温度相吻合, 需要采用历年平均不保证50h的干球温度和湿球温度。同时, 应了解冷却塔布置场所风环境的影响, 特别是夏季主导风向和最高湿球温度的主流夏季风向运行状态。

1.2冷幅和逼近度

冷幅即为冷却水进、出塔的温差。逼近度等于冷却塔出水温度与空气湿球温度之间的温差, 表明出塔水温逼近湿球温度的程度。

1.3循环冷却水量

冷水机组所需的冷却水量应根据热量平衡公式进行计算, 冷却水需交换的热量应包含制冷量和冷水机组本身做功所需电耗而产生的热量, 计算公式如下:

Q—冷却水量, m3/h;QK—冷凝器所需置换的热量, KW;Q0—制冷量, KW;△T—冷却水进出口温度差, ℃;K—制冷机自耗功率系统, 数值大于1, 电制冷时K可取1.25~1.30。

2选用及布置冷却塔时应考虑的主要因素

2.1湿球温度和逼近度是影响冷却塔冷却效果的重要因素。国家标准《玻璃纤维增强塑料冷却塔》GB/T 7190.1-2008 (以下简称《玻纤塔》) 中明确冷却塔标准设计工况:进水温度t1=37℃、出水温度t2=32℃、湿球温度τ=28℃, 逼近度为4℃。但每个地区湿球温度差别较大, 设计时应查找当地的气象资料并综合考虑城市热岛效应和热回流对湿球温度的影响。逼近度越小, 冷却塔的冷却效果越差。根据有关专业厂家提供的测算资料显示, 在标准工况和冷却水量不变的条件下, 逼近度下降1℃时, 冷却塔需增加80-120%电机功率或冷却塔的规模需放大18%-26%。

2.2热回流是造成冷却塔冷却能力降低, 冷却水温度升高的主要原因。造成热回流的主要因素是外界的风向及风速的变化, 冷却塔周边的墙面或防护围档, 成组布置的冷却塔组之间的热气互相干扰。

工程设计中, 应了解夏季湿球温度较高时的主导风向, 由于冷却塔背风面是最容易形成热回流的区域, 因此冷却塔的主进风方向不应与主导风向相反。冷却塔与建筑之间的距离及成组布置时塔与塔之间的距离应满足进排风量的要求。当受条件限制时, 应与专业厂家进行配合, 采取改变冷却塔的尺寸、增加风机功率或增设导风筒、导风板等措施, 如下示意图1和示意图2。

2.3应选用节水效果好的冷却塔, 常规冷却塔的耗水主要元素有蒸发损耗、风吹损耗、排污损耗。

2.3.1冷却塔主要靠接触散热和蒸发散热将水的热量传递给空气。蒸发散热时冷却水不断向空气中蒸发水份, 在标准工况时, 蒸发损耗约为冷却水量的0.78%, 此部分水消耗是冷却塔为满足热力性能的正常消耗, 当蒸发量不足时, 其冷效必然较差。影响冷却塔冷效的内部因素有:填料形式、淋水密度和气水比;有关资料规定淋水密度为:逆流塔9~10m3/m2.h, 横流塔15~17m3/m2.h。气水比指单位冷却水量所需的风量, 热力性能好的冷却塔要求的气水比一般为0.6~0.8。

填料是冷却塔的主要部件, 直接影响到冷却塔热力性能的优劣。填料的结构形式按水在填料中冷却形式可分为点滴式、薄膜式、点薄膜式。目前冷却塔大部分采用添加性能优良的防紫外光剂的改性PVC塑料淋水填料, 主要有点波、斜波、折波、人字波、梯形波、复合波等形式。《玻纤塔》明确要求冷却塔采用的填料应具有阻燃性能, 且每平米填料能承力为2.94k N。

2.3.2风吹损耗主要包括冷却塔的出风口飘水损失和进风口飞溅损失, 是衡量冷却塔技术性能的重要指标。由于冷却塔内部构造不同, 逆流塔的风吹损耗比横流塔大一些, 但《玻纤塔》要求冷却塔的风吹损耗均≤0.015%。

风吹损耗不仅影响到周边环境和补水量, 而且还影响到冷却塔的冷却能力, 风吹水耗大的冷却塔在周边环境和布置场所的影响下会增加进风湿球温度, 降低运行冷效。工程设计中, 应选用有较好的收水装置和导风百叶装置的冷却塔, 目前, 部分质量较好的冷却塔的风吹损失可控制在≤0.001%。

2.3.3为了控制循环冷却水的浓缩倍数, 避免产生水垢和保证冷却水的水质不超标, 应根据水质条件确定水质处理方式并对冷却水进行适当放空排污处理。循环冷却水系统的浓缩倍数, 补水量与排污量的关系详见表1:

注:蒸发损失率P1取0.78%, 风吹损失率P2取0.015%。

据有关资料介绍目前我国中小型冷却塔平均浓缩倍数仅为1.2~1.3, 放空量占冷却水总量的2.6~3.9%左右。国家标准《中小型冷却塔选用及安装》02S106中推荐使用的浓缩倍数为2.5~4, 放空量占冷却水总量的0.52%~0.26%, 由此可见循环冷却水系统的节水潜力很大。

2.3.4福建省工程建设地方标准《福建省绿色建筑评价标准》DBJ/T 13-118-2014第6.2.8条第2点规定:运行时, 冷却塔的蒸发耗水量占冷却水补水量的比例不低于80%, 得10分。蒸发耗水量是必要的消耗, 只有减小风吹耗水量及排污耗水量, 才可能加大蒸发耗水量占冷却水补水量的比例, 蒸发耗水量所占比例越大, 系统就越节水。

2.4应复核冷却塔的集水底盘的容积, 以防水泵运行中产生气蚀及停泵时出现溢水现象。同时, 当多塔并联运行时, 各塔集水底盘应设置连通管、平衡管或连通水槽和集水底盘高度可根据计算结果适当加高, 以避免不同运行工况时出现溢水现象。

根据经验值, 为避免水泵在运行中发生断水进气现象, 冷却塔集水底盘需储存20-30S的循环水量, 横流塔内水回流增加约20%的储存水量, 逆流塔内水回流增加约10%的储存水量。另外, 还需要考虑塔外高位管路水回流和运行时集水盘水位存在高差时的储存水量。因此, 当冷却塔集水底盘储存约50S的循环水量时, 基本能够保证冷却循环水系统的正常、可靠运行, 不发生断水进气现象。

2.5选用耗电比较小的冷却塔。部分产品为了节省成本, 采用加大冷却塔的风机功率, 造成冷却塔的风机转速高、运行能耗大、震动大、噪音大、飘水严重, 不符合节能、节水和环保的要求。《玻纤塔》要求冷却塔耗电比要小于0.035Kw/m3/h, 即在标准工况下, 处理水量200T的冷却塔电机功率应小于7k W。

2.6由于冷却塔的噪音比较大, 且一般布置于建筑塔楼屋面或裙房屋面, 因此需考虑冷却塔运行时噪音的影响, 并应满足国家标准《声环境质量标准》GB3096-2008中有关规定。不同距离点对应的冷却塔的噪音值详见表2。

当经衰减计算后的噪音仍不能满足要求时, 首先应考虑将冷却塔移至远离对噪音敏感的区域, 比如某地产企业的建造标准要求冷却塔距离建筑外墙不小于30米。另外, 可以考虑采用超低噪音冷却塔, 风机采用变频风机或双速风机, 出风口增设导风筒, 冷却塔底盘增设消声栅, 冷却塔基础设隔振装置和冷却塔周边设置吸音设施等消声技术措施。

3循环冷却水系统设计时需注意的几个问题

3.1冷却水量应根据热量平衡公式进行计算并核对产品样本中冷凝器的水量, 冷却水需置换的热量包括制冷量和冷水机组本身做功所需电耗而产生的热量。冷却水泵循环水量应适当留有5%~10%的余量, 如余量过大, 将增加管道规格及运行能耗, 不同冷却水量对应冷凝器的阻力值详见表3。考虑到设备的老化和安全系数, 冷却塔的额定水量应大于冷却水量, 建议预留10%~20%的余量。同时应对选定冷却塔的水量进行复核, 冷却循环流量不宜超过冷却塔的额定水量, 循环水量达不到额定水量80%时, 应对冷却塔的配水系统进行校核和调整。

注:QKI为样本查得的冷却水量, Hl1为样本查得的冷凝器水头损失 (夹套式一般为5~8m, 盘管式一般为10~15m) 。

3.2注意冷水机组冷凝器进出水温度的影响。国内标准工况的冷凝器进出水温度为32℃~37℃, 部分国外产品的冷凝器进出水温度为30℃~35℃, 同一台冷水机组均可在这两种工况下运行, 但国内标准工况下的制冷量较小一些。较低的进出水温度虽然利于冷水机组效率的提高, 但造成逼近度较小、冷却塔的冷却效果降低和运行费用增加。

据有关专业厂家提供的资料进行测算如下:冷凝温度降1℃, 冷水机组单位制冷量的耗功率最大约减少3%-4%。在标准工况下, 冷却水出水温度降1℃, 冷却塔型号不变时电机功率需增加80-120%或冷却塔型号需放大18%-26%。按冷却塔型号不变电机功率增加80-120%的方案, 已体现不出节能效果。按冷却塔型号放大18%-26%的方案, 冷却塔电机功耗会增加18%-26%, 但冷却塔设备初投资也会增加18%-26%, 节能效果也不明显。同时, 这两种方案在实际运行时存在着不合理工况, 逼近度过小时, 在周边环境和布置的影响下会使冷却塔冷却能力进一步下降, 实际运行冷却水温升高。因此, 在计算湿球温度27℃及以上的区域不建议采用30℃~35℃的进出水温度。

