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時(shí)間：2022-03-05 19:18:32
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一、前言
從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，考慮到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的重要應(yīng)用，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能否高效率的工作成為了衡量其有效性的重要指標(biāo)。由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的水質(zhì)會(huì)不斷發(fā)生變化，并且會(huì)伴隨著結(jié)垢等現(xiàn)象的出現(xiàn)，因此需要對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化，重點(diǎn)處理好溶垢問(wèn)題、集垢清理工作、滅藻殺菌工作和防腐降氯工作，只有做好這四方面內(nèi)容，才能從根本上保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化取得積極效果，滿足工業(yè)生產(chǎn)需要，保證循環(huán)冷卻水的作用能夠得到全面發(fā)揮。
二、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)做好溶垢處理工作
在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工作過(guò)程中，由于水質(zhì)會(huì)不斷變差，循環(huán)水在系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)受到管線影響和水質(zhì)內(nèi)部變化，會(huì)有溶垢現(xiàn)象的發(fā)生，影響了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的正常工作，為此，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)做好溶垢的處理工作：
高頻發(fā)生器產(chǎn)生低壓高頻信號(hào)，通過(guò)電場(chǎng)力作用，水分子在電極間有規(guī)則向正極高速運(yùn)動(dòng)，電極高頻變換，原系統(tǒng)中大分子團(tuán)水分子劇烈碰撞后，氫鍵受到破壞，逐步裂解成小分子水體，水體還原電位下降，系統(tǒng)飽和指數(shù)上升，通過(guò)采取以上措施，循環(huán)冷卻水中的溶垢得到了消除，溶垢的數(shù)量和溶垢面積在逐漸減少，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水循環(huán)系統(tǒng)得到了一定的清理，使水質(zhì)變差問(wèn)題和水質(zhì)溶垢問(wèn)題得到解決。所以，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中，必須將溶垢問(wèn)題處理放在首位，有效消除溶垢。
三、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)做好集垢清理工作
從循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行可知，由于冷卻水在長(zhǎng)期循環(huán)過(guò)程中水質(zhì)會(huì)變差，并且受到管線和循環(huán)系統(tǒng)的影響，在運(yùn)行一段時(shí)間之后循環(huán)冷卻水系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)集垢現(xiàn)象。在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了保證污垢能夠相對(duì)集中便于清理，通常都設(shè)計(jì)了集垢器，集垢的清理難度進(jìn)一步下降。
已經(jīng)溶在水中的Fe3+，Ca2+， Mg2+ 由于受到集垢器外網(wǎng)（鈦合金永久性負(fù)極）電場(chǎng)力的吸引作用，F(xiàn)e3+，Ca2+， Mg2+ 在集垢器重新集成新垢，而不會(huì)在設(shè)備內(nèi)壁上結(jié)垢，使用者只需周期性清理集垢器外網(wǎng)即可。
由于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)已經(jīng)將集垢器作為污垢清理裝置，因此在清理集垢過(guò)程中，我們重點(diǎn)清理集垢器就可以。正常的做法是定期對(duì)集垢器的外網(wǎng)和集垢器內(nèi)部進(jìn)行全面清理，保證集垢器內(nèi)的水垢都被清理掉，滿足循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的使用需要。
