淺談循環冷卻水的處理技術

焦雷

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

大多數化工設備中都需要用到循環冷卻水系統，以更好地保證設備的順暢運行。在全球極端天氣加劇、氣候日趨惡化的情況下，循環冷卻水系統的節能優化措施在近年也受到了越來越多的重視。在此過程中，循環冷卻水系統的補水也成為企業用水中占比較大的一環。本文中，筆者將對循環冷卻水系統的運行進行分析，并對優化循環冷卻水系統的策略進行探究。

1 循環冷卻水中易存在的問題

（1）漂浮物。一些企業采用海水作為冷卻水，海水里漂著很多雜物，取水口極有可能聚集著大量的樹枝、塑料瓶、塑料布、藻類等。有的發電廠由于沒有安裝清潔裝置，柵欄容易被淤泥堵塞，不得已只能把柵欄取出來人工清潔，使得相關崗位工作量大，且工作環境臟亂[1]。另外一些發電廠進水區域藻類和漂浮物較多，僅靠閘門阻隔和排污無法滿足要求，需要在進水河道前端設置浮柵和防污網。有的電站緊鄰山地，進水區域聚集了大量樹枝，嚴重影響進水頭，這種情況可設置斜狀的浮柵，將樹枝截斷集中在浮柵的一端，這便于集中清理，且效果良好。

（2）淤塞問題。淤塞也是水冷卻循環系統不可忽視的問題。許多發電廠的實際運行狀況表明，淤泥存在于取水口、二次過濾器、冷凝器管等部件中，且其附著性強，不易清理。例如某發電廠的取水閘門被淤泥堵塞，與取水通道的距離較長有關。為了防止和減輕淤塞，必須在設計階段就考慮解決。對各發電站進行調查的結果表明，在取水路和旋轉過濾器底部設置一定高度的止泥框架是有效的[2]。

（3）資源浪費。一些系統的循環水主要使用軟水和純水，不與空氣直接接觸，因此不需要排放污染水，也不需要補給水。然而，該系統對噴淋系統和風量要求較高，因此需要較大的能耗。此外，由于受水的導熱性的影響，密閉式冷卻系統的處理效率較低，在循環式冷卻水處理需求強烈的情況下，一些企業建設多座密閉式冷卻塔作為補充，但這又需要較大的用地面積[3]。

2 循環冷卻水系統的優化策略

2.1 提高適當的濃縮倍數

根據相關系統工程理論，化工企業的最后階段是水的回收處理，這是為了使廢水影響最小化。為了盡量減少循環冷卻水系統的污染，在藥劑有效循環的過程中，企業通過強化自動監測和自動加藥的系統，可以在一定程度上提高循環水的濃縮倍數，減少水的補充。根據我國各企業的發展現狀，由于各企業用的水原水質、加工工藝不同，企業需要采取的方式也不同[4]。提高工業循環冷卻水的濃縮倍數，不僅可以有效減少水源的補充，還可以有效節約大量水質安定劑的消耗。但是，目前我國很多企業的循環冷卻水仍維持在2～3 個濃縮倍數，這就需要企業的循環冷卻水系統補充大量的水。如果中國化工企業將循環式冷卻水濃縮倍數提高到原來的5～10 倍，每年可至少節約水資源2380 萬m3，減少廢水2380 萬m3，減少廢氣排放714t。

