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

李志鑫（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江大慶163712）

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

李志鑫（大慶油田化工有限公司甲醇分公司，黑龍江大慶163712）

本文以天然氣化工廠為例，對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的構(gòu)成及原理進(jìn)行了闡述，分析了系統(tǒng)在安全以及節(jié)能方面存在的問題，提出了相應(yīng)設(shè)計(jì)對(duì)策，并從優(yōu)化各參數(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

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

1 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(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2 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

2.1 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問題及設(shè)計(jì)思路

2.1.1 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(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，致使水力不平衡問題發(fā)生[1]。（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)荷過大，都會(huì)影響系統(tǒng)的安全性[2]。

2.1.2 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，可通過以下思路，確保系統(tǒng)運(yùn)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(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。

2.2 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能問題及設(shè)計(jì)思路

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

根據(jù)季節(jié)的不同，系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水量以及循環(huán)水出塔溫度的需求也不同，如不根據(jù)季節(jié)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，在冬季，系統(tǒng)對(duì)能源的浪費(fèi)將會(huì)極大增加。另外，冷卻塔內(nèi)氣水比取值不當(dāng)，也會(huì)對(duì)耗能問題造成影響。

2.2.2 工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)思路

（1）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，增加氣水比，提高冷卻塔冷卻能力。（2）根據(jù)季節(jié)的不同，人為調(diào)整冷卻塔各項(xiàng)參數(shù)。（3）充分利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)余熱，降低能耗，提高系統(tǒng)節(jié)能水平。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

3.1 冷卻塔

（1）根據(jù)冷卻水的溫差，對(duì)氣水比進(jìn)行優(yōu)化選擇（表1）。（2）計(jì)算冷卻塔熱力，在假定不同氣水比的情況下，計(jì)算填料特性數(shù)，結(jié)合空氣溫度以及濕球溫度等，得出冷卻數(shù)，繼而得到冷卻水熱力。（3）采用以下公式，計(jì)算冷卻塔蒸發(fā)損失水量：L1CT1-L2CT2=Gi2-Gi1，其中，L為冷卻塔進(jìn)出水量。G為空氣流量。C為水的比熱。I為空氣進(jìn)出塔的焓值。（4）確定風(fēng)吹損失水率（表2）。

表1 氣水比的優(yōu)化

表2 風(fēng)吹損失水率

3.2 生產(chǎn)設(shè)備的冷卻水系統(tǒng)

循環(huán)水流量?jī)?yōu)化計(jì)算方法：M=Qh/C. T，其中M為循環(huán)水流量，C為水的比熱容， T為冷卻水升溫量。

3.3 管路設(shè)計(jì)與設(shè)備選型

（1）管路布置：如管路采用成組的方法布置，則應(yīng)將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為同程系統(tǒng)。（2）管材選擇：根據(jù)化工廠以及冷卻塔需求選擇管材，以敞開式冷卻塔為例，該類型冷卻塔對(duì)管材需求較低，無縫鋼管及鍍鋅鋼管均可。（3）流速控制：根據(jù)管徑控制流速，管徑在250mm以下時(shí)，流速可設(shè)置為1.5--2.0m/s。

4 結(jié)語

天然氣化工廠中，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。

[1]黃春,姚莉娜,方潔,吳艷敏,崔光照.新型復(fù)合參數(shù)循環(huán)冷卻水智能加藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014,04:61-65.

[2]毛旭春.中小型空調(diào)制冷循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的若干問題[J].技術(shù)與市場(chǎng),2014,08:72+75.

李志鑫（1990-）；性別：男，籍貫：黑龍江省哈爾濱人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于大連理工大學(xué)；現(xiàn)有職稱：無；研究方向：循環(huán)水操作。