四、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)做好滅藻殺菌工作
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與其他水處理系統(tǒng)一樣，循環(huán)水在使用一段時(shí)間之后，水質(zhì)容易變差，并且會(huì)出現(xiàn)藻類漂浮物和多種細(xì)菌。處于保護(hù)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和優(yōu)化循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的目的，我們應(yīng)做好循環(huán)冷卻水的滅藻殺菌工作。從目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的滅藻殺菌工作來(lái)看，電解水是主要的滅藻殺菌方式。
電解水過(guò)程產(chǎn)生的部分臭氧和過(guò)氧化氫對(duì)細(xì)菌微生物有較強(qiáng)的殺滅作用，電極安裝的銅銀合金片電解產(chǎn)生的微量銅銀離子可以使蛋白質(zhì)變性。利用這一過(guò)程，可以有效去除循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的藻類和細(xì)菌，達(dá)到改善循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)的目的，使循環(huán)冷卻水的水質(zhì)能夠得到凈化，延長(zhǎng)循環(huán)冷卻水的使用時(shí)間，保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化取得積極效果。
為此，我們應(yīng)將電解水作為滅藻殺菌的主要方式，在系統(tǒng)優(yōu)化中積極應(yīng)用電解水過(guò)程，提高滅藻殺菌效率。
五、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)做好防腐降氯工作
為了保證循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能夠正常工作，需要做好冷卻水的防腐降氯工作，主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：
1.電解水過(guò)程中部分活性氧和活性氫結(jié)合水體中DO（溶解氧）和水分子生成臭氧和過(guò)氧化氫，利用臭氧和過(guò)氧化氫的特性有效去除水質(zhì)中的雜質(zhì)和細(xì)菌，保證循環(huán)水水質(zhì)滿足使用要求，提高循環(huán)水的活性，達(dá)到改善循環(huán)水水質(zhì)的目的。
2.熱交換器表面由于除垢效應(yīng)，變得平整光滑，從而防止了垢下腐蝕，在目前循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，熱交換器表面的污垢是處理重點(diǎn)。如果不能及時(shí)處理掉表面的污垢，會(huì)影響熱交換器的正常工作，因此，做好防腐降氯工作是保證熱交換器正常工作的重要手段。
3.系統(tǒng)中氯離子由于蒸發(fā)濃縮，濃度逐步增大，氯離子對(duì)冷卻水的水質(zhì)影響較大。為此，在防腐降氯過(guò)程中，應(yīng)重點(diǎn)降低循環(huán)冷卻水中的氯離子，主要應(yīng)采取吸附和中和反應(yīng)的方式消除循環(huán)冷卻水中氯離子。
六、結(jié)論
通過(guò)本文的分析可知，在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工作過(guò)程中，為了保證系統(tǒng)能夠正常工作并延長(zhǎng)循環(huán)冷卻水的使用壽命，我們需要做好系統(tǒng)優(yōu)化工作，應(yīng)重點(diǎn)解決溶垢、集垢、滅藻殺菌和防腐降氯問(wèn)題，提高循環(huán)冷卻水的使用效率，保障循環(huán)冷卻水系統(tǒng)正常運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào)：F4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-291X（2010）25-0209-01
在秋冬交替的季節(jié)，雨雪水白天沿井蓋流入井內(nèi)保溫蓋，晚上溫度降低后凍結(jié)，第二天地面上融化的雪水又流下來(lái)晚上又凍結(jié)，反復(fù)幾次，便將保溫層凍成大冰塊，與四壁凍結(jié)在一起，要打開(kāi)井蓋和保溫蓋非常困難，這種情況根本無(wú)法滿足滅火要求。如果要解決以上問(wèn)題，筆者認(rèn)為，應(yīng)從以下兩個(gè)方面考慮。
