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化工廠循環水冷卻水處理方案

在化工企業中，循環冷卻水是一項常見且很重要的共用工程體系，其具有體系雜亂、用戶多、水量大等特色。相應的循環冷卻水體系的能耗也十分高，其用水量約占企業總用水量的85%~92%，用電負荷約占企業總用電量的20%~30%。故對化工企業中循環水體系進行節能優化，其作用對企業的節能影響甚大。本文就從循環冷卻水的體系選用、設備裝備或選用、水質處理藥劑或技能選用等方面的節能技能展開討論，可作為實踐工程的借鑒和參閱。  Y3 b% ?4 I5 F4 G
1 循環冷卻水體系選用; R0 M7 m9 J+ N2 R

      一般狀況下，工業循環冷卻水體系分為兩大類：敞開式和密閉式體系。

      敞開式體系是指循環冷卻水與空氣直觸摸摸冷卻的循環冷卻水體系，循環回水在開式冷卻塔內與空氣直觸摸摸來進行換熱，下降溫度。開式冷卻塔的降溫首要由水的蒸騰冷卻完成，故體系的水量丟失較大，又因為與空氣直觸摸摸，導致體系水質較差，排污量增大，相應的補水量也較大。但相較于閉式體系，在相同的處理才能下，其電耗較小，冷卻塔的總占地面積也遠小于閉式體系。

       密閉式體系是指循環冷卻水不與大氣直觸摸摸冷卻的循環冷卻水體系，循環回水在閉式冷卻塔的換熱管制內與空氣、噴淋水間觸摸摸換熱，下降溫度。閉式冷卻的降溫首要由水的傳熱冷卻完成，故體系的水量丟失較小，又因為其循環水介質一般為軟水(或純水)，且不與空氣觸摸，體系水質較好，基本不排污,故體系的補水量很小。因閉式體系要求的風量更大，且又裝備了噴淋泵，故與開式比較電耗較大。因為換熱作用的制約，閉式冷卻塔一般單塔最大的處理才能約300m3/h，如果處理才能較大,就需求并聯多臺閉式塔，設備的占地面積也會相應增加。閉式體系內的循環水介質為軟水，還需裝備軟水制備體系為閉式循環水體系補水。

        綜合來說，敞開式體系的總能耗較閉式體系低，相對更節能。但如果工藝設備對水質要求較高，或受項目建造地條件的影響(如水資源較缺少或空氣中揚塵沙土較多)，選用密閉式體系就比較合理。
2 設備選用或裝備

      一般循環冷卻水體系首要包含如下設備：冷卻塔、循環水泵，開式體系還可能有旁濾設備、加藥設備。依據項意圖運轉工況，選用適宜的設備，可以到達節能的作用。
2.1 冷卻塔2 ]2 C- [7 Q5 J: q- Z& o. n

（1）水動風機(水輪機)冷卻塔

      為了到達要求的換熱作用，一般工業冷卻塔都為電力驅動的機械通風式，經過裝置在塔頂的電機帶動風機旋轉，在塔內強制使空氣活動完成換熱。跟著節能環保的認識逐步深化，水動風機冷卻塔近年來開端得到推廣，并在一些項目中實踐運用。

       水動風機冷卻塔的核心技能是以水輪機代替電機( 包含傳動軸、減速機)作為風機動力源，使冷卻塔的風機驅動辦法由電力改為水力，水輪機的輸出軸直接與風機相連而帶動其旋轉，用水力來推進冷卻塔風葉，到達通風換熱意圖。現在，應用于工業循環冷卻水體系的水動風機冷卻塔的水輪機滾動的原動力來源于循環冷卻水體系的余壓(循環水泵的充裕揚程)，充分使用了體系本身的殷實能量，削減電耗到達節能的意圖。

       水動風機冷卻塔若要正常運轉，上冷卻塔處的循環回水必須有足夠的壓力水頭用于推進水輪機，一般為0.1~0.3MPa。在規劃過程中，為了滿足工藝換熱設備的要求換熱作用，循環給水壓力會規劃的偏大; 另外在管網水頭丟失核算時也較保守。這將會使體系實踐工況點的壓力低于額外壓力，導致整個循環水體系長期處于超流量、低壓力的工況下運轉。此刻選用水動風機冷卻塔不只可以節省傳統冷卻塔電機的電能，一起關于管網體系還有必定的壓力調理作用。另外在某些工業項目中，可能會有易燃易爆的工藝介質進入循環冷卻水體系，對冷卻塔風機有防爆要求時，那選用水動風機代替防爆電機相對更合理經濟。

