工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全與節(jié)能設(shè)計(jì)對(duì)策

李連霞

摘要：現(xiàn)階段，隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)的化工企業(yè)的發(fā)展也有了很大的進(jìn)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(duì)較大并且來(lái)源豐富價(jià)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(duì)其在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的冷卻水系統(tǒng)的基本構(gòu)成和原理進(jìn)行詳細(xì)的論述，并且細(xì)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(wèn)題，根據(jù)目前的現(xiàn)狀對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)制定相應(yīng)的對(duì)策，并且根據(jù)各項(xiàng)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(jì)對(duì)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(jí)雙吸式離心泵，冷卻塔，風(fēng)機(jī)，旁濾系統(tǒng)，以及監(jiān)測(cè)換熱系統(tǒng)等部分構(gòu)成。通過(guò)離心泵將涼水塔池中的水打到生產(chǎn)車(chē)間的換熱器中，從而給換熱器將溫，然后循環(huán)回來(lái)的水在泵壓作用下流向塔頂，再通過(guò)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(guò)程中，實(shí)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(wèn)題

（一）工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問(wèn)題

通過(guò)對(duì)化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的認(rèn)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(wèn)題有如下幾個(gè)方面：①水流過(guò)程中，常會(huì)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(guò)程中法蘭的不斷阻擋，這與冷卻水的流動(dòng)穩(wěn)定性密切相關(guān)，根本上說(shuō)是設(shè)計(jì)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?yàn)檠h(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(jìn)水處造成阻礙，出水處水流不均勻，部分冷卻塔的受水量負(fù)荷過(guò)大，并且水流速度過(guò)急，對(duì)管壁造成沖擊，時(shí)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(wèn)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(jìn)行數(shù)據(jù)的維護(hù)，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(dá)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(jìn)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(huì)造成水資源的極大浪費(fèi)，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(fèi)的產(chǎn)生，同時(shí)，冷卻塔內(nèi)的氣水分配系數(shù)不均也會(huì)造成能耗較高的問(wèn)題，循環(huán)水不能發(fā)揮其最大的作用，反而白白地浪費(fèi)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(jì)思路

（一）工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問(wèn)題

工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）水力不平衡：水力不平衡問(wèn)題，一般由冷卻水系統(tǒng)運(yùn)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(jì)不合理。管路設(shè)計(jì)不合理，管徑大小不符合系統(tǒng)需求，會(huì)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(wèn)題發(fā)生。（2）冷卻塔冷卻效果欠佳：冷卻塔冷卻效果差，易對(duì)系統(tǒng)的安全性造成影響，該問(wèn)題一般由冷卻塔位置不合理或進(jìn)出水不均勻等多導(dǎo)致，冷卻塔位置不合理，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)側(cè)受遮擋，進(jìn)出水不均勻，部分冷卻塔承受冷卻水量負(fù)荷過(guò)大，都會(huì)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(jì)思路

（1）水力不平衡問(wèn)題的安全設(shè)計(jì)思路：在同一系統(tǒng)中，通常采用同一水泵加壓，因此，各個(gè)設(shè)備最初壓力相同，可通過(guò)以下思路，確保系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)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(guò)計(jì)算，將冷卻水量均勻平攤到各個(gè)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(diǎn)要素：循環(huán)泵站、管網(wǎng)智慧閥門(mén)、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(mén)進(jìn)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(mén)的打開(kāi)度位置來(lái)實(shí)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(duì)冷卻水溫度進(jìn)行在線檢測(cè)，對(duì)冷卻塔的智慧閥門(mén)與冷卻風(fēng)機(jī)實(shí)施全面優(yōu)化控制，保證冷卻塔的冷卻效果能夠達(dá)到最佳;第四要實(shí)施三項(xiàng)控制，保證水泵組的開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)與變頻優(yōu)化控制步驟一致;最后就是在對(duì)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程進(jìn)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(mǎn)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(dòng)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(duì)管網(wǎng)中的冷卻循環(huán)水量實(shí)施智能隨機(jī)改變，保證支管所對(duì)應(yīng)的水流量能夠按照循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行有效按需分配，保證系統(tǒng)在多變工況下動(dòng)態(tài)水力與熱力兩項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)相對(duì)平衡，滿(mǎn)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(jī)軟件來(lái)計(jì)算分析系統(tǒng)管網(wǎng)中各個(gè)單元的換熱量指標(biāo)，對(duì)換熱量輸配能效實(shí)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(shí)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(duì)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(shí)際運(yùn)行效果能夠滿(mǎn)足技術(shù)改造方案中所提出的各項(xiàng)工藝要求，實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造內(nèi)容有效動(dòng)態(tài)匹配。在這里，專(zhuān)門(mén)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(shí)現(xiàn)對(duì)水泵機(jī)組的有效輸入與輸出，保證輸入輸出功率都達(dá)到最小化水平。換言之，就是要結(jié)合化工機(jī)械設(shè)備中各個(gè)高點(diǎn)的實(shí)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(shí)際供水壓力，滿(mǎn)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(huì)伴隨供水壓力的持續(xù)降低而降低。

五、結(jié)語(yǔ)

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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這對(duì)節(jié)水問(wèn)題提出跳戰(zhàn)。應(yīng)該通過(guò)合理設(shè)置管線控制流量的方式來(lái)緩解水資源浪費(fèi)的問(wèn)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(jì)效益息息相關(guān)，化工廠應(yīng)深入分析系統(tǒng)存在的問(wèn)題，根據(jù)自身需求，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)以及設(shè)備等進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性及節(jié)能性。

參考文獻(xiàn)：

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