一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.冷卻塔防凍措施。氣候寒冷地區(qū)冬季運(yùn)行的冷卻塔往往會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重結(jié)冰不僅封堵了進(jìn)風(fēng)口甚至造成淋水填料局部或全部倒塌。寒冷或嚴(yán)寒地區(qū)的冷卻塔，根據(jù)具體條件，宜采取下列措施：（1）在進(jìn)風(fēng)口上緣設(shè)置向塔內(nèi)噴射熱水的噴水管，噴射熱水的量，可按冬季設(shè)計(jì)水量的20%～40%計(jì)算。（2）在塔的進(jìn)水干管上宜設(shè)能通過(guò)部分循環(huán)水的旁路水管至集水池，旁路水量占冬季運(yùn)行循環(huán)水量的大部分或全部。（3）配水系統(tǒng)宜采用分區(qū)配水，冬季可加大淋水填料部分的淋水密度。（4）機(jī)械通風(fēng)冷卻塔可采取停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行、減小風(fēng)機(jī)葉片的安裝角，或采用變速電動(dòng)機(jī)以及允許倒轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)設(shè)備等措施，風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)時(shí)間一次不超過(guò)30min，以防風(fēng)機(jī)損壞和影響冷卻。（5）為防止冷空氣侵入塔內(nèi)造成淋水填料結(jié)冰，可在冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口設(shè)置擋風(fēng)板，這是目前比較有效的防凍措施。大型風(fēng)筒式自然通風(fēng)冷卻塔應(yīng)配備摘、掛擋風(fēng)板的機(jī)械設(shè)備。（6）當(dāng)塔的數(shù)量較多時(shí)，可減少運(yùn)行的塔數(shù)，將熱負(fù)荷集中到少數(shù)塔上或停運(yùn)風(fēng)機(jī)，提高冷卻后水溫以防止結(jié)冰。停止運(yùn)行的塔的集水池應(yīng)保持一定量的熱水循環(huán)或采取其它保溫措施。（7）逆流式自然通風(fēng)冷卻塔的進(jìn)風(fēng)口上緣內(nèi)壁宜設(shè)擋水檐，檐寬宜采用0.3～0.4m，檐與塔內(nèi)壁夾角宜為45°～60°。（8）機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的風(fēng)機(jī)減速器有油循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)有加熱油的設(shè)施。（9）冷卻塔的進(jìn)水管道，出水管道應(yīng)有防凍放水管，或其它防凍措施。
2.冷卻塔設(shè)計(jì)選擇。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻塔設(shè)計(jì)選擇時(shí)，必須明確有關(guān)氣象參數(shù)，包括干、濕球溫度或相對(duì)濕度，大氣壓力，風(fēng)向、風(fēng)速及冬季最低溫度等。空氣干、濕球溫度一般以近期連續(xù)不少于五年，每年最熱時(shí)期（3個(gè)月）的頻率為5%～10%的晝夜平均干、濕球溫度作為設(shè)計(jì)依據(jù)。
3.循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于空調(diào)制冷機(jī)組循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冬季系統(tǒng)不運(yùn)行，要求冬季停止運(yùn)行后將管路中水放空，特別是室外明露管道，以防冰凍。
對(duì)于工業(yè)建筑的工藝設(shè)備的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)特別要注意冬季的防冰凍問(wèn)題。
室外埋地冷、熱水池應(yīng)有防凍措施，水池應(yīng)覆土保溫，池頂覆土深度盡量在冰凍深度以下，確保水池溢流水位在冰凍線以下，水池人孔設(shè)保溫井口及木制保溫蓋，保溫井口及木制保溫蓋國(guó)標(biāo)97S501-1-64。有條件時(shí)冷熱水池可設(shè)在室內(nèi)。
冬季冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)管路一般不會(huì)冰凍，晚上停止運(yùn)行后容易冰凍，設(shè)計(jì)時(shí)管道盡可能走室內(nèi)，盡量減少室外明露管道，為防止冷卻水系統(tǒng)停運(yùn)后冰凍而造成較大的損失，循環(huán)管路上設(shè)放空閥，晚上停止運(yùn)行時(shí)將室外明露管路（包括冷卻塔集水盤(pán)）中的水放空，以防止冰凍，白天正常使用，冷卻塔可配用雙速電機(jī)，根據(jù)冷水管溫度情況，確定啟用高速或低速電機(jī)。
