浅析循环冷却水供水工艺的改造

摘 要：本文主要介绍了目前循环冷却水系统的现状及其存在的问题，并且从自动化的角度对之进行改造，提高循环冷却系统的效率并节约成本。

关键词：循环冷却水；供水工艺；改造

水对于人类生存是必需品，同样工业生产也离不开水，进入工业化时代后，用水需求越来越大，而冷却用水在用水量中所占的比例最大，工业生产中约百分之九十以上的用水是冷却用水。由于各个工业部门对冷却水的水质要求基本一致，因此冷却水供水工艺逐渐成为一门应用技术获得相当的重视，冷却水具有冷却产品和机器设备的效能，如果其冷却效能不能充分发挥，就会对影响工业生产，导致产品质量下降，设备磨损严重，造成严重后果。

由于冷却水对工业生产的散热具有如此巨大的作用，因此应该设计既能保证冷却水供应，又能节约水资源的循环冷却水供水系统。循环冷却水，顾名思义是指以水为冷却介质，并且循环利用的一种工艺。在冷却水系统具体运行过程中，必须对水质进行控制，要不断地更新水质，排出浓度不符合的水和补充一定量的薪水，将冷却水的各项指标控制在合理的范围内。

一、循环冷却水系统的现状及存在的问题

现有的循环冷却水系统主要由四部分组成，首先是循环水泵站，其主要功能是将工业生产中排出的废水进行处理、净化后，再应用于工业冷却。其工艺管道比较纷杂，常采用砖石、钢筋混凝土混合结构，主要由水泵和电机两部分构成。其次是管网，其主要设备包括手动闸、机械自力式闸等，然后是终端冷却设备，主要包括高炉炉壁、风口小套和热交换器等，最后是冷却塔，现在的冷却塔一般都安装无电耗水能驱动风机。

这四部分所构成的循环冷却水系统主要存在以下问题：

1.管网问题

由于过分的依赖人工操作，缺乏计算机管理，而官网的设置又很复杂，冷却终端的水力需求只能通过手动闸门进行水量输送，难以保证冷却终端的水力平衡。

2.水泵问题

循环水泵的运行方式大多是变频运行，而通过手动闸门调控，往往造成官网过大的能量损失和设备磨损。缺乏对水泵的优化控制，往往出现开机数目过多过过少的情况，无法科学的调节水泵的运行效率，过多的损耗能量。

3.冷却塔的问题

一年四季，甚至是每一天每一小时之间的温度都是在发生变化的，循环系统内部的水量、温度也是不断变化的，因此应该合理的调控冷却台的工作效率，采用自动调节手段对之进行优化。

4.其他问题

循环冷却水的应用范围非常广泛，涉及许多工业生产的全流程，包括炼铁、炼钢等。其耗能非常巨大，仅就一个中小炼铁厂来说，循环水泵站的年耗电量都在四亿度以上，除了用电量巨大之外，还存在严重的水资源浪费问题，在排水补水的过程中，由于循环系统的缺陷，总是造成大量活水流失。

冷却系统内的高温环境是微生物滋生的暖床，冷却设备内容易生成污垢，闸门、管网容易被堵塞，影响冷却效果，并且冷却设备堵塞之后，要耗费高强度和高成本的人工力量去清楚污垢。

最重要的是，循环冷却水系统的自动化程度低，过多的依赖于手工操作，并且对有限的自动化管理水平也不高。凝气器在整个冷却过程中起着重要的作用，但是由于冷却循环系统的自动化程度不高，常常由于结垢问题使凝汽器受到腐蚀，并且进一步引起管道渗漏等情况，设备经常需要维修，使用寿命大大缩短。其次，凝汽器的结垢问题，导致了运行成本的加重。而要解决结垢问题，最重要的是要控制水质，而水质的控制不能仅仅依靠人工操作，需要自动化的时时监控，有赖于现代的计算机技术。

二、循环冷却水供水工艺的改造

1.计算机技术的引入

随着计算机技术的发展，将循环冷却水供水工艺自动化是提高冷却效果，节约成本的有效方法。利用先进的技术和控制手段对循环冷却水供水工艺进行改造，主要是对循环水泵、管网、终端冷却设备和冷却塔进行优化控制，提高整体效能。将计算机数据库管理技术引入循环冷却水系统改造中，需要构建数据库和报表两个项目。首先是硬件设备，因为循环冷却水系统对硬件的要求并不高，只要能够达到较快的运算速度就可以，现代化工业企业都能达到这个计算机硬件的要求。其次，是操作软件的设计，应该具有窗口化软件的直观性和易操作性，符合Windows风格的界面，软件所包括的数据库应该包含循环水运行管理所有的方面，主要是水泵资料库、管网资料库、终端冷却设备资料库、冷却塔资料库、水质库、药剂库、循环水质库等，而报表应该有半月报、月报、季报和年报四种，可随时满足查询、上报和调查的需要。软件要能够简便的查询、修改和保存数据，系统要自动生成各个时期的报表，取代过去的人工汇总，避免出现错误的数据。

2.循环水泵的节能控制

现行的水泵一般存在运行效率低的情况，并且由此引发系统整体效能低下。借助计算机辅助设计，设计自动化闸门结合变频调节，首先要解决的是水量输送的平衡问题，通过自动化变频技术解决水泵输出功率过大的问题。其次，通过计算机计算出水泵的特性曲线，利用自动化闸门对水泵机组进行优化控制，使水泵运行处于高效点。

3.冷却塔的优化改造

通过自动化闸门，根据气候条件、温度变化以及水流量的变化情况，确定冷却塔的开启数量，并且对各个冷却塔之间的水流量进行优化配置，使每个冷却塔的冷却效果处于最优点。最后，安装水能驱动风机取代传统的点击作为冷却动力源，做到节约能源和成本，并且能够杜绝电机故障所带来的故障隐患，减少维修成本。

4.管网的改造

过去水量的输送大多是通过手动控制闸门来完成的，造成低效的运送。而对管网闸门实行自动化控制，当管道内的冷却水使用量处于不断变化的状态，能够自动的调节支管的水流量，做到按需分配。通过计算机计算出管网各个单元的冷或热负荷，进行输配能优化分析。

5.灭菌和除垢

控制微生物菌群、抑制水垢的产生、预防管道设备的腐蚀，对于循环系统的高效运行有着重要的意义。在杀菌方面，国际上呈现以溴代氯的发展趋势，并且取得不多的效果，因此我们应该加大对杀菌灭藻剂和粘泥剥离剂的使用，通过实验筛选出最高效的、能够与其他化合剂相容的杀菌剂。并且应该交替使用几种效能较好的杀菌剂，以避免细菌出现抗药性。

三、结语

经过实践证明，通过引入自动化技术，对循环冷却水系统进行改造，能够提高冷却循环系统各个组成环节的运行效率，节约成本，对于工业生产的效率和产品的质量都是非常有意义的。

参考文献：

[1]秦迎生.循环冷却水供水工艺的改造[J].冶金动力，2005年2期

[2]张光林.循环冷却水中氨氮的危害与对策[J].石油和化工设备，2011年第8期

[3]曲红伟.工业循环冷却水系统改造实验[J].环境科学与管理， 2006年3期

作者简介：

周佳，男（1981年9月-），湖南省湘潭市人，现任湖南华菱湘钢动力厂设备主任。