2.2 加強污水回收利用，增加企業水源

當前很多城市對水源污染都會進行嚴厲的懲罰，這不僅顯示出人們開始關心水質狀況，而且對優質的飲用水資源有了更高的需求。在有關飲用水資源的投訴中，飲用水中氯氣等氣味的排放占全部投訴的90%以上。這也顯示一部分地區達不到城市居民對飲用水的標準要求。工業生產中，一旦出現突出的水污染事件，相關企業不僅缺乏必要的污水處理能力，而且不能有效處理各類二次水污染問題。另一方面，現在一些城市設計中應用了很多新工藝，有些新工藝的不成熟，在其使用過程中又帶來新的問題，如微生物流失以及臭酸鹽等問題，這些問題的存在，給管網設計設計帶來了更大的挑戰。大部分企業將總用水量的70%左右用于企業的循環冷卻水系統。但是，循環冷卻水系統的水源補充往往比較單一，例如僅依賴地下水、湖水、海水淡化水和水庫水等。這種相對單一的補水模式對企業具有較強的依賴性，如果企業循環冷卻水系統出現水的問題，將會嚴重影響系統的正常運轉，給企業造成較嚴重的經濟損失正在接受。因此，企業應加強冷卻水系統的水源供應渠道，近年來，許多企業開始重視水資源保護措施，通過采取節水減排的方法，提高水資源的保護和利用效率。大量的研究也證明，企業在生產活動過程中自行產生的廢水、污水在日常生活中通過預處理后，可以補充有效的作為冷卻系統的水，企業可以根據污水處理情況，適當配合止溶劑、油分的使用效率可估算有效保證水質穩定[5]。同時也應加強雨水收集和處理工作，以更好地實現綠色節能工程。因此，在生產過程中，要進一步完善雨水收集工作，可以更好地發揮雨水收集的作用和價值，實現節約能源的目標。為了能夠達到良好的節水效果，設計人員首先應從理念和管理上改變。首先，要貫徹節能節水理念，從設計到生產，都要注意是否節水。管理部門也要監督好設計方案、生產過程，確認其符合節約用水、節約用水的理念。在具體的雨水和凈化收集過程中，必須明確徑流雨水水質、水量和處理標準等。很多設計人員過去沒有想要再利用廢水的想法，能源的浪費逐年加劇，因此，必須扭轉相關設計人員的思想，使其重視水資源的利用。另外大量的化工生產會產生大量的廢水，如何讓廢水發揮作用，已經成為當今社會的重要課題。事實上化工生產排出的廢水經過處理后可以變成可重復使用的水，這類水可以用于綠化、灌溉農田，也可以用于工廠、建設工地等。這相當于能源的循環利用，達到了節約用水的效果。

2.3 加強先進水處理設備技術的應用

為了提高水處理藥劑的投入效果，實現循環水處理的高效穩定，大部分企業都使用循環水系統自動加藥設備。但是，目前我國大部分企業使用的自動加藥設備，其功能僅僅是對循環水系統進行加藥，并沒有對整個循環水系統進行實時監控。因此企業可考慮設計符合實際的估算系統加藥監控系統，對整個水原投入藥劑補充和監控污水排放，通過有效監控水中循環指標數值，遠程實時控制循環冷卻水系統。

2.4 循環冷卻水的蒸發飛濺

循環冷卻水系統的水塔在實際工作過程中，主要依靠水的循環和冷氣的熱交換過程中產生的蒸發熱向空氣中傳遞，但這個熱量蒸發過程中蒸發的水量無法準確計算。在目前我國的發展現狀下，對于冷水塔的蒸發飛散，也可采取相應的節水措施。首先，可采用防結冰降霧型節水冷塔，該方法可通過塔上或塔底有效預算冷卻器空氣對循環冷卻水的預算，這樣做的目的是降低換熱負荷，估算換熱過程也可以減少形成過多的水量蒸發，但該技術在我國南方地區并不適合，在經濟效益方面沒有突出優勢。另一種方法是可以采用冷水塔的蒸發水蒸氣來回收，這種技術主要是通過安裝蒸汽回收裝置來回收水塔頂端的蒸汽。但是，這種方法在實際應用中或多或少會影響水塔的冷卻效果。

2.5 循環水熱交換網絡集成器的節水優化

在工化企業環節，重復用水利用率高的企業，冷水的循環使用量也大，但在實際工作中，循環冷卻水成本低，節水效果也小。因此循環冷卻水熱交換網絡綜合優化系統在實際操作中需要提高效率。未來煤化企業應加強循環水管理，提高水的運行效率，引進管理設備和節水先進技術，做好相關研究和優化工作，確保技術的可實施性，企業也要根據自身特點，提高生產技術，降低能源消耗。

2.6 水冷機冷卻水的節約能源方法

根據水冷機的工作原理，冷卻系統將化工設備產生的熱空氣傳輸到室外時，會受到設備工作溫度變化的影響。所以在實際操作中，降低水冷機的能耗可以有多種方式，比如對冷水系統進行調節，或者對制冷劑系統進行工作狀況調節等。例如：調節制冷劑系統的工作狀況時，當冷水溫度發生變化時，可以對制冷劑壓縮機的進氣量進行調整，這樣壓縮機的輸入功率也可以發生變化，實現壓縮機功率調節的控制過程可以。常用的調節方法有兩種。一個是4 級能量調節，另一個是5 級能量調節，同時在壓縮機上也可以設置程序控制器，人們在使用壓縮機的時候可以從進水溫度變化的情況到室內環正確掌握環境溫度變化情況，然后正確調節能量大小，也會影響到壓縮機的吸氣量，最終反映壓縮機輸入功率的變化。冷卻水的循環系統在工作過程中會受到各種因素的影響，在調節冷卻水的流量時，可以通過調節水路閥門的打開程度、水泵系統的運轉效率（例如水泵的轉速）來調節水流量[2]。