系統(tǒng)加設(shè)旁通管將熱水泵出水直接回冷水池，冬季氣溫很低時(shí)，可根據(jù)冷水管溫度情況，打開(kāi)旁通管，不使用冷卻塔或部分水量經(jīng)過(guò)冷卻塔，此時(shí)室外明露管道中的水仍需的放空。
二、排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
室外無(wú)保溫措施的生活污水管道或水溫和它接近的工業(yè)廢水管道，宜埋設(shè)在冰凍線以下，并應(yīng)保證管頂最小覆土厚度。
由于雨水管道正常使用是在雨季，冬季一般不降雨，若該地區(qū)雨水管內(nèi)不貯留水，且地下水位較深，則可將管道埋在冰凍線以上，但同時(shí)應(yīng)滿足管道最小覆土厚度的要求。一般情況下，室外雨水管埋深要求基本同污水管，有困難時(shí)可適當(dāng)減小埋深。在冰凍深度
大型空分設(shè)備用戶是能源消耗大戶，蘊(yùn)藏著巨大的節(jié)能潛力，其主要關(guān)鍵設(shè)備的節(jié)能技術(shù)已不斷取得發(fā)展，而循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，空分行業(yè)對(duì)此研究較少。近年來(lái)，杭氧對(duì)空分項(xiàng)目的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能從理論到實(shí)踐進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究，認(rèn)為空分項(xiàng)目的循環(huán)冷卻水泵的揚(yáng)程余量太大（大部分揚(yáng)程為45～60m，而實(shí)際只需30～35m），余量達(dá)到29%～71%，因此僅合理配置水泵揚(yáng)程，平均就有30%左右的節(jié)能空間；同時(shí)，由于冷卻水流量安全系數(shù)重復(fù)考慮，造成確定的水泵流量不合理，雖然換熱設(shè)備冷卻水供、回水溫差設(shè)計(jì)值為8～10℃，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)溫差大多為4～6℃，有的更小。盡管有些企業(yè)已經(jīng)實(shí)施了一些節(jié)能改造，但大多從表象出發(fā)，沒(méi)有抓住本質(zhì)，盲目性大，因而節(jié)能不徹底，效果欠佳?？辗猪?xiàng)目的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)龐大，其節(jié)能空間相當(dāng)可觀。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能工作，需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)，只有在正確、系統(tǒng)的理論指導(dǎo)下，從設(shè)計(jì)源頭入手，才能少走彎路。
1傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在的問(wèn)題
1.1盲目選擇水泵揚(yáng)程。長(zhǎng)期以來(lái)，空分行業(yè)以產(chǎn)品技術(shù)附件中的“供水壓力0.4MPa，回水壓力0.25MPa”等內(nèi)容為依據(jù)來(lái)確定循環(huán)冷卻水泵的揚(yáng)程，大部分選45～60m。理論上，這個(gè)做法是一大誤區(qū)，水泵揚(yáng)程的確定應(yīng)根據(jù)流體力學(xué)基本原理對(duì)具體的工程進(jìn)行詳細(xì)水力分析計(jì)算后確定。實(shí)際上，這樣確定的水泵揚(yáng)程余量太大，表現(xiàn)為：如果所配電機(jī)功率比較小，則管路上的閥門(mén)就不能完全打開(kāi)（一般只能開(kāi)30%），需要人為增加阻力損失才能安全運(yùn)行；如果所配電機(jī)功率比較大，水泵就會(huì)在超大流量工況下運(yùn)行，不僅水泵效率低，而且易產(chǎn)生葉輪汽蝕、噪聲大、振動(dòng)大等不利安全運(yùn)行的問(wèn)題，同時(shí)，如果超額的流量對(duì)傳熱影響不大，本身就是浪費(fèi)?？傊?，盲目確定水泵揚(yáng)程，既浪費(fèi)投資又使運(yùn)行能耗增高。1.2缺少必要的水力分析計(jì)算。除了水泵揚(yáng)程的選擇缺少必要的水力分析計(jì)算外，各換熱設(shè)備支路也沒(méi)有經(jīng)過(guò)水力平衡分析設(shè)計(jì)，阻力損失小的支路實(shí)際流量大大超過(guò)設(shè)計(jì)流量，造成流量浪費(fèi)；阻力損失大的支路實(shí)際流量小于設(shè)計(jì)流量，造成冷卻效果不理想，這時(shí)只能通過(guò)關(guān)小阻力損失小的支路上的閥門(mén)，提高整個(gè)系統(tǒng)的阻力，來(lái)調(diào)節(jié)流量平衡。