工业循环冷却水系统优化设计

摘要工业循环冷却水系统设计是工业企业设计的重要部分，结合当前水资源缺乏的严峻形势，要优化工业循环冷却水系统设计，就必须在系统设计过程中使用更为细节化的处理技术。从工程设计的角度，采用单独的循环冷却水系统低压给水系统，收集、处理后回用循环冷却水，以及综合考虑换热器和循环冷却水系统的安全系数等措施。经过设计细节化处理后，还可以使循环水系统的清洗排水方便快捷，可以加强系统的安全生产，可以达到节省投资的目的。

关键词循环冷却水 细节处理 优化设计

中图分类号：S611文献标识码： A

冶金行业是工业用水大户，这些行业的生产用水中冷却水用量占90%以上，其循环冷却水系统的补充水量又占整个工程项目一次用水(新鲜水)量的60%一70%，因此工业循环冷却水系统的细节化处理及优化节能设计显得尤为重要。

各行业工业企业准入条件对水的循环利用率有明确的要求，清洁生产标准中的技术指标要求也对工业用水重复利用率给予限定。工业循环水系统设计是工业企业设计的重要部分。卜文结合有关规范和结合工程经验，对工业循环水系统设计中容易遗漏的细节加以描述，对涉及到相关专业的设计细节加以说明，并对循环水的清洗预膜和排水、安全生产和节省投资方而的设计细节加以分析。以期为工业循环水系统设计提供参考。

1设计细节优化

1.1冷却塔的优化设计

（1）冷却塔是循环给水系统的重要设备，而冷却塔的布置又是影响冷却效果的关键因素。但在实际工程中，总会出现随意摆放冷却塔的现象。在《工业循环水冷却设计规范》(GB/T 50102-2003)中第2.1.1条，已明确规定冷却塔在厂区总平而布置中需考虑的因素，并在2.2章节、2.3章节和2.4章节的相关条目中明确了各式冷却塔的布置要求。冷却塔之间或塔与其他建筑物之间的距离，除了应考虑塔的通风要求、塔与建筑物之间的相互影响外，还应考虑厂区建筑物平立而的协调等诸多因素。所以切记在循环水设计中，充分考虑冷却塔的布置以达到最佳通风效果。

（2） 按照《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中第3.2.11条有关要求，冷却塔水池出水口或循环冷却水泵吸水池前，应设置便于清洗的拦污滤网。但在设计过程中，特别是对于间冷开式系统的循环冷却水泵的吸水池前，设计人员通常忽略拦污滤网的设计，加大了循环冷却水在冷却过程中带入杂物的可能性.甚至造成换热器的严重堵塞。

1.2 水泵及循环水池的优化设计

(1)在进行离心泵吸水井设计时，吸水喇叭口的位置摆放也尤为关键，吸水喇叭口中心的悬空高度、淹没深度及与建筑物的距离，在《泵站设计规范》( GB 50265-2010 )第9.3.3条有非常明确的规定。这一条是从运行状态和工程造价出发，在保证水泵进水管有较好的流态，使其流速分布均匀，避免进水池出现漩涡的前提卜考虑节省投资。如:悬空高度过小会使进口处水流过于弯曲，水头损失增加，水泵效率降低;悬空高度过大，吸水井底板过深，增加工程造价。

(2)在泵房进行管道安装时，经常发现管道从电机上方穿过。按照《室外给水设计规范》( GB 50013-2006中第6.6.2条有关要求，循环水泵房内的架空管道敷设时，不得阻碍通道和跨越电气设备。这是从方便操作和考虑安全运行两个角度出发而提出的要求。设计人员在处理管道设计的细节时，在保证操作通道的前提卜，应及时与电力等专业对图，以保证电气设备的安全运行。

(3)半地下式循环水泵房，其泵坑内至设有灭火器的泵房地而通道的距离超过灭火器的最大保护距离，但泵坑内没有设置灭火器的，不符合规范要求。按照《建筑灭火器配置设计规范》(GB50140-2005)中第7.1.3条有关要求，灭火器设置点的位置和数量应根据灭火器的最大保护距离确定，并应保证最不利点至少在1具灭火器的保护范围内。所以在这种情况下，必须在泵坑内设置灭火器。

(4)《工业循环冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)中第3.2.2条指出:间冷开式系统水容积宜小于循环冷却水量的1/3但在设计过程中，计算系统的水容积意义不大，而确定循环水池的容积大小尤为重要。有些专业人员将水池容积按巧-20 min的循环水量来进行计算是缺乏依据的，水池容积应按照系统初次运行时，将水池灌满水，启动水泵，当循环回水至水池，此时水池的水位仍可满足设计最低液位即可。所以水池容积的计算与管道容积、系统中走水设备的走水部分的容积密切相关。