3.3据有关资料介绍, 近年来由于外界气候因素的变化, 空调系统的热负荷也不断变化, 最大负荷运行时间约占系统运行时间的5%, 且大部分时间的负荷率低于75%。因此为了使系统便于控制管理并减小运行能耗, 在冷水机组制冷量和台数确定后, 冷却循环泵和冷却塔的选型需与冷水机组进行合理匹配。比如单台650RT/h离心式冷水机组在不同配置时的理想运行能耗对比, 详见表4。

可见, 当单台冷水机组容量较小时, 可采用“一对一”控制方式, 即一台冷水机组对应一台循环水泵和一台冷却塔, 控制方便。当单台冷水机组容量较大且采用BA自控系统时, 则应考虑采用“多对一”的控制方式, 即一台冷水机组对应多台循环水泵和多台冷却塔。运行时, 根据冷水机负荷灵活调整循环水泵和冷却塔运行的台数, 可以有效地减小循环水泵和冷却塔的运行功耗。但由于水泵和冷却塔数量增多, 造价有所增加, 占用面积大, 塔群热回流可能性增大, 因此工程设计时应进行综合考虑。

在上述的常规控制系统中, 还可以对冷却塔采取变频风机、双速风机等控制方式, 进一步降低冷却塔的运行功耗, 也有效地降低运行飘水量和噪音的影响。

3.4开式循环冷却水系统中, 当多塔并联使用时, 为避免运行时水力不平衡造成集水底盘溢水, 应加大集水盘、设置平衡管或平衡水箱等防溢措施;当开式冷却塔高于冷冻机组高度达60m及以上时, 应采用后置水泵式系统;当冷却塔位于高层建筑屋面设置, 冷却水泵位于地下室设置时, 应注意并明确水泵、附件及管道的承压要求。

3.5开式循环冷却水系统必须进行水质处理, 控制由水质引起结垢、腐蚀、藻类滋生及污泥, 保证冷水机组的换热效率和使用年限。循环冷却水处理可采用物理处理法、化学药剂法、电化学法等, 工程设计中应根据水质情况选用成熟、有效的处理方法。

3.6在一些高端的星级酒店、商业综合体等场所, 中央空调水系统一般采用四管制系统, 可在冬季及过度季节同时供冷和供热。此时, 可考虑利用冷却塔直接供冷, 节省冷水机组的运行能耗。如下示意图, 当室外的湿球温度低于设定值时, 开启板式换热器上的控制阀, 同时关闭制冷机组和制冷机组冷却水进水控制阀, 由冷却塔直接进行供冷, 如下示意图3。

注:实线示意冷却水管路, 虚线示意冷冻水管路。

冬季及过渡季节由于室外温度较低, 含湿量也较低, 已经不需要利用低温的冷冻水进行除湿, 因此可与空调专业配合适当抬高冷冻水温以充分利用冷却塔进行供冷。但由于冷却塔在冬季及过度季节运行, 室外温度较低, 需预防结冰带来的危害。

4结语

由于水冷式中央空调系统比风冷系统具有更高的能效比优势, 因此常常成为建筑空调系统的首选, 而循环冷却水系统作为建筑空调系统的重要组成部分, 是建筑节能、节水和环保的重要环节。工程设计中, 我们应注意影响冷却塔热力性能的内部因素、外部条件和循环冷却水系统设计时应考虑的问题, 在保证为冷水机组提供安全、可靠的循环冷却水的前提下, 选用节水、节能、环保的冷却塔, 对冷却塔、循环水泵、冷水机组进行合理配置并采用合理的控制及管理系统, 使循环冷却水系统运行的能耗和水耗最小, 噪音影响最小, 达到节能、减排等绿色环保的目标。

参考文献

[1]上海现代建筑设计 (集团) 有限公司等.GB50015-2003建筑给水排水设计规范 (2009年版) [S].北京:中国计划出版社, 2010.

[2]北京玻钢院复合材料有限公司等.GB/T 7190.1-2008玻璃纤维增强塑料冷却塔[S].北京:中国标准出版社, 2008.

[3]住房和城乡建设部工程质量安全监管司, 中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施——给水排水 (2009年版) [S].北京:中国计划出版社, 2009.

循环冷却水系统设计 第2篇

中国是一个水资源短缺、水灾害频繁的国家，水资源总量居世界第六位，人均占有量只有2500立方米，约为世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已被联合国列为13个贫水国家之一。与此同时，国内水污染现状更是不容乐观，中国每年约有1/3的工业废水和90%以上的生活污水未经处理就排入水域，全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，符合国家一级和二级水质标准的河流仅占32.2%，污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到日益严峻的污染威胁。

石化工业废水是最重要污染源之一，具有量大、面广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点，加强石化工业废水的处理与回用，可以有效减少其对环境的危害，增加社会效益，因此目前诸多大型石化企业建设之初，就已经设计采用污水零排放的工艺路线。1污水处理方法

石化工业污水主要有含盐污水、含油污水、清净污水三种。三种污水的水质不同决定了处理方法及处理后的不同的处理方式。1.1 含盐污水处理系统

含盐污水主要包括生产装置区的电脱盐废水、废碱渣处理单元出水、污水汽提后未回用的含硫污水，化水处理站中和污水、循环水旁滤罐排污水等高含盐污水。该系列污水含盐、含油量高并且含有其它杂质，乳化严重，不易处理后回用于循环水系统，但可以作为灌溉、冲洗用水等，但也有部分企业回用作循环水补水。

同时生产装置办公区的生活污水自流入污水处理场，经泵提升后进入含盐污水系统的生化处理单元，与含盐污水混合经生化处理后排至蓄水池以备用。1.2 含油污水处理系统

含油污水主要包括生产装置区排出的低浓度生产污水和装置污染区的初期雨水。该系列污水含盐量较低、含油量少、COD浓度较低，经深度处理后主要回用作循环水补充水。1.3 清净污水处理

为了更为广泛彻底地利用各种水资源，同时降低污水处理成本，一般石化企业都设计了清污分流系统。清净污水主要包括各装置区排出的未受化学污染的水、未回收的冷凝液及装置污染区的后期雨水等，也有企业将循环水排污水归结到清净污水范畴。该系列污水经生化、过滤、反渗透、离子交换处理后已与新鲜水处理后无任何差别，完全可以达到锅炉水的补水要求，可回用作锅炉的补充水。

2、中水对循环冷却水系统的危害

含油污水经处理后回用于循环冷却水系统，中水回用后对系统最大的潜在危害在于含油污水本身处理过程中流程较长，受不可控因素影响较多，造成中水回用时水质波动频繁。如果补水中有害离子含量较高时，随着循环水的不断浓缩，这些有害离子含量将成倍增加，系统腐蚀和结垢的潜在危险增大。中水是污水经生化处理后再进行回用的，这就不可避免地使水中含有大量的微生物，再加之本身含有丰富的营养物质，因此中水是微生物繁殖的理想

第1页 环境。中水进入循环水系统后也必然会带来微生物大量生长。微生物问题是中水回用后循环水系统的另一大潜在危险。

在中水回用案例中，对循环水水质影响较大的因素有浊度、电导、油含量、硫化物、氨氮、异养菌总数等。2.1 浊度的影响

循环冷却水中的悬浮物和胶体等共同作用，形成水了浊度，是循环冷却水的重要控制指标之一。循环水浊度产生的原因很多，包括补充水带入的泥沙、难溶解盐类、有机物、腐殖质，以及空气中的粉尘等等。浊度过高，会给系统带来较大的危害，譬如大量悬浮物的沉积，胶状物质凝结成团，粘附在管道及换热器的表面，影响换热效果的同时，造成垢下腐蚀。另外浊度过高，在一定程度上影响了缓蚀阻垢剂的使用效果，并且浊度还为微生物提供了温床，使之有了依附物，增加了杀菌的难度。2.2 电导的影响

电导率和水体中的总溶解固体（TDS）具有相关性。电导率本身反映了水体中可导电离子的多少，即总溶解性固体的多少，但两者呈非线性关系。但根据经验，其电导率乘以0.67，其值基本可以反映总溶固的多少。

回用水的电导率一般都较新鲜水高出很多，补进循环水系统后，随着浓缩倍数增高，循环水的电导率会快速攀升，并且可能达到4000µs/cm以上。电导率高反映出水中可导电介质多，容易引起设备腐蚀的离子增多，从而促进设备腐蚀。2.3 油含量高的影响

循环水中的油含量过多，一方面容易粘附在设备表面，同时吸附其它杂质，影响换热效果；另外可以为微生物提供营养源，促进微生物的大量繁殖；再者当油污粘附在设备表面时，影响缓蚀剂阻垢剂与设备表面的作用，降低了缓蚀阻垢效果，所以当回用水中油含量高时，随着浓缩倍数的提高，油含量浓度将成倍增加，影响了设备的稳定运行。2.4 硫化物及氨氮的影响

硫化物及氨氮高的主要负面影响为促进设备腐蚀。硫化物是腐蚀性极强的物质[2]，当硫化物含量过高时，硫化物、铁、氢离子等相互作用形成S-Fe-H的循环腐蚀体系，加速设备的腐蚀，并且难于控制。因此各循环冷却水系统都对补水硫化物的含量提出了严格的要求，即要求硫化物含量不大于0.1mg/L。

氨氮含量高时，一方面为系统中的微生物提供营养源，另一方面表现为对金属材质（尤其是铜合金）的腐蚀。氨氮随补水进入循环水，降解过程主要为冷却塔吹脱、硝化反应、同其他微生物的同化作用、与氧化性杀菌剂作用等几个方面[3][4]。

第2页 ⑴、氨氮会在细菌的作用下发生硝化反应，产生H离子，造成循环水PH值异常波动，当补水的氨氮含量高（如15mg/L）时，有可能使水的PH值降低至5.0以下，会造成系统局部或大面积腐蚀现象。

⑵、氮、磷本身即为菌藻类生长的必需营养元素，氨氮含量高，可为细菌提供过多的营养，在适宜的温度环境中，会大量繁殖，其尸体会形成生物黏泥，附着在设备表面，影响换热的同时，又促进了垢下腐蚀现象的发生。

