工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全與節(jié)能設(shè)計(jì)分析

冉學(xué)良 柳軍紅 呂雯靜

摘 要：在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行對(duì)于整個(gè)的生產(chǎn)發(fā)展起著非常關(guān)鍵性的作用，本文將對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)構(gòu)成原理以及系統(tǒng)在安全與節(jié)能方面的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行分析研究，并制定出相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，希望能夠?qū)笃诘墓I(yè)生產(chǎn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能與安全方面的設(shè)計(jì)優(yōu)化改良提供一些參考資料。

關(guān)鍵詞：工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；安全與節(jié)能；優(yōu)化設(shè)計(jì)

工業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，整體是由冷卻塔、風(fēng)機(jī)、單級(jí)雙吸式離心泵、旁濾系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)換熱系統(tǒng)等幾個(gè)部分所組成。整個(gè)系統(tǒng)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(jìn)行生產(chǎn)的車(chē)間的換熱器內(nèi)，換熱器就可以通過(guò)涼水塔池內(nèi)的水進(jìn)行及時(shí)有效的降溫工作，之后循環(huán)一圈回來(lái)的水就可以在單級(jí)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(duì)它進(jìn)行降溫，反復(fù)的這樣進(jìn)行循環(huán)作業(yè)，水就在這個(gè)不斷循環(huán)的過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)冷卻的作用。

1.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)存在不同的工作原理、控制方式以及設(shè)備的制作安裝工藝等方面，因此循環(huán)冷卻水系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生不一樣的節(jié)能技術(shù)。變頻調(diào)速控制主要是在系統(tǒng)控制優(yōu)化的角度進(jìn)行，水泵節(jié)能是從設(shè)備的設(shè)計(jì)以及制造改善來(lái)進(jìn)行，水動(dòng)能冷卻塔是對(duì)管網(wǎng)中的水動(dòng)能的余量來(lái)進(jìn)行充分的二次有效利用。以下將針對(duì)三種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。

1.1變頻調(diào)速控制技術(shù)

通過(guò)在對(duì)驅(qū)動(dòng)水泵的電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)變頻調(diào)速技術(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)以及替代控制閥的功能。通過(guò)使用變頻調(diào)速控制節(jié)能的技術(shù)，具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：第一，通過(guò)對(duì)變頻調(diào)速的速度進(jìn)行調(diào)整能夠全面實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的需求量，還不會(huì)產(chǎn)生額外的損耗，非常節(jié)能環(huán)保；第二，系統(tǒng)的電機(jī)完全存在于一個(gè)空載的環(huán)境下，這樣就能夠?qū)?dòng)電流進(jìn)行有效降低，還能夠減緩電機(jī)、電纜等的沖擊力，從而對(duì)電機(jī)的壽命進(jìn)行延長(zhǎng)；第三，對(duì)軸承的磨損力進(jìn)行降低，對(duì)設(shè)備的成本進(jìn)行維護(hù)；第四，全過(guò)程進(jìn)行機(jī)器自動(dòng)化操作，人力勞動(dòng)的到緩解。

1.2高效節(jié)能水泵技術(shù)

依靠水泵進(jìn)行節(jié)能主要就是通過(guò)對(duì)水泵的運(yùn)行效率進(jìn)行提高之后，使之能夠與同樣的送水量所產(chǎn)生的能量消耗一樣，就可以降低對(duì)能量的消耗。結(jié)合這一原理，工業(yè)企業(yè)可以通過(guò)設(shè)計(jì)葉輪，這樣就能夠?qū)α黧w在泵體的內(nèi)部所形成的運(yùn)動(dòng)阻力進(jìn)行有效的減少，使之在流量與揚(yáng)程不改變的前提下，就可以對(duì)系統(tǒng)的損耗進(jìn)行降低，從而全面提升循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能空間，

1.3水動(dòng)能冷卻塔技術(shù)

一般情況下，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的冷卻塔是通過(guò)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)冷卻塔的風(fēng)機(jī)，這樣的話(huà)依靠風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，就可以使進(jìn)塔水快速進(jìn)行冷卻與散熱功能，之后由水泵進(jìn)行施壓就會(huì)將冷卻水進(jìn)行第二次運(yùn)輸，進(jìn)入到設(shè)備中去。不斷的循環(huán)往復(fù)，就實(shí)現(xiàn)了反復(fù)的冷卻水利用效果。而作為新興水動(dòng)能冷卻塔技術(shù)，主要是以水輪機(jī)對(duì)傳統(tǒng)的電機(jī)進(jìn)行全面取代，當(dāng)水輪機(jī)取代了電機(jī)之后，所產(chǎn)生的風(fēng)機(jī)動(dòng)力源就能為冷卻塔的工作進(jìn)行富余流量以及富余揚(yáng)程的提供。

2.工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全與節(jié)能問(wèn)題以及設(shè)計(jì)思路