如果某個(gè)支路的阻力損失特別大，這種做法就更不合理。而且，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)必要的水力分析計(jì)算，循環(huán)冷卻水供水干管在空冷塔位置的壓力就沒(méi)有數(shù)據(jù)，空冷塔常溫水泵和冷卻水泵的揚(yáng)程確定必然盲目，要么過(guò)高，要么過(guò)低。如果循環(huán)冷卻水系統(tǒng)變流量運(yùn)行，更會(huì)出現(xiàn)這種情況。1.3不恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。先盲目增加水泵揚(yáng)程或流量的余量，再增設(shè)變頻調(diào)速裝置，將揚(yáng)程或流量降下來(lái)。這種做法不可取：不僅要增加一大筆投資，而且水泵不可能在高效區(qū)工作，變頻系統(tǒng)本身也有一定的能量損失，附屬裝置增加，故障率和維修量均增大。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)的目的是在變工況時(shí)調(diào)節(jié)流量。一臺(tái)工頻泵和一臺(tái)變頻泵聯(lián)合工作，當(dāng)變頻泵改變流量時(shí)，工頻泵的流量朝與其相反的方向改變，不能充分發(fā)揮變頻調(diào)速的作用。同時(shí)變頻泵不可能頻率降得很低，否則，變頻泵提供的壓力比工頻泵的低得多，變頻泵就泵送不了水。1.4對(duì)變頻調(diào)速系統(tǒng)盲目采用壓力自動(dòng)控制。在市政供水和采暖空調(diào)供水系統(tǒng)中，當(dāng)流量改變時(shí)常采用壓力自動(dòng)控制方式，有其具體原因。而盲目地將這種壓力自動(dòng)控制方式應(yīng)用到空分項(xiàng)目，就會(huì)人為增加系統(tǒng)阻力，不利節(jié)能。1.5為達(dá)到運(yùn)行工藝要求人為增大阻力損失。受產(chǎn)品技術(shù)附件中“供水壓力0.45MPa，回水壓力0.25MPa”等內(nèi)容的影響，很多用戶都認(rèn)為“只要壓力上去就好”“只要水回得去就好”，一旦回水壓力低，水回不去，就去關(guān)小回水管閥門(mén)。這是運(yùn)行中的一大誤區(qū)。循環(huán)水泵供水的目的是供給換熱設(shè)備冷卻水流量而不是壓力，應(yīng)該是流量達(dá)到要求就好。對(duì)一個(gè)水力性能可調(diào)系統(tǒng)，流量與壓力沒(méi)有直接關(guān)系，而換熱設(shè)備進(jìn)、出口壓差與該設(shè)備的流量有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系（換熱設(shè)備水力性能已固定），設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)希望系統(tǒng)閥門(mén)全開(kāi)，各點(diǎn)的壓力最低，而流量恰好滿足要求。1.6不合理確定水泵流量。確定水泵流量的各環(huán)節(jié)都考慮安全系數(shù)，造成重復(fù)考慮；工程設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有確切的換熱設(shè)備水流量作為依據(jù)，更沒(méi)有相應(yīng)的水阻力損失可參考，得出的總流量是個(gè)大概數(shù)，因此多數(shù)情況下所配水泵流量遠(yuǎn)大于換熱設(shè)備的設(shè)計(jì)流量，水泵揚(yáng)程偏高使實(shí)際運(yùn)行流量進(jìn)一步增大。實(shí)際運(yùn)行中又認(rèn)為流量大總是好的，流量大可以使壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器的空氣溫度降得更低，可以降低壓縮機(jī)的功耗。這些都造成水泵流量確定不合理，使大流量、小溫差運(yùn)行成為一種習(xí)慣。1.7通過(guò)關(guān)小水泵進(jìn)水管閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)水流量。大流量運(yùn)行對(duì)水泵節(jié)能和運(yùn)行不利，所以有的企業(yè)采用關(guān)小水泵進(jìn)水管閥門(mén)的辦法。這種方法操作快，節(jié)能效果明顯。但是，增加水泵進(jìn)水管阻力，很容易使葉輪汽蝕，進(jìn)而使水泵運(yùn)行效率降低、振動(dòng)大、噪聲大等。1.8不考慮實(shí)際濕球溫度，冷卻塔出水溫度一律定為32℃如青海省西寧市的夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度只有16.6℃，而冷卻塔的進(jìn)、出水溫度依然設(shè)定為42、32℃。本來(lái)可以充分利用氣候條件，有效降低壓縮機(jī)能耗，卻被不合理的設(shè)計(jì)人為抹殺。
2通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)先天節(jié)能