⑶、氧化性杀菌剂主要作用原理是活性氯的杀菌作用，而氨氮能与活性氯发生反应，生成氯胺，一方面增加了杀菌剂的用量，另一方面降低了杀菌的效果。

2.5 异养菌的影响

当补水异养菌总数高时，在循环水中因温度适宜、氧气充分、以及其他营养源的存在下，会大量繁殖，尽管可以通过杀菌剂杀灭，但其尸体容易形成生物黏泥，粘附在设备表面，影响换热器换热效果，同时容易引起垢下腐蚀。中水回用系统中，有很多都是微生物问题控制不当而引起的结垢和腐蚀问题，严重影响了设备的安全长效运行，同时降低了设备的使用寿命，增加了生产安全隐患。3 加强中水回用的日常方法

中水回用增加了循环冷却水的管理难度，但可以通过加强现场管理、优化操作等方式将中水对循环水系统危害降至最小程度。3.1 加强污水的监控

根据诸多中水回用案例的经验，多数不合格中水回用后引起的循环冷却水系统问题，其根源多在于中水微生物本身的控制不到位，可以采取如下几项技术措施进行处理： ⑴、生化池处理后的中水在进入中水储罐前，加入适量氧化性杀菌剂，以控制回用中水在补进循环水系统时余氯在0.1mg/l以上，可以有效控制异养菌总数，避免其大量繁殖； ⑵、如果中水出水色度高的话，必然造成循环水带色，且经过不断浓缩，使得循环水颜色加深，特别是在生化池出水不正常的情况下，更是如此：当出现中水带色时，应根据污水的设计流程，在监测池前投入适量的脱色絮凝剂，去除中水的色度，同时还可进一步降低中水中的COD值；当出现中水出水COD值大于60mg/L以上，可通过加大氧化性杀菌剂投加量氧化杀菌，使进入循环水系统中的COD值尽量降低一些，这一措施对控制循环水中的生物粘泥量和系统中含油量是非常重要的。

⑶、严格控制中水中的含油量指标，防止由于含油量太高造成循环水系统油泥油污物的大量

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第3页 生成，影响循环水水质。3.2 加强水处理药剂的管理

中水回用之后，一般面临着钙硬度、总碱度的提高，增加了系统的结垢风险，原有的水处理药剂配方及投加量可能已经不适应中水的要求，因此必须针对水质的变化作出相应的更改，选用阻垢效果更好的分散剂加强其阻垢效用，同时兼顾缓蚀性能的提高。同时适当加大氧化性杀菌剂的用量，保持水体中的余氯不能长时间低于0.2mg/L，最好达到0.5mg/L左右，以加强对微生物的控制。同时高浓度的余氯还对设备管道上的生物黏泥有一定的逐步剥离作用，但不能使水中的余氯长时间大于1.0mg/L，以免对系统材质造成腐蚀。3.3 加强循环水系统运行管理

中水开始回用于循环冷却水系统，不能一蹴而就，需要逐步提高中水的使用比例，在系统中实现中水的比例占单位时间内补水总量的30%，经循环水系统稳定后，再逐步提高至40%、50%、60%直至设计要求，期间要密切监视异养菌总数、腐蚀速率、粘附速率、生物粘泥量、总铁等项指标的变化情况。

中水回用操作中应尽量避免补水水质波动较大，按照设计要求保持中水和新水按照一定的比例补进循环水系统，进而避免循环冷却水系统水质波动大，维持水中各种离子的平衡状态，减少结垢和腐蚀的风险。4 结论

⑴、石化工业污水按照水质及来源不同分为含盐污水、含油污水及清净污水，中水回用主要是指含油污水回用于循环冷却水系统。

⑵、中水回用造成循环水水质的恶化，增加了循环冷却水系统的运行风险，主要体现在中水出水水质不稳定，尤其需要关注的监测指标有浊度、油含量、氨氮、硫化物、异养菌等。⑶、中水回用后，需加强中水和循环水的水质监测和管理，指定详细的控制指标，保持系统稳定，避免出现大排大补等现象。

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循环冷却水系统设计 第3篇

关键词：冷却液,集中循环处理系统,工程设计

1 概述

机床冷却液能对高速切削过程中的机床、刀具、工件起到润滑、冷却的作用，是加工设备正常工作的重要保障之一。据估计，冷却液能够占到现代加工生产成本的10%左右，因此,对冷却液的长期有效循环使用是生产制造过程中的重要一环。

在冷却液处理时，过去通常采用每台设备配置1台独立的冷却液处理设备，进行过滤循环使用。随着自动化程度的提高，冷却液集中循环处理系统出现并开始大范围使用。冷却液集中循环处理系统具有自动化程度高，冷却液质量稳定，工作环境好等优点，特别适合于加工批量大，产品变化小，自动化程度高的机械加工生产线或生产车间。比如轴承生产厂、汽车配套件行业中的发动机生产线、桥壳生产线等，这类企业都具备了上述条件。

冷却液集中循环处理系统通常使用在冷却液耗量在100m2/h以上的场合，系统本身体积庞大，同时需要整套的冷却液回流、供液系统，这就需要工厂设计人员在工程设计中配合该系统的安装、使用要求，做出合理的设计。

2 冷却液集中循环处理系统的工程设计

2.1 冷却液集中循环处理系统的组成

一套冷却液集中循环处理系统一般有冷却液回流单元、集中处理单元、循环供液单元、辅助单元4大部分。

冷却液回流单元即是将分布在车间各处的机床所排出的含有切屑的冷却液进行汇集，并统一回流至集中处理系统的一整套装置。目前主要采用的有两种形式：一种是地沟回液，一种是管道回液。

冷却液过滤单元是集中循环处理系统的核心部分，它将冷却液回流单元送过来的冷却液与切屑进行分离，干净的冷却液继续进入机床循环使用，切屑则被送出系统，实现回收。冷却液过滤单元的主要设备是过滤机，通常由粗过滤机和精过滤机组成，集中安装在处理站房内。如图1是目前使用最广泛的负压式纸带过滤机。

冷却液循环供液单元是将过滤好的冷却液再以合适的压力和流量分配给各台机床的一套装置，其主要由分配泵组和供液管路组成。

辅助单元是冷却液集中循环处理系统必不可少的一个部分，它主要实现冷却液在循环过程中的浓度监测、温度控制、油水分离等功能，满足机床的使用条件，并且提高冷却液的使用寿命。

2.2 冷却液集中循环处理系统的车间布置

2.2.1 回液地沟的布置

如前所述，回液单元主要有地沟回液和管道回液两种。管道回液与管道供液相似，本节只讨论地沟回液方式的布置。回液地沟做法是在厂房地坪上开挖一条由冷却液至处理站房的地沟，沟内安装一条U字形钢沟后，沟两侧再回填土至地坪。地沟开挖时注意要有1%～2%的坡度，使冷却液可以自然回流。冷却液回流地沟一般做成明沟，上面铺设花纹钢盖板。地沟在布置时一般要考虑如下几点：

1）地沟总路线最短。路线越长设备成本越大，且能耗也越大，对车间物流、设备布置也有一定影响。

2）尽量减少转向，转向太多容易导致切屑堵塞。

3）尽量不要横穿车间物流通道，特别是有载重车辆行驶的通道。如果一定要穿越物流通道，地沟一般改从通道下穿过，同时需向结构专业提出地面承载要求。

4）注意与厂房立柱保持一定距离，避免与立柱基础承台相碰。如图2，地沟中心与厂房立柱中心的距离L一般大于1500mm。

5）与公用地下管网进行整体规划设计，避免发生交叉。

6）考虑车间以后发展需要，尽量留有必要发展空间或考虑以后工艺调整的可能性。

2.2.2 供液管道的布置

供液单元是将冷却液通过泵组和管路系统从处理站房泵送至各台机床的设备，它的布置主要受机床位置和处理站房位置的影响。在处理站房位置和机床位置确定的情况下，管道的路线应尽可能最短，路线越长设备成本越大，且能耗也越大。供液管道的布置需考虑尽量利用建筑物的立柱、房梁、网架等结构进行支撑，其中利用厂房立柱安装管道支架是最方便的，所以设计管道时最好沿立柱沿线进行布置。同时，管道布置时需要与公用专业进行沟通，避免管道之间相互干涉。

如果冷却液回流采用管道回流方式，则是在各台设备的冷却液排出口位置设置一个小型积液槽，再用泵和管道将冷却液泵送回处理站房进行处理。整个管路系统的布置与供液管要求类似，只是需要注意不要与供液管相互干涉。

2.2.3 处理站房的布置

处理站房是设备集中放置的区域，包括过滤设备、供液泵组等。由于过滤设备、供液泵组有一定噪音，所以处理站房一般布置在车间外，布置的原则就是距离冷却液使用地距离尽量短，同时不影响厂区物流，符合建筑设计防火规范。

冷却液处理站房里面的主要设备有过滤机、供液泵组、储液箱、排屑器、压块机等。过滤机一般为长矩形，方向垂直于回液沟方向布置。排屑器、压块机与供液泵组分别布置在过滤机两端，储液箱靠近泵组布置。站房的大小B×L需考虑各设备之间应留有足够的安全操作或维修空间，一般设备相互之间距离要大于700mm。如果采用的是地坑形式的站房，则是将过滤机和供液泵组安置在地坑中，地坑大小E×F要有足够设备安装、操作空间。同时，地坑与厂房立柱之间的距离D需要与土建专业进行沟通，避免地坑与厂房立柱基础承台相碰。一般D≥2000mm。处理站房大门尺寸和出口区域大小需考虑切屑运输工具（如叉车）的进出和周转空间是否足够。处理站房设备布置见图3，处理站房剖视图见图4。

2.3 土建设计要求

2.3.1 回液地沟的土建设计

回液地沟一般由U型槽钢制成，沟的槽体均是钢板焊接而成。如图5，钢沟由钢制支架支撑，安装时需要土建专业考虑预埋铁，用于钢支架的固定。预埋铁埋在钢筋混凝土土墩里，一般3 000mm一个。钢地沟一般宽400mm～500mm，为了安装施工方便，通常土建开挖范围需要2000mm，待安装完毕后再进行回填。