（1）調整冷卻水流量：水路閥門

根據水泵工作過程的電阻變化情況，當水泵轉速相同時，管道的電阻系統不增加，但通常情況下，水泵運行中當阻力升高時，水流量會迅速下降，揚程也會不斷提高，但揚程提高的速度要高于水流量降低的速度。這樣，當流量降低時，水流量和揚程的乘積降低，輸入功率降低。因此，為了減少流量，可以通過提高電阻值來實現，通過減少電力消耗量來降低能源消耗量。在調節電阻的具體操作過程中，可將流量調節雙通閥安裝在冷卻水回路中。根據水泵揚程的變化特點，當水系統的阻力保持不變時，水泵的轉速降低，流量和揚程降低，輸入功率也隨之降低。根據這一原理，要降低水泵的輸出功率，減少水泵的能源消耗，可以通過降低水泵的轉速來減少水流量和揚程，最終達到節約能源的目的。在具體的操作實踐過程中，要更科學地減少水泵的轉動，在水泵電機上設置變頻控制器，根據水泵運行實際情況調整水泵的轉動動作，確保工作性能，實現節能目的。

（2）調整冷卻水流量：水泵的運轉

壓縮機的揮發效率會影響冷卻水的流量，該組控件為水冷螺旋桿單元，在操作過程中必須嚴格按照要求和規定，才能使壓縮機正常工作，并使其正常工作把氣溫和凝固氣溫限制在一定的界限之內。如果揮發的氣溫過低，吸入氣體壓力過低（小于0.5kg/cm2），稀薄的制冷劑會導致壓縮機中的冷凍油在冷凍機中溶解，導致壓縮機軸承缺油，終導致壓縮機的油電機的轉子不能像平常那樣工作了。綜上所述，凝固的氣溫過高會改變壓縮機的工作狀態，使壓縮機不能正常工作，進而影響輸入電流的穩定性。因此，應嚴格按照操作要求，注意冷卻水的具體相關參數。并將冷卻溫度和揮發溫度限制在一個有效的極限內。

2.7 重視管網建設

冷卻水管道應根據地區的地理環境選擇適當的材質。管道的材質是破裂的一個重要原因。設計階段，設計師需要綜合考慮，在管道材料的選擇上，設計師也需要綜合考察。在管道的分類上有很多不同，比較常見的有鍍鋅管道、玻璃管道、塑料管道、塑料管道和復合管道等不同類別的管道。但是，在實際的設計過程中，首先需要考慮經濟問題，設計者需要以經濟合理性的標準來選擇鋼材。例如，在生產環境中機械強度高的情況下，設計者需要選擇耐腐蝕、耐便利的管材。以下，對各管材的評價，是筆者在實際工作上的個人見解。給水管網中常用鋼管，鋼管具有較強的抗壓耐震性能，且質地較低，鋼管輕薄，長度適中，具有這些優點，但同時它不易連接，這一問題使得不銹鋼管必須接口少，這類特點使其可以作為環保管道，主要應用于管徑需要大的項目中，并且水壓高的項目中運用也可以提高經濟效益。在常見的管材中，也有玻璃鋼管，但是它的運用率不高，主要被用于引水管。玻璃鋼管具有耐腐蝕、重量輕、易于操作等優點，但由于其脆弱，利用率不高。另外一種常見的管材是塑料管，這種管材有很多優點，比如質量低、操作好、光滑等，缺點也很明顯，不能長時間使用，其材料容易腐蝕或腐蝕很容易出現各種各樣的問題，造成損失。在許多地區，由于不注意地理環境的差異，或者當供水管道的跨度大，連接不同的區域，如果選擇相同材質的供水管道，就有可能破裂。管道破裂的概率因材質不同而不同。以前我國一般選擇灰口鑄鐵材質的管道，這種管道費用較便宜，但其內部結構松散，強度小，脆性大，不能滿足現在的要求，在受力不均勻的情況下容易破裂。供水管道的破裂會嚴重影響人們的正常生活，且維護成本高，因此供水管道的選擇要考慮多種因素。通過改善水管的連接工程，可以降低水管的破裂率。傳統的水管接口中，接口的密封性和強度等都可能存在較大的問題，但這些都是容易被注意到的問題，而水管的整體性卻被忽視了。今后的接口可以結合剛度和柔軟性來確保整個水管的穩定性。例如，采用在水管接口上結合水泥的方式，可以提高整個水管的耐壓性和耐彎性。

3 結語

總的來說，循環冷卻水系統的優化可以從設備、水源等方面進行。相關從業人員應積極了解相關信息，以更好的優化循環冷卻水處理技術，降低能耗，節省資源、降低污染。