探讨工业循环水冷却工艺的节能减排措施

摘 要：随着我们工业的快速发展，工业冷却用水占了工业总水量的70%之多，因此，采用工业循环水冷却工艺达到节能减排的目的显得尤为重要，本文重点介绍了循环冷却水系统节水的具体方法，具有现实的理论指导意义。

关键词：工业循环水冷却工艺节能减排方法

中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：

一、前言

目前，工业循环冷却水占了工业用水中的比重较大，而工业循环冷却水在工业应用中的作用很关键，因此，我们必须重视对循环冷却水的处理，采用适宜的工艺控制方法，达到节能减排的目的。

系统控制与节能的关系分析

系统中冷却塔、冷冻主机、冷却泵及冷冻泵应是一一对应开启的，应采用电动阀控制水流，不得让水流经过已停机部分的管道，而影响处理效率。开机的顺序是：冷却水泵、电动阀、冷却塔、冷冻主机，停机的顺序则相反，且冷冻机停机要提前半小时。30kW以上冷却水泵应采用软启动，多台并联，最好用变频控制，根据外界环境气候设定调节水泵功率，节能效果更好。冷却塔风机采用双速电机以及酌情适当调整风机叶片角度对于节能降噪有明显效果。

根据是否设置水池设置位置， 产生了循环水冷却系统的不同形式。采用集水型冷却塔，冷却水泵尽量降低设置，并将冷却水进水总管适当放大，以增大蓄水量，既减少管道阻力、节能又保证水泵的正常运行。

工业循环水冷却工艺的具体节能减排方法

工业循环水系统基本流程一般是：给水管网来的新鲜水经循环水处理装置缓蚀阻垢处理后进入循环水给水管网，供全厂冷换热设备使用，换热后水温达到设计值后，进入循环回水管网，一部分经冷却塔换热后温度降低10度左右，依靠重力沉降于塔下水池，另一部分约占总水量的3%进入旁滤系统，过滤以降低循环水浊度，再进入塔下水池，经格栅进人吸水池，再经过缓蚀阻垢、杀菌灭藻药剂处理，水质稳定后，经循环水泵升压送至循环水给水系统。要减少循环水系统用水量，最主要的措施是提高循环水的浓缩倍数。

循环水浓缩倍数的定义如下所示：浓缩倍率：循环冷却水中某种盐分的浓度／补给水中某种盐分的浓度以循环量为10000m3／h、冷热水温差10℃的循环水系统为例，不同浓缩倍数下的补充水率、排污率和节水率在使用循环水较使用直流水具有显著的节水减排效果，浓缩倍数在1.5，补充水率为3.31%，折算成节水率为96.69%；污水排放率为2.23%，折算成减排率为97.77%。随着浓缩倍数升高，节水减排效果提高，节水率和减排率提高，但提高的幅度逐渐下降。目前，由于水源紧张，水价上涨，排污收费增加，个别企业循环水浓缩倍数已提升至6以上。目前我国化工企业循环水浓缩倍率一般在2左右，如果都提高到6，可减少循环水补充水40%，减少污水排放80%。要提高循环水浓缩倍率，主要通过以下几种方法：

1.对水处理配方进行优化

提高循环水浓缩倍率，在补充水水质不变的情况下，最显著的结果就是循环水中的含盐量提高，浊度增大，微生物增多等。如处理不当，将加速设备管道的腐蚀，并导致装置利用率的降低和循环水水质的恶化。通过调整循环水处理配方，循环水浓缩倍率可以提高到3-4。

循环水高浓缩倍数运行情况下。加药、加酸设施的安全可靠是水处理的基础，因此要求循环水系统有较高水平的水质在线监测和自动加药系统，因此要以系统运行的稳定、可靠，减少操作波动为首要条件，选用与系统相适应的自动连续加药(加酸)设备。

高浓缩倍数运行时，循环水离子含量和污染物含量增加，浊度和微生物控制难度加大，需要加强旁流处理和杀菌。配备旁流过滤器，其流量为循环水量的3%-5%，以降低循环水中的悬浮物、胶体和部分微生物，有利于控制循环水腐蚀及结垢。