2.3.2 供液管道的土建设计

供液管道的支撑一般由两种形式：一是地面支架支撑；二是利用屋梁、网架、立柱等建筑设施进行支撑。地面支架支撑需要在地面搭建钢支架，对车间物流有一定影响，所以尽量不采用地面支架，而是通过在屋梁、网架、立柱等建筑设施上安装管道支吊架进行支撑。

管道支吊架支撑需要根据供液管道布置情况，向土建专业提出支撑点的位置和相应载荷大小和方向。载荷大小可以根据所选标准规格钢管的自重加上充满液体的质量进行估算。

2.3.3 处理站房的土建设计

站房设计时需考虑设备大小和物流通道，同时留够设备安装、操作和维修的空间，如果设备太大，可考虑设备安装后再进行封顶或做墙。由于过滤设备通常质量很大，所以需要向结构专业提出地坪或地坑承载要求。

过滤设备安装地坑通常要设置预埋件，需要在设计时与设备人员沟通明确各类预埋件位置、载荷大小、回液入口位置等。地坑还必须做好防水处理，防止内渗和外渗。如果地坑的位置与厂房立柱距离小于2000mm，且无法调整时，需要向结构专业提出将厂房立柱基础承台落深到地坑底面以下，避免发生干涉。处理站房地坑图见图6。

2.4 公用设计要求

2.4.1 动力设计

冷却液集中处理系统的工作所需动力介质一般是压缩空气，压力在0.5MPa～0.6MPa，主要使用的位置在增氧装置和气动阀门处。设计时需要向设备厂家咨询具体耗量。

2.4.2 给排水设计

冷却液集中处理系统容量通常在几十立方米甚至上百立方米，所以需根据换液时一次性灌满所需的时间，来设计供水的最大流量。平时运转时冷却液会有一定的消耗，需考虑进行补水，补水流量一般设计为2t/h～5t/h即可。

使用冷却液集中处理系统可以延长冷却液的使用时间，通常可以使用1a以上。所以冷却液集中处理系统不需要经常排水，但一次性排水量较大且不可直接排入市政管道，设计时需要考虑满足能力的污水处理站房。

2.4.3 采暖通风设计

冷却液集中处理站房一般不需要进行采暖，如果厂址在北方气温很低的地方，可考虑采暖措施。

3 结语

冷却液集中循环处理系统的工程设计是一个集专业性、复杂性于一体的设计项目，设计时需要根据设备要求进行土建、公用设计，同时又要根据地形、地质、土建施工等要求来选择合适的设备方案。总之，系统的设计需要设备、土建、公用等多个专业密切配合，才能使系统达到经济、可靠的要求。

参考文献

[1]郭光中.切削液集中处理中心介绍[J].汽车科技,1997(2):6～9.

循环冷却水系统设计 第4篇

在全球化的视野下，能源问题已经成为国际政治、经济、环境保护等诸多领域的中心议题，甚至成为国际政治的中心。国家“十二五"规划提出要优化发展能源结构，火力发电仍作为我国电力结构的核心，2010年其装机容量占总装机容量的73.4％、发电量占到全国总发电量的80.8%。我国火电厂的煤耗量十分惊人，2010年全国火电机组平均供电煤耗为333 g/(kW•h)，比世界先进水平高出20～30g/(kW•h)，为此全国一年发电要多消耗标准煤约1亿t，按照2010年社会用电量和供电煤耗333g/(kW•h)计算，燃煤发电厂供电煤耗每降低1 g/(kW•h)，每年就可节约标准煤3.4×106t，具有重大的经济效益。由此可见，优化能源结构，不仅要积极优化资源利用方式，也应该大力提高能源利用效率。

人们竭尽挖掘电厂节能潜能，节能降耗主要集中在三大主机设备及其复杂系统，通过理论研究和广泛应用，已取得很大的经济效益。但长期以来对循环水系统中冷却塔缺乏足够的重视，认为冷却塔的维护较为繁重复杂。由于缺乏对冷却塔节能潜力的认识，很多电厂忽略冷却塔维护和监督，对冷却塔改造的投入不足，导致冷却塔的冷却能力降低，出塔水温偏高，凝汽器真空下降，机组经济性降低。在一定循环水流量下，冷却塔出塔水温每降低1℃，200 MW机组满负荷运行时热效率提高0.328％左右，煤耗率降低1.107g/(kW•h)，300 MW机组热效率则提高0.23％左右，煤耗率降低0.798 g/(kW•h)。目前我国火电厂的锅炉效率和汽轮机效率都已经达到90%以上，节能优化的空间已经不是很大，火电厂冷却塔冷却性能的好坏在很大程度上会直接影响电厂的经济性，如果能从对冷却塔冷却性能进行研究并对其进行节能改造，必将会带来比较明显的节能效果。

2电厂循环水系统和冷却塔概述

发电厂循环水系统及其相关设备主要包括汽轮机低压缸末级组、凝汽器、冷却塔、循环水泵、循环供水系统、空气抽出系统等组成。循环水系统是由凝汽器、冷却塔、循环水泵及相关阀门和管道组成。汽轮机低压缸末级组排出的乏汽在凝汽器中释放出汽化潜热，并将热量传递给了循环冷却水，使循环水温升高，循环冷却水在冷却塔中将其热量传递给了空气，使空气的温度升高，最终将热量释放在大气中。

凝汽器循环水入口水温将直接影响凝汽器真空，从而影响机组的循环内效 率。一般来说，循环水温越低，机组的内效率越高。而凝汽器循环水入口水温的高低与冷却塔的冷却性能关系密切。若冷却塔的冷却性能较差，凝汽器循环水的入口温度就会升高，不仅会影响机组效率，甚至会危及汽轮机运行的安全性。因此，冷却塔是汽轮发电机组重要的设备之一，其运行性能好坏直接影响电厂运行的安全性和经济性。

自从第一座冷却塔建成，至今已有百年的历史，由原始的开放式冷却塔到目前带有通风筒的冷却塔，风筒的形状也从圆柱形、多边锥形发展到当前普遍采用的双曲线型。冷却塔按通风方式分为：自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔；按热水和空气的接触方式分为：湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔；按热水和空气的流动方向分为：逆流式冷却塔、横流（交流）式冷却塔、混流式冷却塔；其他型式有喷流式冷却塔和用转盘提水冷却的冷却塔等。

空气出口钢筋混凝土塔筒收水器配水系统竖井人字柱空气入口来自凝汽器的热水接冷却水泵空气入口集水池填料

图1火电厂自然通风双曲线逆流湿式冷却塔结构图

自然通风双曲线逆流湿式冷却塔是目前国内火电厂的主流塔型，以这种冷却塔为例，它主要由通风筒、配水系统、淋水装置（填料）、通风设备、收水器和集水池六个部分组成（如图1所示）。循环冷却水由管道通过竖井送入配水系统，这种分配系统在平面上呈网状布置，分槽式配水、管式配水或者槽管结合配水三种方式。通过喷溅设备将热水洒到填料上，经填料层后成雨状落入集水池，冷却后水被抽走重新使用。塔筒底部是进风口，用人字柱或交叉柱支承。冷空气从进风口进入塔内，经过填料下的雨区，流过填料和循环水进行热交换，通过收水器后从塔出口处排出。3电厂循环水系统各相关设备特性及其数学模型

凝汽器的真空对机组的经济性影响很大，其与环境温度、凝汽器特性、汽轮机负荷、循环水系统的水力特性等因素构成了一个复杂的系统。凝汽器内的压力降低，会使汽轮机中的可用焓降增大，从而增大汽轮发电机组的功率，但是循环冷却水量会增加，从而增加了循环水泵的耗功。汽轮机功率的增加值与循环水泵多消耗电能的差额为最大值时的真空称为机组的最佳真空。汽轮机组在最佳真空下运行的发电量最大，因此从本质上来讲就是寻求机组的最佳真空。首先应该建立优化运行的数学模型，然后给出其约束条件，运用优化理论和算法最终求得系统的最佳运行方式。

模型的优化目标是汽轮机的发电功率与循环水泵的耗电功率的差值为最大。

首先要对优化运行中所涉及到的汽轮机特性、凝汽器特性、循环水泵特性和管道阻力特性分别建立数学模型，得到优化运行的目标函数；通过其约束条件，从而最终得到循环水系统优化运行的数学模型。在发电厂运行时，循环水系统及其相关设备的运行特性是相互影响、彼此耦合的。

3.1汽轮机特性

汽轮机特性可以表述为当机组的其它设备运行参数一定时，在某一新蒸汽参数和流量下汽轮机组输出功率和排汽压力之间的关系，通常称之为汽轮机微增功率曲线。汽轮机的微增功率pt用下式表示:

ptf(p0,t0,D0,pk)

（3-1）

式中：p0,t0,D0和pk分别表示为主蒸汽的压力（kPa）、温度（℃）、流量（kg/s）和凝汽器压力（kPa）;汽轮机微增功率随凝汽器压力变化曲线是机组循环水系统进行优化，并判定机组是否运行状况好的重要依据。

3.2凝汽器特性

凝汽器特性可表述为凝汽器压力与循环水入口温、循环水流量及汽轮机排汽量之间的关系，即：

pkf(tw1,Dw,Dc)

（3-2）

式中：tw1,Dw和Dc分别表示为循环水入口水温、循环水流量和汽轮机低压缸排气量。

凝汽器内的蒸汽压力可由与之相对应的饱和蒸汽温度ts来确定，一般用pk表示，根据凝汽器热平衡及换热条件可知，蒸汽凝结温度ts为：

tstw1tt

（3-3）式中: tw1、t和t分别表示循环水入口水温、循环水温升和凝汽器端差（℃）；

假设不考虑凝汽器与外界空气之间的换热，则排汽凝结放出的热量就等于循环冷却水带走的热量，由热平衡方程式:

