密閉循環冷卻供水方式在氯堿化工生產中的應用

卞平官，王中華

（內蒙古宜化化工有限公司，內蒙古 烏海 010640）

內蒙宜化為解決循環水補排水平衡問題，進一步落實節水減排工作順利推進，對燒堿、PVC現有機封冷卻水方式進行改進及采用密閉循環，其中PVC聚合裝置2套、燒堿電解裝置1套。

機泵機封冷卻水供水系統是整個氯堿工序輔助系統比較重要的一環，針對機封冷卻水密閉循環的方式根據各機泵位置壓頭、經濟實用等方面綜合考慮供水方式，總的來說傳統水機封冷卻水技術供水方式大體分為兩大類：自流供水外排，水泵供水（密閉循環）兩種方式。但是隨著水利資源的成本越來越高，可用來作為冷卻水源泥沙含量增大，雜質增多，水質不理想，要利用傳統的冷卻方式，就需要不斷增加濾水器和水處理等設備來對冷卻水源進行處理，隨之帶來的就是技術供水系統配置的復雜，設備的增加對聚合裝置的運行也帶了一定的難度，也促使設計者對冷卻供水系統進行改造和創新。

1 密閉循環冷卻供水原理

借鑒常用于熱水采暖系統和中央空調水路系統供水方式，利用脫鹽水代替傳統的一次水經過各個機泵機封，帶走機泵運行所產生的熱量，然后經過安裝在機封水循環泵出口的換熱器，通過循環水冷卻后，通過水泵再次供給工序的各個機泵機封使用。機泵技術供水就在往復的循環冷卻中利用流動的溫度比較低的介質脫鹽水及其含雜質低的特性帶走機泵機封運行時所產生的熱量。

密閉循環冷卻供水方式在機泵機封冷卻水系統首次運行前，先通過設置在高點處（高于各機泵最高點）的高位水箱將管道內充滿進過處理后的清潔水，可有效防止水在管道中長期循環使用對管道造成的結垢、腐蝕、磨損等問題。整個系統在首次充水之后，僅需要通過高位水箱對后期機泵運行中損失的水量或滲漏掉的水量進行補充，不需要另外增加供水，有利于節約用水。密閉循環冷卻水供水系統見圖1。

圖2 密閉循環冷卻水供水系統

2 密閉循環冷卻水系統的組成

密閉循環冷卻水系統的配置有：高位水箱、機封冷卻水循環水泵、熱交換器、視鏡、纖維棉管道過濾器、冷卻水進出管道、閥門、水pH計、電導率儀及相關自動化元件。

該裝置流程主要為：機封冷卻水循環泵將機封水槽的水經過冷卻器保證機封冷卻水溫度＜40℃，送至各機泵，回水經過回水管道無壓回至機封水槽。密閉循環冷卻水組成系統工藝流程示意圖見圖2，工藝流程注意事項如下。

圖2 密閉循環冷卻水組成系統工藝流程示意圖

（1）改造后的機封冷卻水總管設過濾器一個，并有壓差表，及時根據壓差對過濾器進行清理；

（2）改造后的機封冷卻水設換熱器一臺；

（3）改造后的裝置設2 m3高位水箱一個，可以實現在機封水泵A、B以及原有流程水源斷水同時故障時，向系統補水；

（4）各機泵機封冷卻水出口采用螺紋連接、金屬軟管，并設有進出口閥門，便于檢修；

（5）考慮機封冷卻水水質問題，燒堿、PVC補充脫鹽水并適當預留0.2～0.5 t/h的采出量，保證水質穩定；

（6）單臺機泵機封冷卻水量按照0.5～1.0t/h設計；

（7）機封水管采用不銹鋼管；

（8）在單臺機泵機封冷卻水出口均安裝了視鏡，監控各臺機泵機封是否存在泄漏現象，尤其懸濁度較高的介質可以第一時間發現，并采取措施，保證機泵運行安全；

（9）裝置設置高位水箱。高位水箱作為整個技術供水系統管路的供水水源也兼起平衡壓力的作用，出水管接在循環水泵出口附近的供水干管上，為了防止銹蝕，一般采用不銹鋼水箱。高位水箱內設有液位計、浮球閥、排氣孔及呼吸閥等措施來保證各機泵的正常運行。 需要時，可通過它投放化學藥劑，對冷卻水進行水軟化、殺菌等化學處理。采用密封循環冷卻水系統，所需冷卻水的水量只需充滿整個管道即可，可根據《空調設計手冊》來計算高位水箱的容積，一般機封冷卻水溫度都在25～40℃，計算出來的高位水箱容積都比較小，不超過2 m3，比較方便找一個高點把膨脹水箱固定起來。

3 密閉循環冷卻水裝置安全儀表聯鎖

原有機封水來水保留，設調節閥一個，改造后的機封冷卻水總管壓力＜0.1 MPa時聯鎖；改造后的機封冷卻水A、B泵設互相聯鎖，A、B泵故障時，備用泵可以自動啟用；在機封冷卻水管路上安裝pH計，可以實施監控冷卻水的pH值，以防工藝介質泄漏，第一時間可以發現；同時安裝電導率儀可以根據電導率判斷工作介質水水質情況，及時更換，保證機封冷卻水清潔度，不損壞機封。

4 效益分析

目前3套密閉循環機封冷卻水系統投用后共計節約脫鹽水15 m3/h，按照10元/m3計算，節約脫鹽水成本131.4萬元/a；排水按照5元/m3計算，同時減少排水折效益65.7萬元/a；同時脫鹽水站減少濃水排放6 m3/h，折效益26.3萬元/a；3套裝置機泵功率7.5kW，折電費6.89萬元，3套裝置固定投資180萬元，則當年收回投資，且凈賺43.4萬元，年效益216.5萬元。

5 結語

在化工生產中，機泵冷卻水采用密閉循環冷卻水技術供水方式作為一種可持續發展、節水節能的供水方式，具有很廣闊的應用前景，是值得考慮的供水方式，尤其適用于北方缺水地區。