2.改善循环水补充水水质

在循环水系统水质不变的前提下，要提高循环水的浓缩倍数，最直接的方法就是提高循环水补充水的水质。特别是对于补水水质较差，或受客观条件限制，无法大幅提高水处理剂的性能时，也可以采取对补充水进行预处理的办法，改善补水水质，以利于循环水系统浓缩倍数的提高。这种措施在北方高碱、高硬水系尤其适用，而且综合效益明显，目前在一些企业已得到了成功应用。

按《石油化工给水排水水质标准》，石油化工敞开式循环水水质要求Ca2+质量浓度为30-500mR／L，而石为，石油化工企业给水水质标准为Ca2+质量浓度≤175mg／L。假设循环水Ca2+质量浓度为500mg／L，补充水Ca2+质量浓度为175mg/L，则循环水浓缩数倍数为2.86。若采用顺流再生固定床技术对循环水补充水进行离子交换处理，生成的软水中阳离子质量浓度约为80mg/L。这样，在不改变循环水水质状况的情况下，循环水浓缩倍数可达到6.25倍，补充水量由大约2%降低为1.4%，节水30%。

采用循环水分级浓缩串联补水技术

近年来，我国电力系统开发了一种经济适用的循环水浓缩串联补水技术。该工艺将循环水分成两级进行处理，补给水串联运行。第1级原水进入第1级机组循环水系统低浓缩倍率运行，(浓缩倍率小于等于2)，第1级循环排污水经过滤、弱酸离子交换树脂脱碱软化处理后作为第2级机组循环补给水，第2级机组的循环水系统采用高浓缩倍率运行(浓缩倍率小于等于4.5，且循环水总浓缩倍率大于等于6.0)，其排污水经澄清过滤和反渗透处理后可作为锅炉补给水或循环水系统补给水。该技术已在西柏坡电厂成功运行多年，与常规循环水单级浓缩处理系统比较，其优点主要有：

(1)浓缩倍率高。综合循环水浓缩倍率可达6～9，节水效果明显、排污量较小、经济、安全、可靠；

(2)解决了提高浓缩倍率与凝汽器管材结垢或腐蚀的矛盾；

(3)对循环水浓缩倍率2倍左右的循环水装置，改造方便，适用性强；

(4)减少了废水排放量；

(5)节约投资、占地面积小。

与空冷技术相比，分级浓缩串联补水技术工程造价低(约是空冷的1／10)。缺点是冷却水系统的蒸发、风吹损失需另寻办法解决。空冷技术耗水率低，缺点是工程造价高、运行管理复杂。以1200MW规模电厂为例，采用分级浓缩串联补水技术，需投资4000万元左右，解决了约占1／2循环水水量的排污损失(1566万t/a左右)，具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。按石家庄市工业企业用水价2.98元／m3计，节约水费4666.68万元／a。1年即可收回投资。采用空冷技术，投资约5亿元左右，节水约3200万t／a。水投资分别为：2.55元／t和15.6元／t。

4.采用空冷技术来实现节能减排

空气冷却方式和水冷却方式的讨论持续了相当长的时间，到目前为止仍在进行两者之间的经济分析与讨论。但是，空冷器的优越性越来越得到人们的认可，以空冷代替水冷的趋势仍日益明显。

目前，国内化工企业只有个别单元采用了空冷技术，但在西部电力行业已广泛推行。资料介绍在中东缺水地区已有装置在设计中广泛采用了空冷技术。其显著效果是循环水用水量降低50%-70%左右，总用水量降低25%～35%，减少污水排放30%～40%。使用空冷技术不可避免带来装置占地面积的增大和电耗的增高。由于西部地区黄河流域水中氯离子含量高，采用高浓缩倍率循环水技术有困难，并且该地区缺水严重、土地资源和能源相对丰富，因此空冷技术在该地区特别适用。杨相益在《空冷凝汽器在石油化工装置中的应用》一文中对某滨海炼油厂新建柴油加氢精制装置中汽轮机凝汽设备选择空冷和水冷方案做了技术经济比较，最终选择了空冷方案。通过分析，空冷流程可显著降低水耗量，但电耗明显增加，蒸汽用量变化不大，但总能耗较水冷流程要低，系统排污量大幅度降低。投资增加是空冷流程推广困难的主要原因。

四、结束语：

工业作为用水大户，应该把循环水的节能减排放在首位，目前我国工业循环水冷却工艺技术在应用实践都相对落后，还有潜力可挖，相关部门应加大推进工业循环水的节能减排措施，从环境保护角度切实的积极推进节水政策。

参考文献：

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