DC(hchc)Dwcp(tw2tw1)

（3-4）

DC(hchc)520DC可得：ttw2tw1

（3-5）

DwcpDwt根据传热方程可得：

tekAc/(cpDw)1 其中：k为凝汽器总体传热系数，Ac为凝汽器的冷却面积，cp为循环水的定压比热，hc为汽轮机排汽的焓值，hc为凝结水焓值。

求出ts后，可根据下面经验公式求出凝汽器压力：

ts1007.46pk0.00981()

（3-6）

57.66由此可见，凝汽器压力pk可以说是饱和蒸汽温度ts的函数，也可以说是循环水入口温度tw1和循环水流量Dw的函数，因此在不同的tw1和Dw下可以求出一系列pk值。

3.3循环水泵特性

循环水泵作为提供循环冷却水的重要动力机械，循环水泵本身的运行方式决定着循环水流量的大小，循环水泵耗电功率越大，循环水量也就越大。循环水泵特性可以表示为循环水泵耗电功率与循环水量之间的关系，即：

ppf(Dw)

（3-7）

3.4冷却塔特性

冷却塔是实现低温放热的最终设备，它能否将循环水热量及时释放到大气中，是保证排汽压力稳定的重要环节，它通过出塔水温(即循环水入口温度)影响凝汽器压力，进而影响机组的经济性。冷却塔运行性能的优劣直接体现于冷却塔出口水温tw1(即凝汽器循环水入口温度)。目前，冷却塔热力计算比较普遍的计算方法是焓差法，利用焓差法可以计算出冷却塔出口水温。

其基本公式为:

N(tN()

（3-8）w1)

tw2cphhtw1dtAm

（3-9）

其中，N()为冷却塔所具有的冷却能力，表示在一定淋水填料及塔型下冷却塔所具有的冷却能力，它与淋水填料的特性、构造几何尺寸、冷却水量等有关。表示冷却塔的冷却能力越大；N(tw1)冷却数越大，N(tw1)为冷却塔的冷却任务数，它与气象条件等因素有关，与冷却塔的几何构造无关，N(tw1)越大，说明冷却塔的冷却任务越重。tw2和tw1分别为冷却塔进出口水温；h为饱和空气的焓；h为湿空气的焓；cp为循环水的比热；是空气与水的质量比；A与m由试验确定。

根据工程实际与经验，可由下式求得：

3.6vmAmmDW

（3-10）

式中vm为塔内气流的平均速度，m/s；Am为淋水面积；m塔内气流的平均密度，kg/m3；DW为循环水流量。（3-8）式左边为：

N(tw1)tw2tw1cpdt

（3-11）hh（3-11）式采用辛普逊积分法来计算可以简化为：

N(tw1)cpt6[141]

（3-12）h2h1hmhmh1h2h1，hm，h2分别表示进塔空气、平均状态空气及出塔空气的比焓，kj/kg；h1、hm和h2表示空气温度分别为进塔水温、平均水温及出塔水温时饱和空气比焓，kj/kg。ttw2tw1。

进而可得出冷却塔出塔水温（即循环水入口温度）tw1即：

6Amtw1tw2

（3-13）

141cp()h2h1hmhmh1h23.5循环水冷却系统冷却特性对机组经济性的影响

根据电厂循环水系统各相关设备特性及其数学模型，可以建立汽轮机的发电功率与循环水泵的耗电功率的差值为最大值的优化目标函数模型。其数学模型如下：

Maxptpp

Maxf(p0,t0,D0,pk)f(Dw)

（3-14）

如果主蒸汽压力p0、温度t0和蒸汽流量D0不变的情况，同时不考虑环境温度的变化，那么机组的效率只与凝汽器背压pk有关，对于电厂发电效率来说，还与循环水泵耗电率有关，而循环水泵耗电率与循环水量有关，如果循环水量也不变，那么整个电厂效率只与凝汽器背压pk有关，而凝汽器背压pk是循环水入口温度tw1和循环水流量Dw的函数。

520Dc520Dc100kAc/(cpDw)DwDw(e1)pk0.00981()7.46

（3-15）

57.66由3-14式和3-15式可知，初参数一定时，影响机组发电效率只与循环水流

tw1量和出塔水温有关。循环水冷却系统冷却特性发生改变时，机组效率会与设计时发生偏离，产生一定的损失。单位质量蒸汽在汽轮机里少做的功为：

（3-16）

式中：ps,ts分别为设计时背压和背压时工况下的饱和温度，pk,tks分别为偏离设计工况时的背压压力和相对应的饱和温度。循环水冷却系统影响机组经济性的因素为循环水流量和出塔水温。

当循环水量增加，有利于凝汽器侧热交换，提高汽轮机的效率，但是会增加循环水泵耗功率，对于循环水冷却系统冷却塔来说，当出塔口处空气的相对湿度未达到饱和时，循环水量增加会使出塔空气逐渐趋于饱和，此时继续增加循环水量，过量的热水放出的热量就无法被空气吸收，出塔水温反而会升高，降低机组的经济性。

由3-15式可以看出循环水入口温度越高流量越小，凝汽器压力就越高，机组经济性就越差，如果其它条件不变的情况下，冷却塔出口水温升高1℃对机组经济性的影响如表3-1所示。

表1 出塔水温升高1℃对机组经济性的影响

机组容量/MW 机组负荷/MW 效率降低/% 煤耗率增加/（g/(kwh)）热耗率增加/(kJ/(kwh))煤耗量增加（t/年）

904

1550

1676

1808

1940

30.28

32.44

23.39

21.63

13.54

125 0.31 1.033

200 200 0.328 1.107

300 300 0.23 0.794

350 350 0.242 0.738

600 600 0.21 0.462

根据表1的数据，出塔水温每升高1℃，对于300MW机组而言，每年多消耗标准煤1676吨，按照标煤平均价格为1000元／吨计算，每年运行费用增加160多万元人民币。截至到2011年底，全国总发电装机容量已经超过9亿kW，如果按9亿kW计算，出塔水温每升高l℃，如按300MW机组计算，可导致每年运行费用增加20.8亿元人民币，可见出塔水温的升高，造成的经济损失是相当可观的。

4结论

循环冷却水系统剩余能量的利用方法 第5篇

从国家发改委公布的1400家高能耗企业名单中发现, 除部分水泥制造企业以外, 90%以上的企业都大量使用这种机械通风式冷却塔, 而平均每家企业的用量又都在10万吨以上。照此保守估算, 仅上述1400家企业中, 传统冷却塔的总量就在1亿3千万吨左右, 因此仅冷却塔一项每年的能源消耗量非常巨大。并且传统的机械通风冷却塔还存在不环保、系统故障点多、维修保养困难且费用高等缺点。

二、冷却塔循环水系统存在剩余能量

经过大量的实践调查发现, 全国大多数冷却塔内的循环冷却水, 其出口一般都具有一定的富余压力 (6~16m) 。原因是目前我国冷却塔的国家标准只体现在降温的温差及噪音方面, 而使用和设计单位为确保温降效果, 往往刻意加大水泵和风机的功率, 在设计和选型时都将余量放得过大, 从而使冷却塔的用户付出了巨大的代价。如果不对这部分能源加以利用, 这些富余能源就白白地被浪费掉了。

目前, 有些研究者开始关注这部分剩余能量, 出现了较好的利用方法。下面将对这些方法加以研究。

三、冷却塔循环水系统剩余能量的利用方法

目前, 我国出现了能利用冷却塔循环水系统剩余能量的水动力能却塔, 即去除电动机, 利用水轮机来回收循环水系统中的能量, 驱动冷却塔中的风机, 从而达到节能的目的。

3.1双击式水轮机驱动装置。

有些开发者以发电用的双击式水轮机为基础经过适当改造, 把无压式水轮机用到冷却塔的有压管路中, 并且立式安装。因双击式水轮机正常情况下需要卧式安装, 且工作在无压系统中, 当改为立式安装并在有压系统工作时, 不能有效地达到双击目的且尾水涌动对转轮造成阻碍, 效率较低出力小, 且产生很大振动和噪音。但结构简单、性能稳定、安装维护简单、成本低, 所以仅适合于小型冷却塔。

3.2普通发电用混流式水轮机驱动装置。

一些厂家把普通发电用混流式水轮机直接用到冷却塔上驱动风机, 由于水轮机参数与风机不匹配, 使装置效率低, 难以达到风机额定转速。

3.3管道式水轮机驱动装置。

以峨眉山市兴建水轮机厂为代表的业者使用管道式水轮机 (轴伸贯流式水轮机) 水平布置, 并采用减速机再变速的同时把水平转矩变换为垂直转矩驱动冷却塔风机。这种装置虽然效率较高, 但需要装减速机。

3.4冷却塔专用超低比速混流式水轮机。

有开发者深入研究了冷却塔循环水系统特点, 设计出了冷却塔风机驱动专用超低比转速混流式水轮机。有效解决水轮机转轮与冷却塔的水流系统及风机参数相匹配, 减少噪音与振动的问题, 其结构独特, 具有超低比转速和超低单位转速, 水流能量充分利用, 高效转换, 有良好的稳定性, 在数百个工业冷却塔水动力的改造实践中证明了这种水轮机的巨大经济和社会效益。

四、结论

实践证明冷却塔专用超低比速混流式水轮机是利用冷却塔循环水系统中剩余能量的较合适的方式, 目前已经得到了较为广泛的应用。

参考文献

[1]段开创.工业冷却塔用水轮机的开发研究[D].华北水利水电学院, 2009, 4.