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造已形成一個(gè)產(chǎn)業(yè)，改造規(guī)模大且節(jié)能效果明顯?？辗中袠I(yè)傳統(tǒng)地以“供水壓力0.4MPa，回水壓力0.25MPa”、《氧氣站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50030—2013）標(biāo)準(zhǔn)要求壓縮機(jī)等設(shè)備用冷卻水水壓宜為0.15～0.50MPa等為依據(jù)確定循環(huán)水泵揚(yáng)程，已不能適應(yīng)節(jié)能減排、企業(yè)增收節(jié)支的需要，設(shè)計(jì)方法要?jiǎng)?chuàng)新。2.1合理確定水泵流量。首先要合理確定設(shè)計(jì)工況時(shí)的冷卻水流量，即夏季裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)所需冷卻水流量。冷卻水流量大小影響水泵與壓縮機(jī)、汽輪機(jī)的綜合能耗，冷卻水流量大，對(duì)降低壓縮機(jī)、汽輪機(jī)能耗有利，而對(duì)降低水泵能耗不利；反之，則對(duì)降低壓縮機(jī)、汽輪機(jī)能耗不利，而對(duì)降低水泵能耗有利。因此，需要確定一個(gè)使壓縮機(jī)、汽輪機(jī)能耗與水泵能耗之和最小的合理流量。根據(jù)傳熱學(xué)傳熱系數(shù)公式可以看出，在放熱側(cè)的傳熱系數(shù)一定的情況下，在水流速比較小時(shí)，換熱器的總傳熱系數(shù)隨水流速增大明顯增大，但當(dāng)水流速增大到一定程度以后，傳熱系數(shù)就基本不變。因此，流量大到一定程度后，再增大流量，只會(huì)增加水泵能耗，不會(huì)降低壓縮機(jī)、汽輪機(jī)能耗，這部分流量完全浪費(fèi)。而處于對(duì)總傳熱系數(shù)有影響的流量范圍，杭州杭氧制氧機(jī)研究所有限公司已有初步研究結(jié)論：加大流量后，水泵增加的能耗比壓縮機(jī)減少的能耗多；并建議供、回水溫差在8～10℃運(yùn)行比較合理，水泵流量安全系數(shù)的選擇由工程設(shè)計(jì)統(tǒng)一考慮，其他環(huán)節(jié)不考慮。2.2科學(xué)確定水泵揚(yáng)程。在合理確定水泵流量的基礎(chǔ)上，科學(xué)確定水泵揚(yáng)程。即先合理布置總圖，綜合考慮投資與運(yùn)行費(fèi)用、操作與維修便利性等因素，合理設(shè)計(jì)管路系統(tǒng)，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算，力求各環(huán)路水力平衡、總體阻力損失最小。再計(jì)算最不利環(huán)路所有局部、沿程阻力損失和凈揚(yáng)水高度（循環(huán)水池液面至冷卻塔噴頭的高度差），作為確定水泵揚(yáng)程的依據(jù)（對(duì)個(gè)別阻力特別大的換熱設(shè)備支路要單獨(dú)考慮增壓）；并根據(jù)伯努利能量方程計(jì)算出供水干管在水冷塔、空冷塔位置的壓力，作為空冷塔選取增壓泵和判斷水冷塔能否直接供水的依據(jù)。由上述2點(diǎn)可以確定系統(tǒng)基本水泵的配置，這是最根本的。之后，在固定工況下，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)一次性調(diào)節(jié)好支管流量平衡閥門(mén)，其他閥全開(kāi)，流量恰好滿足要求，系統(tǒng)阻力處于最小狀態(tài)，平時(shí)不用調(diào)節(jié)閥門(mén)、關(guān)注壓力，操作簡(jiǎn)化。2.3合理采用變工況時(shí)的流量調(diào)節(jié)措施。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)管道按設(shè)計(jì)工況即最大流量設(shè)計(jì)，在科學(xué)確定基本水泵配置的基礎(chǔ)上，在生產(chǎn)負(fù)荷變小或冬季環(huán)境溫度降低需要降低流量時(shí)，要充分利用流體力學(xué)原理：“對(duì)已定型的系統(tǒng)，流量與水泵功率接近成三次方關(guān)系”，水泵功率隨流量快速下降，可以在減小流量時(shí)取得更可觀的節(jié)能效果。應(yīng)根據(jù)具體條件采用恰當(dāng)?shù)妮o助手段，如更換葉輪、大小泵搭配（小泵揚(yáng)程也?。⒏淖冞\(yùn)行臺(tái)數(shù)、雙速電機(jī)、變頻調(diào)速、永磁耦合調(diào)速和大型水泵采用汽輪機(jī)拖動(dòng)等來(lái)減小供給流量，實(shí)現(xiàn)變工況時(shí)的流量調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速應(yīng)用在需要經(jīng)常頻繁調(diào)節(jié)流量的場(chǎng)合最合適。