      可是筆者以為在一般的新建工業項目中不宜立即選用水動風機冷卻塔，新建項目中體系的能量殷實無法精確核算也不能經過安穩的運轉參數來判斷。如果在開端的規劃中就考慮水輪機的壓力要求，又將會使這部分動能要求轉嫁到循環水泵上，增大水泵的揚程也就是增加了循環水泵的功率。

（2）噴霧冷卻塔

        現在已在實踐項目中運用的噴霧冷卻塔首要為兩大類，一類為高效噴霧通風冷卻塔，另一類為H JP型噴霧冷卻塔。高效噴霧通風冷卻塔的核心部件是噴霧推進霧化器，其使用循環回水的余能，經過渦流室與收擴型特別噴嘴開釋能量，構成細小水粒、霧粒、水泡。噴頭在水平方向存在傾角，霧流脫離噴嘴在塔體內上升的過程中，與空氣之間有很大的作用面積，因而發生了反推進力，使噴頭快速反方向運動。因而噴嘴流發生一個水平方向的相反的力，推進旋轉組織及輕質風葉旋轉，發生風力，構成空氣在塔內的對流，在到達下降循環水溫度的一起完成節電方針。當循環回水的水壓在0.12~ 0.16MPa時，特別噴嘴的流速可以到達18m/s左右，風筒內風速可以到達28m/s。

       依據實踐項目運用標明，高效噴霧通風冷卻塔的冷卻作用與一般冷卻塔作用恰當，可是節省了風機電機運轉的電耗，僅增加部分設備改造的一次性出資。

       HJP型噴霧冷卻塔的冷卻原理是使用從噴頭噴出的高速旋轉水流，在噴孔外的汽化室里構成真空，迫使一部分水汽化，并從其他的水中取得熱量補償其汽化潛熱，即它是使用相變的原理將高溫水進行大幅度的降溫。一起，當水噴到噴霧塔內的空間時，又與空氣進行熱交流構成第2次小幅度的降溫，該設備的降溫差由上述兩部分的降溫差組成。經過噴孔汽化室汽化的水占總水量的份額，首要取決于噴頭結構的特別規劃與進入噴頭前水的溫度。

       因為HJP型噴霧冷卻塔選用蒸騰為主的冷卻辦法，冷卻作用好，還可以經過操控進入汽化室汽化水的份額，處理進水溫度較高的循環水。H JP型噴霧冷卻塔不但能確保降溫作用，并且因設備結構內部無填料、無風機、無任何機械運動件，而節省了替換填料、定時保養風機的費用和作業量。在節水上亦因無風機的拔風作用而削減了水量的丟失，且瀟灑的霧汽不會對周圍環境發生水淋現象。但因為其一次出資費用過高，現在在國內的工業循環水體系中運用還不多。

（3）冷卻塔風機的變頻

       一般工業冷卻塔的處理才能是依照工藝最大才能及夏天最大熱負荷的條件下選定的，可是在實踐設備運轉中，因為季節、溫度、作業負載等諸多因素都將改動，違背規劃的最晦氣狀況，使設備常常處于較低負荷的狀況下運轉，構成不必要的電耗。

      溝通變頻調速技能是近幾年電氣傳動范疇鼓起的一項新技能，該設備經過改動電源頻率來改動電機轉速。在典型的冷卻塔風機變頻操控體系中，選用內置PID功用的變頻器，以冷卻塔出水溫度為操控目標組成閉環操控。在循環冷卻給水管道上裝置一個溫度傳感器，將冷卻給水溫度信號傳給變頻器，經變頻器本身的PID操控器后，給出恰當的電壓和頻率給冷卻塔電機，調理風機轉速和輸出功率或是調理風機敞開的臺數(多臺運轉的狀況下)。這樣構成一個閉環反饋體系，當冷卻給水溫度下降時，減小風機轉速或削減風機運轉數量，然后到達節能降耗的意圖。
2.2 循環水泵的變頻調速5 ~% |5 z! y! {( B

       現在許多工業項意圖循環水體系經過節省辦法來改動循環水泵的壓頭和流量，這種辦法盡管簡略易行，但在調理過程中因為人為地增加了阻力，發生了很多的能量丟失，并且實踐負荷遠離額外工況時，水泵常常違背高效區運轉，呈現“大馬拉小車”的現象。

       關于循環冷卻水用水量改動較大的體系，若選用變頻調速技能，改動水泵電機轉速來調理水泵流量，既可以防止采納節省辦法的才能丟失，又可以確保水泵一直在高效區運轉，因而可以大幅度的節省電能。