中水在循环冷却水系统中的应用 第6篇

我国的水资源人均占有量排到世界第88位, 仅占世界人均占有量的1/4, 被视为全球13个人均水资源最贫乏的国家之一, 但却是工业耗水大国, 工业用水量逐年增加, 工业用水量特别是取水量的快速增长, 加剧了水资源供需矛盾。从国外工业企业的用水情况看, 大幅度提高污水回用率是发达国家解决水资源供求矛盾的主要方法之一。所以将排放的生活污水、工业废水经回收、处理后达到循环冷却水补充水的水质标准, 用于循环冷却水系统是降低工业用新鲜水量的有效手段之一[1]。该车间循环冷却水系统以前以滦河水作为补充水源, 消耗新鲜水量约205.7×104/a (0.56×104/d) 。天津公司“十二五”计划完成后, 滦河水的使用量要从0.6×104/d~1.0×104/d减少到0×104/d~0.3×104/d。为了实现降低新鲜水使用量的目标, 将污水回用水和市政中水引入循环冷却水系统, 减少新鲜水的使用量。同时根据系统补充水水质特点, 制定了水处理方案, 从实际运行情况表明, 系统运行良好, 水质稳定且降低了药剂成本。

2 中水回用的概念

中水, 即为再生水, 是指工业废水或城市污水经过二级处理和深度处理后供作回用的水。当二级处理出水满足特定回用要求, 并已回用时, 二级处理出水也可称为再生水[2]。

中水回用, 可以很好的节约用水, 增加经济、社会、环境效益, 达到了可持续发展的要求。中水的水质是根据用途的不同而有不同的要求。用作工业冷却水的水质, 应执行《循环冷却水用再生水水质标准》 (HG/T3923-2007) , 以及《工业循环冷却水处理设计规范》 (GB50050-2007) 的规定。

3 中水回用方案

3.1 水质指标

3.1.1 污水回用装置采用MBR+CRP处理工艺, 出水指标见表1。

3.1.2市政中水为外购水源, 采用双膜法+阴阳床+混床处理工艺, 水质指标见表2。

3.1.3 新鲜水以滦河水作为水源, 采用混凝、沉淀、过滤、消毒处理工艺, 产水水质指标见表3。

3.2 制定中水回用方案

由于循环冷却水系统引入中水, 使补充的混合水水质发生了较大变化, 对水质控制带来一些诸如混合水中硬度相对较低, 水质具有很强腐蚀趋势;在提高浓缩倍数后, 腐蚀和结垢的平衡难度增大;浓缩倍数提高后, 系统停留时间增长, 药剂的耐氧化和抗分解要求增加;中水中残留的有机物促进系统内微生物增长等问题。真对循环冷却水系统水质控制的难点, 水务部组织相关药剂服务商根据三种水源的水质情况, 合理的制定了系统补充的混合水中三种水源的比例分配和水处理方案的制定工作。

3.2.1 混合水中三种水源比例分配

中水引入循环冷却水系统后, 为了避免补水水质过软, 保留了部分新鲜水。结合三种水源的水质特点, 对混合水中市政中水、滦河水以及污水回用水的比例进行了规定, 春秋水质比例为市政中水:滦河水:污水回用水=160∶10∶80, 夏天比例为市政中水:滦河水:污水回用水=210∶10∶100, 冬天比例为市政中水:滦河水:污水回用水=120∶10∶70。通过合理的比例分配保证了补充的混合水水质指标达到规范的要求, 水质指标见表4。

3.2.2 制定水处理方案

中水引入循环冷却水系统后, 根据补充的混合水水质, 循环冷却水处理重点需要平衡腐蚀和结垢, 尤其是防止高温区结垢和点蚀问题。浓缩倍数提高后, 系统停留时间增长, 需要考虑药剂耐分解耐氧化和较长的半衰期才能保证药剂的阻缓性能。同时需加强对系统内微生物的控制。为此, 水务部会同药剂承包商制订了高浓缩倍数下低磷水处理方案。

(1) 缓蚀阻垢方案

循环冷却水处理要解决的重要问题之一就是腐蚀和结垢的控制。由于中水含有新鲜水中没有的COD、BOD、NH3-N、悬浮物、硫化物等杂质, 这些因素在很大程度上增加了中水的腐蚀趋势。根据系统补充的混合水水质计算, 当浓缩倍率为8倍以上时, 朗格利尔饱和指数LSI在1.5左右, 系统具有结垢趋势[1]。所以解决腐蚀结垢问题是系统能否稳定运行的关键。

采用阻垢分散剂和缓蚀剂的缓蚀阻垢方案, 并根据水质和运行参数筛选并确定了药剂配方, 运行方式采用根据排污水量连续投加。

阻垢分散剂是耐氧化的低磷阻垢缓蚀剂的增效复配产品, 药品中所含聚合物分散剂, 克服了传统冷却水处理所常发生之结垢问题, 饱和碳酸钙指数LSI可达2.5。具有稳定性好, 耐氧化, 不易分解, 适合于循环水高浓缩倍数操作等特点。该产品能够在给定的条件下, 以较低的磷量达到最优效果, 在碱性条件下它能有效抑制碳钢和不锈钢的腐蚀。

缓蚀剂是一种含磷锌盐等复配的液态产品, 可适用于严苛的水质环境中, 可确保系统在半衰期长、高浓缩倍数以及其它恶劣条件工况下的正常运行, 形成的锌保护膜对碳钢有良好的控制。

混合水中含量有一定的碱度, 在正常的条件下, 循环水不需要补充碱度。当水质变化过大或外界排水量大, 系统碱度低于控制指标时, 需要向系统内补充Na HCO3, 使循环冷却水系统中的碱度保持在120 mg/L~245 mg/L, p H值保持在8.0~9.2。

混合水中含有一定的钙硬度, 但回用的中水会有波动, 当系统钙硬度低于控制指标时, 需要向系统内补充Ca Cl2, 使循环冷却水系统中的钙硬度需保持在120 mg/L~400mg/L。

(2) 微生物控制方案

冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类。大量细菌分泌出的黏液像粘合剂一样, 能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起, 形成生物黏泥。黏泥积附在换热器管壁上, 除了会引起腐蚀外, 还会使冷却水的流量减少, 从而降低换热器的冷却效率;严重时, 这些生物黏泥会将管子堵死, 迫使停产清洗。所以循环冷却水系统中微生物的控制至关重要, 最有效和最常用的的办法是向冷却水系统中添加杀生剂来控制微生物的生长, 从而控制冷却水系统中的微生物腐蚀和微生物黏泥[5]。

由于引入循环冷却水系统的烯烃污水回用水中CODcr偏高, 对系统内的微生物繁殖起到了促进作用, 需要密切关注循环冷却水系统中微生物控制。通过采用连续加入优氯净/强氯精等氧化性杀菌剂, 维持循环冷却水系统中余氯在0.1 mg/L~0.5 mg/L, 达到杀菌灭藻的目的。另外, 为加强消灭顽强的菌种和灭藻, 每月向循环冷却水系统中冲击性添加非氧化性杀菌剂以加强抑制效果。

4 方案实施效果

循环冷却水系统引入中水后, 从2014年7月开始新水处理方案实施, 过渡期内采取人工加药的方式, 在保证生产稳定运行的前提下, 根据现场实际情况, 不断改进和调整药剂配方, 以达到最佳处理效果。从8月1日开始转入正常运行, 系统运行效果良好。

4.1 水质指标达到预期目标

经过3个多月的运行, 循环冷却水系统运行稳定, 水质指标达到方案和设计规范的要求, 水质指标见表5。

从表5的水质数据可以看出系统运行良好, 浓缩倍数达到了8.0以上, 监测换热器的腐蚀速率和黏附速率都远远小于《工业循环冷却水处理设计规范 (GB50050-2007) 》中关于碳钢腐蚀率0.075mm/a, 碳钢黏附速率15mcm的要求。显示了水处理二车间循环冷却水系统采用的低磷水处理方案在高浓缩倍数下不单单是阻止了结垢的发生, 而且全面抑制了系统金属的腐蚀。

4.2 节约新鲜水使用量

中水引入循环冷却水系统后减少了新鲜水的使用量, 大幅降低了循环冷却水系统的标准补新水率, 详见图1。

中水引入循环冷却水系统后, 补充水中使用的新鲜水量大幅下降, 8~10月的标准补新水率同比进步25.6‰~54.9‰, 有效的解决了新鲜水水源紧张问题, 且提高了水的重复利用率, 具有巨大的社会效益。

4.3 降低三剂费用

循环水冷却水系统高浓缩倍数运行后, 水处理药剂在系统内的停留时间延长, 减少了系统的排污量, 从而降低了三剂使用量, 使药剂成本大幅降低, 详见图2。

8~10月循环冷却水系统较去年同期减少药剂费用22.2万元, 吨水药剂费用较去年同期降低了0.46分/t, 取得了可观的经济效益。

5 结语

中水回用至循环冷却水后可以使系统在高浓缩倍数下运行, 从而节约大量的新鲜水, 降低药剂成本。但中水的组份较新鲜水复杂, 给水质控制提出了更高的标准, 我们要把循环冷却水处理作为重点工作, 长抓不懈。当中水水质恶化时及时启动应急方案, 降低水质恶化造成的影响, 根据中水水质的变化, 及时会同药剂服务商制定针对性的方案, 进一步提高管理水平, 确保循环冷却水系统的稳定运行。

参考文献

[1]郑书中.工业水处理技术及化学品.化学工业出版社, 2010.

[2]纪轩.废水处理技术问答.中国石化出版社, 2003.

[3]循环冷却水用再生水水质标准 (HG/T3923-2007) [S].

[4]工业循环冷却水设计规范 (GB50050-2007) [S].