2 循环冷却水系统节能措施

2.1 循环冷却水系统节水措施

(1)提高工业用水系统的重复利用率。主要包括改变使用水的方式、提高所用水的重复利用率。改变使用水的方式，可以通过将直流水改变成循环水，进行重复利用;在生产工艺条件基本不变的情况下可以来实现提高水的重复利用率，这也是工业节水前期过程中主要的节水途径。但提高水的重复利用率有很多具体的条件，例如一些同生产有关的技术、经济条件等，想要使其达到理想的程度也需要很大努力，因此从总体上要提高工业用水的重复利用率是一项长期而且艰巨的任务。

(2)改变生产过程工艺、采用节水措施，实行清洁生产战略，合理地进行工业生产的布局，来提高工业用水的利用效率，也叫做生产工艺节水。生产工艺节水关系到工业生产的原料路线、生产工艺方法、流程与生产设备、工业与产品结构、生产的规模、生产组织和工业生产布局等等。总而言之，生产工艺节水几乎深入地涉及工业生产的各个方面，所以，工艺节水更为复杂、更加长远、更加艰难的任务。

2.2 循环冷却水系统节能措施

(1)引进先进的节电设备和工艺，开发经济性高的生产运行控制方法。将变频技术应用于需要调速的工艺生产中来调节控制风机水泵等设备具有较好的节能效果，变频调速技术具有非常显著的节电效果，并且该技术有优良的调速性能、广泛的生产适用性、能够延长设备使用的寿命、减少生产过程驱动设备故障发生率、提高产品的质量等优势;对于不需要调速和控制的用电工艺设备，应采用节电设备来实施节电改能;采用高效的节能的设备能给整个系统工艺带来长期的生产用电成本节约，例如采用高效的节能电机、高效节能灯、高效节能变压器等等，是节约电耗的一条非常有效的途径。

(2)提高企业的用电管理水平是工业生产节电措施中投入少、产出多的有效方法。建立电能计量措施和制定用电有效工作目标是工业生产节电的基础;工程项目设计和用电运行管理控制来提高工业生产自然功率因数是实施管理节电最有效的途径。

(3)应用无功补偿来提高功率因数是系统节电和提高电能利用率的基本途径。包括进行无功补偿来提高供配电系统的功率因数;应用无功补偿方式提高节电效率。

3关于安全生产与节省投资的设计细节

(1)在泵房集水坑内的潜水泵出水管上应设置相关止回阀，其作用是防止外部排水系统的水倒流至泵房，避免半地下式泵房被淹没，保障泵房的整体运行安全。此外，在止回阀后还应设置检修时使用的手动蝶阀或截止阀等阀门。

(2)在循环水系统中，由于停泵等原因，使流速发生突然变化而造成水锤的现象时有发生。目前为消除水锤采用的最常用的方式有:采用水锤消除器或泄压保护阀等泄压保护措施;采用管力阀、缓闭蝶式止回阀等水力控制阀等控制流速的措施。另外还有一些简单的辅助措施，如:尽量缩短管道长度;在合适位置加装一组闸阀(蝶阀)和排气阀。这些方式都能很好地消除停泵水锤，有力保障循环水系统的运行安全。

(3)有些大型的循环水系统，由于水池补水管和循环水给水管管径较大，专业人员设计时，亦将水池的溢流水管管径相应加大，导致后续废水排水管道管径全部加大，直接增加了工程投资。实际上没有必要，循环水溢流水管管径应按照以卜两个因素考虑:正常溢流水量。②循环水池超过有效水深部分的体积是否可消化系统内事故或检修排空时需要排放的水量，如果可以消化，则循环水溢流水管管径按正常溢流水量来选择即可。

4 结语

若要使工业循环水系统的设计更加合理，需要考虑施工、试运行、生产安全、造价等诸多因素。而工业循环水系统设计细节化可以使工程施工简单易行，试运行和清洗排水方便快捷，系统运行监控准确，生产安全可靠，并可以达到节省系统工程造价的目的。

参考文献

{1} GB50050-2007 工业循环冷却水处理设计规范 [S].

{2} GB50256-2010泵站设计规范 [S].

{3} GB50013-2006外给水设计规范 [S].

{4} GB50140-2005建筑灭火器配置设计规范 [S].

{5} GB/T 50102-2003 工业循环水冷却设计规范 [S].

{6}上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册(第3册) [M].

北京中国建筑工业出版社，2004.299-310.

{7}华东建筑设计研究院有限公司.给水排水设计手册(第4册) [M].

中国建筑工业出版社，2002.463-514.