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

2.1.1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問(wèn)題

在對(duì)工業(yè)企業(yè)進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)的調(diào)查與分析過(guò)程中，可以看出在現(xiàn)階段，循環(huán)水系統(tǒng)方面存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。第一，在進(jìn)行水流的輸送時(shí)候，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)有水流對(duì)管壁進(jìn)行激蕩的情況，這主要是因?yàn)楫?dāng)水流與壓力之間出現(xiàn)不平衡和法蘭對(duì)水的傳輸進(jìn)行不停的阻隔所造成，會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象與冷卻水在流動(dòng)中是否穩(wěn)定有關(guān)系，對(duì)于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)屬于設(shè)計(jì)上的問(wèn)題，在進(jìn)行對(duì)管線(xiàn)布置的過(guò)程中，出現(xiàn)布局不合理就會(huì)形成管徑不一致，當(dāng)水流進(jìn)行激流后就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備水頭出現(xiàn)損失以及水力變得失衡。第二，冷卻塔效果差。當(dāng)冷卻塔的冷卻效果變差的時(shí)候，會(huì)造成安全事故的發(fā)生，這主要就是因?yàn)樵趯?duì)水系統(tǒng)的管線(xiàn)材料進(jìn)行選購(gòu)的時(shí)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(huì)形成進(jìn)水處發(fā)生阻擋影響出水處的水流，當(dāng)出水處的水流變得不平衡后，冷卻塔的受水量就會(huì)負(fù)荷增大，水流變急之后對(duì)管壁進(jìn)行沖擊力，時(shí)間久了就會(huì)出現(xiàn)安全事故。

2.1.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

對(duì)于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，整體的系統(tǒng)屬于一個(gè)共同的系統(tǒng)，它們?cè)谶M(jìn)行作業(yè)運(yùn)行的過(guò)程中，是共同對(duì)一個(gè)水泵進(jìn)行加壓使用，這就意味著，在最初的運(yùn)行過(guò)程中，所有的設(shè)備壓力時(shí)一樣的，當(dāng)所有的壓力相同的時(shí)候，各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行水壓就會(huì)一樣。因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以對(duì)水頭的損失進(jìn)行有效調(diào)整，這樣就能夠使設(shè)備與設(shè)備之間的壓力找到一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)。

2.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能問(wèn)題以及設(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(wèn)題

現(xiàn)階段，我國(guó)的工業(yè)循環(huán)水當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置到一個(gè)固定的所需參數(shù)之后，就不會(huì)再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的維護(hù)工作，因此，為了對(duì)循環(huán)用水的穩(wěn)定性進(jìn)行可靠的保障，就需要對(duì)循環(huán)水的冷卻效果進(jìn)行最大發(fā)揮。但是冷卻在一年四季的不同階段要進(jìn)行不斷的一個(gè)調(diào)整，如果在一年的任何季節(jié)都進(jìn)行同樣參數(shù)進(jìn)行冷卻，就會(huì)造成水資源的浪費(fèi)。另外，當(dāng)冷卻塔內(nèi)出現(xiàn)氣水分配的系數(shù)不平均現(xiàn)象也會(huì)對(duì)資源進(jìn)行反作用力，造成水資源的極大浪費(fèi)。

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

根據(jù)整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際情況，然后進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)增加氣水比，這樣就能夠有效的增強(qiáng)冷卻塔的冷卻能力。

3.工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

3.1冷卻塔

通借助于冷卻水的溫差來(lái)重新設(shè)定氣水的比重，然后進(jìn)行最合適的優(yōu)化方案。

根據(jù)表1的氣水比，來(lái)進(jìn)行對(duì)冷卻塔熱力值的計(jì)算。假設(shè)氣水比在不一樣的情況之下，然后進(jìn)行計(jì)算出循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的填料特性數(shù)值，再根據(jù)空氣的溫度等，最終計(jì)算出冷卻的數(shù)值，就可以得到冷卻水的熱力值。同時(shí)，在計(jì)算出熱力值后，還要對(duì)出風(fēng)損失水率進(jìn)行確定。

3.2生產(chǎn)設(shè)備的冷卻水系統(tǒng)

根據(jù)計(jì)算公式對(duì)循環(huán)水流量的優(yōu)化方法進(jìn)行計(jì)算：M=Qh/C.△T，公式中，M代表循環(huán)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(shè)計(jì)與設(shè)備選型

對(duì)管路的路線(xiàn)進(jìn)行合理規(guī)劃與布置，然后進(jìn)行基本線(xiàn)路的規(guī)劃，在這個(gè)規(guī)劃路線(xiàn)的過(guò)程中對(duì)于系統(tǒng)路線(xiàn)的規(guī)劃盡可能的進(jìn)行同程系統(tǒng)的規(guī)劃，另外，在對(duì)管材設(shè)計(jì)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(jìn)行熱脹冷縮耐受力的材料，在材料的選擇上，可以多選擇無(wú)縫的鋼管和鍍鋅管。

結(jié)束語(yǔ)：

對(duì)于化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，所需要用到的循環(huán)水量非常的大，但是在現(xiàn)階段而言，在對(duì)循環(huán)水進(jìn)行使用的過(guò)程中，因?yàn)榇嬖诘闹T多問(wèn)題，導(dǎo)致整體的浪費(fèi)還比較的嚴(yán)重，對(duì)于水資源的安全與節(jié)能方面設(shè)計(jì)還不是很完善，這就需要化工企業(yè)能夠結(jié)合自身的需求，依靠管線(xiàn)控制流量的方式方法來(lái)進(jìn)行對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的整體節(jié)能與優(yōu)化，這對(duì)于提高循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全、節(jié)能以及穩(wěn)定有著重要的推動(dòng)作用。