循环冷却水系统设计 第7篇

关键词：循环冷却水,节能,自动控制,最佳真空,实时清洁系数

1 前言

2012年8月6日, 国务院印发了《节能减排“十二五”规划》, 在“十二五”规划中对火力发电行业的节能减排工作提出了更高的要求。因此, 进一步提高能源的利用效率、挖掘火力发电机组的节能潜力, 减少污染物的排放, 是火力发电企业节能减排工作重点。

循环冷却水系统是火电机组主要的辅助系统, 在机组的节能工作中占有重要位置, 保持机组在“最佳真空”状态下运行是机组节能减排的一项核心工作, 也是循环冷却水系统节能运行的核心目的。

2 循环冷却水系统运行现状

循环冷却水系统是火力发电厂一个独立的重要系统。循环水泵所耗用的电能约占总发电量的1%—1.5%[1], 它也是改变汽轮机真空位置的可调节因素。合理选择循环水系统的运行方式对于提高发电厂的经济性有重要意义。目前, 虽然一部分大型火电机组实施了冷端经济运行, 但是由于机组循环水量不是连续调节, 则只能通过离散优化循环水量的办法[2], 即改变水泵的不同组合方式对水量进行间接粗略调节, 而且无法加入凝汽器换热的变化 (即实时清洁系数) , 未能真正意义上实现“最佳真空”运行。

随着高压变频技术的成熟化, 成本逐渐降低, 使得高压变频技术在电厂主要旋转设备中的应用越来越广泛[3]。因此对循环水泵进行高压变频控制改造, 一方面可以达到水泵节能的目的, 同时也为实现循环冷却水系统节能自动控制提供了前提和基础。

3 系统建立原理

3.1 最佳真空的计算

火电机组提高机组真空后可使汽轮机功率增量收益ΔCt, 同时, 为提高机组运行真空而增加循环水流量导致的循环水泵耗功ΔCp, 当两者的差值Δωnet=ΔCt-ΔCp达到最大值时即为机组运行的“最佳真空”, 详见下图1所示。

其中, 汽轮机功率微增量ΔCt可以按照汽轮机功率修正曲线计算;增加循环水流量导致的循环水泵耗功ΔCp则需要根据循环冷却水系统性能试验结果进行计算。

3.2 循环冷却水节能自动控制原理

在实现了凝汽器最佳真空的计算、变频循环水泵最佳运行方式的计算的基础上, 就可以进行循环冷却水节能自动控制系统的建立工作。循环冷却水节能自动控制系统的原理示意图见下图3所示。

4 系统的总体设计及建立

本文以天津国电津能热电有限公司2台330MW热电联产机组为例, 介绍了循环冷却水节能自动控制系统的总体设计和建立情况。

4.1 系统运行工况的设定

循环冷却水节能自动控制系统全年的运行方式根据气候变化以及机组对外供热量的改变而不同, 共设置夏季工况、春秋季工况和冬季供热工况三种方式, 其中春秋季工况设置了单泵运行模式和双泵运行模式两种运行模式, 冬季供热工况设置了单机运行模式和多机1塔运行模式两种运行模式, 以保证系统最大程度的达到节能的目的。

4.2 系统安全性与可靠性要求设置

火电机组循环冷却水节能自动控制系统是以节能降耗为主要目的, 但安全性和可靠性是系统运行的前提条件。为保证系统的安全、可靠运行, 分别从系统投入条件、系统报警提示功能、变频器调节范围设置、系统负荷跟随快速响应能力、系统切出条件等五个方面进行设置。

4.3 系统建立流程及主画面

循环冷却水节能自动控制系统的建立流程示意图见下图3所示:

天津国电津能热电有限公司循环冷却水节能自动控制系统主画面见下图4所示:

5 系统经济和社会效益分析

5.1 经济效益分析

天津国电津能热电有限公司2台330MW机组在实施火电机组循环冷却水节能自动控制后, #1机组年可节电376.16万k W.h, 机组平均供电煤耗按照340 g/k W.h计算, 折合节省标煤量1279吨/年, 机组年运行小时数按照6000小时计算, 机组供电煤耗可降低0.646g/k W.h;#2机组年可节电356.21万k W.h, 折合节省标煤量1211吨/年, 机组供电煤耗可降低0.612g/k W.h。

天津国电津能热电有限公司2台330MW机组年可节电732.37万k W.h, 年节省标煤量2490吨/年, 即可为国家节约资金186.8万元。

5.2 社会效益分析

天津国电津能热电有限公司2台330MW机组在实施火电机组循环冷却水节能自动控制后, 一年可为天津地区可减少CO2排放6486吨, 粉尘排放量减少3.68吨 (其中:原煤 (含Car 48%, 含Sar 1%, 含Aar 22%) 热值按照4700 k Cal/kg计算, 电厂按飞灰占90%, 电除尘器效率99.5%计算) 。

6 结论

本文以天津国电津能热电有限公司2台330MW机组为例, 介绍了循环冷却水节能自动控制系统。

6.1 本系统是建立在机组实时运行清洁系数的基础上, 不受凝汽器脏污程度和机组真空严密性的要求, 适用于全年所有季节工况;

6.2本系统结合机组DCS系统完成计算控制模块的编制和组态, 保持机组在“最佳真空”状态下运行的同时, 实现对循环冷却水系统的节能自动控制, 并适用于多机循环水系统并联运行工况。

6.3 本系统适用于300MW及以上容量等级火力发电水冷机组, 特别是天津、河北、河南等环境温度变化较为明显地区, 节能效果更加显著。

参考文献

[1]黄新元, 赵丽, 安越里, 常家星.火电厂单元制循环水系统离散优化模型及其应用[J].热能动力工程, 2004, 19 (3) :302-305.

[2]刘哲, 王松岭, 王鹏.300MW机组单元制循环水系统优化运行[J].汽轮机技术, 2010, 12:475-477.

循环冷却水系统设计 第8篇

在钢铁行业中, 为了保证炼铁、炼钢、轧钢各种设备的正常运行, 工业循环冷却水系统中的供水温度就需有效的控制, 其中各种形式冷却塔是通常采用的冷却设备之一。通常冷却塔的冷却效果主要由气水比来决定, 同等质量流量的热水用同等质量流量的空气进行热交换实现冷却塔的降温目的, 一般常用电机驱动风机获取空气。但随着钢铁行业节能降耗需求的日益突出及环保要求, 冷却塔的技术改造就慢慢凸现出来, 如果冷却塔改用水轮机来驱动, 那么水轮机的轴功率与电机功率相同即可实现。水动风机冷却塔是利用水轮机代替传统风机电机作为冷却塔风机的动力源, 使风机由电力驱动变为水力驱动, 达到节能环保的目的, 而水动风机冷却塔的结构、外形、尺寸、冷却原理基本都不需改变。

1 水动风机冷却塔工作原理

通常普遍使用的电机驱动风机冷却塔原理是:用电动机通过联轴器、传动轴、减速器来驱动冷却塔的风机, 风机的抽风使进入冷却塔的水流快速散热冷却, 然后又由水泵加压将水流输送到需要用水冷却的设备使用后再引入冷却塔冷却, 达到冷却水循环使用。而水动风机冷却塔是需要用水冷却的设备使用后先引入水轮机, 水轮机驱动冷却塔的风机抽风使循环冷却水快速散热, 水轮机利用冷却塔上塔水流的富余的综合能量进行工作。通常工业循环冷却水在热交换设备和冷却塔之间的循环是通过水泵来驱动的, 各循环水系统中的工艺需求水量很难被精确的计算出来, 在计算系统水流量时, 考虑安全生产及各个方面的因素, 都会在满足系统需求水量的基础上增加10%-20%的余量来确定水泵的流量;同时在整个循环水系统中, 每段管道、弯头都有一定的阻力, 冷却塔的位置高低、换热部件的阻力及压力都会在系统中产生阻力, 这些阻力也不能很精确的计算出来, 一般计算的阻力值只是一个大概的数据, 根据这个数值在选择水泵的扬程时, 就在克服所计算出的阻力数值的基础上一般增加10%-20%的余量来选型。因此, 整个工业循环冷却水系统中水泵的水量、扬程是富裕的。水动风机冷却塔水轮机就是充分利用这些富余的综合能量来驱动风机的转动。

2 水动风机冷却塔结构

2.1 水动风机冷却塔大体结构

水动风机冷却塔与传统的电机驱动风机冷却塔相比, 两者冷却塔结构大体相似, 水动风机冷却塔上部为风筒下部为塔体玻璃钢挡水板, 内部结构从下到上依次是:填料、布水管、收水器、水轮机基座、水轮机进出水管、水轮机、风机等。

2.2 水轮机的结构及特点

水轮机是由蜗壳、座环、转轮、轴、轴承、尾水管、注油管路、刹车装置、监控装置等构成。蜗壳形如蜗牛的外壳, 具有减缩的断面, 可以保证水流均匀地进入水轮机, 座环除了支撑水轮机的有关部件外还起到调节水流方向的作用, 水轮机的转轮是水能转变为旋转机械能的主要部件, 做功后的水流经尾水管进入布水器。水轮机具有以下的特点: (1) 刹车装置 (1000T以上选配用) 。水动风机冷却塔在停运时, 外界空气密度高而塔内湿热空气密度低, 塔内、塔外产生压力差, 使风机叶片在压力差作用下继续旋转给进塔检修带来安全隐患, 故设计有叶片停转的刹车装置。 (2) 独特的注油装置。具有两个独立的轴承室和独立的注油管路保证水轮机的稳定运行。 (3) 全方位的监控装置 (选配用) 。具有叶片转速监控、震动监控、水温监控及压力监控保证循环水系统的工艺需求。 (4) 独有的尾水管设计。保证水轮机发挥最大效率。

3 工业循环冷却水系统水动风机冷却塔应用改造

3.1 改造工程概况

新疆八钢冷轧彩涂循环冷却水系统冷却塔为方型逆流式冷却塔, 公司本着节能降耗、降低生产成本的原则, 拟对原有的彩涂净环水冷却塔进行节电改造, 原先彩涂净环水系统设施参数:

3.1.1 冷却塔部分 (表1)

3.1.2 水泵部分 (表2)

经专业厂家技术人员现场调研并进行了改造的可行性分析, 根据开启水泵的数量和相应的水泵的额定流量, 推算水轮机能够利用的工作水头最少为:H=2.3+3+10=15.3m。