       當循環冷卻水流量改動時，直接的會引起管網壓力的改動。依據此特色，選用內置PID功用的變頻器，以冷卻水壓力為操控目標組成閉環操控。在循環冷卻給水管道上裝置一個壓力傳感器，依據管網的壓力信號經變頻器本身的PID操控器后，給出恰當的電壓和頻率給循環水泵電機，調理電機轉速和輸出功率或是調理循環水泵敞開的臺數(多臺運轉的狀況下)。這樣構成一個閉環反饋體系，保持冷卻給水的壓力，并使設備的啟動運轉得以改進，延長了設備的使用壽命，又下降了電耗。
3 水質處理藥劑或技能選用
3.1 進步濃縮倍數

       循環水體系的補水量等于體系中各種蒸騰、風吹、滲漏和排污丟失之和，進步體系運轉的濃縮倍數可以削減排污量，即削減體系的補水量，到達節水的意圖。可是過高的進步濃縮倍數，會使循環冷卻水的硬度、堿度、氯離子等的濃度過高，使水的結垢傾向、腐蝕性大大增加，就需求相應的進步循環水的水質安穩處理作用。

      這就需求有用的水質處理辦法，在考慮環保的一起，選用高效的水處理藥劑來進步濃縮倍數。以下幾種水質安穩處理藥劑已經在一些工業項目中的循環水體系應用，并且取得了明顯的效益。

      硫酸-阻垢劑處理：是指在水體中先參加硫酸使彌補水堿度降到必定程度后再參加阻垢劑如聚磷酸鹽、有機阻垢劑等。然后到達阻垢和確保循環水安穩運轉的意圖。該法占地小、技能簡略。可是需注意SO2-4濃度過高會腐蝕混凝土，一起用有機磷處理循環冷卻水必然加強水生物的繁衍，加劇腐蝕程度，所以藥劑處理要一起考慮阻垢、緩蝕及滅菌等多方面的作用，一般可以考慮選用復合型阻垢劑。

      弱酸樹脂交流處理：可下降水中的碳酸鹽硬度及相應的堿度，再投加緩蝕劑可防止循環水體系的腐蝕，既可進步循環水濃縮倍率，又不會增加水中硫酸根離子。該法適用于處理碳酸鹽硬度份額高的水，長處是體系簡略、運轉條件好、交流容量大、易再生、酸耗較低，從根本上處理了斷垢問題。缺陷是運轉費用高、占地面積大、廢水排放量大。

       石灰軟化-加酸：彌補水在預處理時就投加恰當的石灰，除掉水中的Ca2+、Mg2+，原水鈣含量高而補水量又較大的循環冷卻水體系常選用這種辦法。經石灰處理的水，盡管碳酸鹽堿度可以下降，但卻有可能呈現CaCO3 沉積，為消除這種不安穩性,可增加少數H2SO4。此法長處是處理才能大，運轉費用較低。缺陷是出資大、對石灰粉純度要求高、對環境影響大。

       反滲透脫鹽處理技能：選用反滲透對循環冷卻水進行軟化、除鹽處理。其脫鹽率常在98%左右，一般95%。該處理法操作便利，易于完成自動化，并且脫鹽作用好，有利于進步循環水水質。缺陷是出資大、膜污染嚴峻、清洗頻頻。

       臭氧水處理技能：臭氧作為水處理劑，滅菌才能強、排污量少，既能節水節能，又不必調理水的pH，無二次污染，對循環水的緩蝕、阻垢、滅菌等均有杰出的作用。
3.2 管道減阻節能劑2 V3 A' f8 W# w; N0 Q0 j) a

       減阻節能劑是用于下降流體活動阻力完成節能的化學增加劑。近年來國際環保節能組織啟動了減阻節能專項研討項目，丹麥、荷蘭、加拿大、美國、日本和新加坡等國家對表面活性減阻技能進行了很多的研討作業，取得了很大成效，管道摩擦阻力最高可削減70%以上，某些減阻節能劑種類已進入實用階段。國內也開展了管道減阻節能的基礎研討，并進行了減阻節能劑的應用研討。

       現在已開發了陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑為主劑的三類減阻節能劑配方。減阻節能劑應用于循環水體系中，不只可以下降管網出資造價，并且能下降循環水泵日常運轉的電耗。在循環水體系中參加管道減阻節能劑是簡便易行的節能辦法，現有循環水體系改造無需新增大筆設備出資，具有廣