水轮机输出轴的功率为:P水=9.81×H×Q×η水/3600=9.81×420×15.3×0.9÷3600=15.76Kw

风机实际输入功率为:减×η传/1000=1.732×380×44×0.8×0.75×0.9×0.9÷1000=14.07Kw

通过计算得出:P水轮机≥P电机

彩涂净循环冷却水系统冷却塔风机可进行改造, 经研究决定在原来基础上用水轮机替代电机和减速机, 只需在原有管路上引出一条旁路接到水轮机, 再将水轮机的尾水管连接布水器的原有管路即可, 无需改动填料和布水系统, 改造工作量较小 (图1) , 易实施。

3.2 改造后水动风机冷却塔的运行情况

通过对八钢冷轧彩涂循环冷却水系统冷却塔改造后的运行状况来看, 改造后的水动风机冷却塔经过与原先传统冷却塔对比基本原先进水管是在上升至布水器高度后与布水器接通实现布水的, 而改造后进水管将上升至原电机所处高度位置经风筒进入冷却塔与水轮机接通, 此与布水器将有2~4m的落差距离, 其势能所形成的压力将进一步增强了布水器喷头布水的效果, 使彩涂循环冷却水降温效果提高;改造后的风机的转速是随着循环水量的变化而变化的, 减少了因水量减小而风量过大造成的飘水损失, 极大的减少了工业新水的补水量;根据新疆的气候情况, 冬天的冷却塔风机有时是需要停转的, 依靠寒冷的空气实现自然温降, 如果风机开, 则会产生很严重的结冰现象, 改造后的水动风机冷却塔, 通过上水管路所设的旁路及控制阀门的开度来调整实现防冻保温: (1) 水轮机不供水, 水轮机依靠风机旋转的惯性完全可以把水轮机内的水分排干, 通过旁路直接供水到布水器布水; (2) 水轮机供一点水, 维持风机能够旋转即可, 主要通过旁路供水到布水器, 冬季防冻保温措施简单便捷, 节约了较多的保温防冻材料。

4 结语

水动风机冷却塔的应用前景较好, 在节能降耗、降低生产成本的大环境下, 不论是改造也好, 新建工程也好, 冷却塔节电改造的优势在于: (1) 节能节水:无电机和电控设备, 节电显著;飘水损失大为降低, 减少补水; (2) 环保:无电机和减速箱, 大大降低冷却塔震动和噪声, 减少对环境的污染; (3) 经济:取消电机、减速箱、传动装置及配电装置等, 免除日常维护保养费用; (4) 安全稳定:无任何电气设备, 杜绝了漏电现象, 事故源减少, 故障率大为降低; (5) 冷效:风量随水量增减, 保持冷却塔的气水比在最佳状态, 冷却效果好; (6) 通用:凡是使用传统冷却塔的场合, 均可采用水轮机冷却塔, 进行节电改造。

参考文献

[1]张飞狂.冷却塔水轮机[P].中国专利:专利ZL02216-112.X, 2003-01-08.

[2]赵振国.冷却塔[M].北京:中国水利水电出版社, 2001.

[3]刘大恺.水轮机[M].北京:中国水利水电出版社, 2003.

循环冷却水系统设计 第9篇

1 深度处理污水试验流程

冷却用水必须对以下水质加以考虑:冷却水系统不存在腐蚀现象;不具备供产生黏液的微生物所需的营养物。此外, 对循环冷却水补水的水质有着极为严格的要求, 由于钙、镁等一些硬度离子的存在, 不同程度上会出现部分特殊的问题。

按照原污水的水质特征以及对深度处理出水的具体要求, 在深度处理污水过程中, 应根据以下条件选择合适的工艺, 即可以将原污水中遗留下来的COD、BOD进一步降低;能够除磷、除氮气的;能够清理悬浮物、减少浊度的;能杀毒、灭菌的。由于原污水中含有一定的盐量和钙镁离子, 以及对出水提出的要求, 工艺选择时, 必须涵盖软化及除盐方法。

在通过一番详细的论证后得出下列深度工艺流程。不过, 因原水中存在诸多的细菌, 所以, 先进行臭氧杀菌, 然后加入适当量的加氯予以消毒。所选择的工艺流程是:原水—生物接触氧化—絮凝沉降—过滤—O3氧化—CI2消毒—纳滤膜过滤—出水。以下对这些工艺流程进行概述:

生物接触氧化;主要是在有氧的情况下, 凭借好氧微生物的作用, 确保有机物能够顺利的产生生化反应。在这一过程中, 废水中存在的溶解性有机质会通过微生物的细胞壁及细胞膜被良好的吸收, 有的有机物会通过微生物氧化成为简单的有机物, 还有的有机物会通过微生物转化成生物体不可缺少的营养物质, 进而构成新的细胞促进微生物持续良好的生长与繁殖, 产生出大量的菌体。

混凝沉淀;混凝主要指的是将化学药品投入到污水中, 对使悬浮固体相互分离的力量予以去除的过程。该过程主要在快速搅拌池中产生物理作用。絮凝指的是悬浮物的聚焦作用, 发生因重力影响而沉降的颗粒;沉淀指的是悬浮固体因重力和污水的影响而发生分离。通过实验明确了絮凝剂、助凝剂的类型规格以及具体加量, 对他们的实际反应时间和凝聚后的悬浮物沉降时间予以了掌握, 为絮凝池的设计提供了重要的依据。在同时加入絮凝剂和助凝剂后, 胶体颗粒会逐渐的凝聚, 溶液电位不同程度发生变化。絮凝剂与助凝剂在相应的范围领域内如果电位较低, 那么, 效果就会特别明显, 直观矾花就会越大。

过滤;目的在于消毒之前提供洁净的水, 这样, 就能够减少诸多的有机物、胶状物、悬浮物。颗粒物去除之后, 消毒会不同程度上有了改善。要想制定详细的出水浊度标准, 就必须做好过滤这一环节。实验过程中, 对精密过滤器的操作条件进行了认真的考核, 最理想的运行压力是>0.45MPa, 对反洗周期、反洗水量等设计所需参数加以了明确。

臭氧消毒;臭氧能够使废水中的细菌、细菌孢子以及营养型微生物失活, 同时将有害的病毒去除掉。另外, 臭氧和废水中产生的化学氧化物质反应, 会使BOD5与COD进一步降低, 进而出现氧化有机中间体与最终产物。通过臭氧处理还能够使废水中存在的气味和颜色不断减轻。

加氯消毒;主要在废水中加入氯气或者次氯盐酸。如果采用的是氯, 其在和水结合后会产生次氯酸和盐酸。次氯酸属于重要的消毒剂。所以, 应确保p H在7.5以下, 从而避免次氯酸离解成次氯酸离子。

反渗透;具有三个组成部分, 即前处理、反渗透脱矿质、后处理。实验过程中, 针对反渗透膜与新型膜材料—纳滤膜的比较, 发现只要采用操作条件简单的纳滤膜就能够达到出水的水质要求。

2 缓蚀阻垢剂配方筛选及监测挂片的腐蚀率

2.1 缓蚀阻垢剂配方筛选

通过市场中常见的缓蚀剂, 制定出新的缓蚀阻垢剂配方, 做相关的旋转挂片腐蚀实验, 不仅要对锌盐和其他组分的配伍性、药剂的稳定性加以考察, 还必须详细认真的考察水中Zn2+浓度和试片腐蚀率间的关联性。

在化肥厂循环冷却水现场取出一定量的已回用了的深度处理污水后的循环冷却水, 其的水质分析数据是:磷整体浓度是6.2mg/L, p H值是8.0, 钙实际硬度是805m g/L, Z n2+浓度是1.10mg/L。将去离子水和实验用水进行调配, 再分别添加浓度在200mg/L的含磷预备液, 确保各烧杯溶液的整体磷浓度不会存在太大差距, 最后, 分别加入浓度在60mg/L的含锌预备液, 以逐渐增加各烧杯溶液的Zn2+浓度。将去离子水当做补充水, 每天的早上与晚上进行一次补水, 确保液位的稳定性。通过实验得出, 当实验水中的Zn2+浓度进一步升高时, 挂片腐蚀率就会逐渐降低, 这足以证明Zn2+浓度是减少挂片腐蚀率的最佳方法。随水溶液中的Zn2+浓度低于1.2mg/L, 随Zn2+浓度的不断升高时, 大大降低了缓蚀率;而当水溶液中的Zn2+浓度高出2mg/L时, 缓蚀率没有特别明显的提高。

2.2 监测挂片的腐蚀率

使用新配方缓蚀阻垢剂之后, 循环冷却水系统的锌离子浓度保持在二到四mg/L的范围。在回用深度处理污水之前, 循环冷却水的挂片腐蚀率实际控制的较好;回用深度处理污水后的初期阶段, 对挂片腐蚀率进行监测后, 发现其远远高于0.075mm/a的石化行业上限控制指标, 于是, 开始使用新研发的缓蚀阻垢剂, 挂片腐蚀率有了显著的下降;不过后来由于深度处理污水水质进一步恶化, 并且, 回用量不同程度上加大, 导致循环冷却水的水质发生了极为严重的恶化;此时, 应及时的对循环冷却水中缓蚀阻垢剂的有效含量加以适当的控制, 以防止循环冷却水发生腐蚀情况。

3 结论

综上所述可知, 首先, 因深度处理污水的水质呈现出不稳定现象, 所以, 当其回用进入到循环水系统后, 会导致循环水的水质出现了极为严重的恶化, 对缓蚀阻垢剂的缓蚀作用发挥造成了阻碍, 主要监测到腐蚀率有升高的现象。其次, 新的缓蚀阻垢剂有着较好的缓释性能, 在实际中应用效果显著, 循环冷却水的腐蚀率有了进一步的降低, 并且, 要比石化行业规定的标准上限值低很多, 社会效益、经济效益、环境效益客观。

摘要：本文以某石化公司为例, 首先指出了深度处理污水试验流程, 其次对缓蚀阻垢剂配方筛选及监测挂片的腐蚀率进行了一番分析研究。旨在为相关人员提供相应的借鉴。

关键词：深度污水处理,循环冷却水,系统回用

参考文献