如果采用變頻器調(diào)速，建議最好采用所有工作泵同時(shí)變頻，增加的投資與減少的能耗成本相比微不足道。變頻器的調(diào)節(jié)，在不低于最小流量的前提下，通過(guò)觀察工藝?yán)鋮s效果，采用人工調(diào)節(jié)就可以。設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)要盡可能使閥門(mén)全開(kāi)，盡可能減小系統(tǒng)阻力損失，使流量減小時(shí)壓力自然降低。2.4合理確定冷卻塔出水溫度。在不超出常規(guī)冷卻塔投資的前提下，對(duì)夏季濕球溫度低的地區(qū)，充分利用環(huán)境溫度優(yōu)勢(shì)，降低冷卻塔設(shè)計(jì)出水溫度（如西寧市可設(shè)定為22℃），很小的代價(jià)（冷卻塔投資沒(méi)有節(jié)?。┚涂扇〉媒档蛪嚎s機(jī)能耗的大效果。2.5選用高效節(jié)能型設(shè)備和閥門(mén)。選用高效節(jié)能型水泵固然重要，但工程設(shè)計(jì)時(shí)要保證所選水泵能在高效區(qū)運(yùn)行。如果所選水泵性能與實(shí)際裝置管路水力性能偏差太大，即使所選水泵效率很高，實(shí)際運(yùn)行時(shí)效率也會(huì)很低。選擇傳熱系數(shù)大、阻力損失小的換熱設(shè)備和止回閥等，對(duì)空分項(xiàng)目循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能同樣十分重要。
3對(duì)已建項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能改造
從長(zhǎng)期運(yùn)行考慮，對(duì)已建項(xiàng)目進(jìn)行節(jié)能改造的原則同樣遵循新項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路。對(duì)于已經(jīng)投入運(yùn)行的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，都可以通過(guò)調(diào)整管路上閥門(mén)的開(kāi)度直接讀出壓力，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，就可以確定系統(tǒng)在設(shè)計(jì)流量下實(shí)際所需揚(yáng)程。如果能根據(jù)每個(gè)換熱設(shè)備在設(shè)計(jì)流量下的阻力進(jìn)行水力分析計(jì)算，進(jìn)一步驗(yàn)證所測(cè)揚(yáng)程是否可靠，可靠性就更高。3.1對(duì)基本配置水泵的改造?；九渲盟玫谋举|(zhì)問(wèn)題是揚(yáng)程過(guò)高、流量偏大，為盡可能一勞永逸、一勞永利，改造方案首選是更換葉輪。如果原葉輪在該型號(hào)水泵中屬?zèng)]切割過(guò)或切割很少，應(yīng)首先考慮原型葉輪切割，或者選用改型葉輪。這是最經(jīng)濟(jì)、最方便的改造措施。其次，更換泵頭，改造內(nèi)容稍多，需更換水泵進(jìn)、出口短接頭，地腳螺栓孔有時(shí)也要調(diào)整，投資成本稍高。最后才是更換水泵，工作量大，投資成本最高。3.2變流量時(shí)的輔助手段改造。在對(duì)基本配置水泵進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上，如果要根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷變小或冬季環(huán)境溫度降低來(lái)減小供給流量，同樣可以根據(jù)具體條件采用恰當(dāng)?shù)妮o助手段，如更換葉輪、大小泵搭配、改變運(yùn)行臺(tái)數(shù)、采用雙速電機(jī)、變頻調(diào)速等。
4實(shí)施節(jié)能技術(shù)后的經(jīng)濟(jì)效益
采用節(jié)能技術(shù)后，新建項(xiàng)目如不設(shè)變頻調(diào)速裝置，投資成本有所降低；對(duì)已建項(xiàng)目進(jìn)行改造，即使更換新泵，半年內(nèi)也可收回投資成本。因此，其投資成本基本可以忽略。據(jù)氣體分離設(shè)備行業(yè)統(tǒng)計(jì)，截至2016年，我國(guó)深泠分離法制空分設(shè)備的總規(guī)模在3300萬(wàn)m3/h左右，循環(huán)水用電功率估計(jì)在100萬(wàn)kW左右。根據(jù)調(diào)查研究分析，如果合理配置水泵揚(yáng)程，約有30%的節(jié)能空間，每年可節(jié)電約57.6億kW•h；而且，空分設(shè)備每年以數(shù)百萬(wàn)m3/h的規(guī)模增加（2014年新增292萬(wàn)m3/h），節(jié)能空間非常大。
5建議
5.1明確換熱設(shè)備的水流阻力損失值。換熱設(shè)備的水流阻力損失是換熱設(shè)備的一個(gè)重要技術(shù)性能參數(shù)，不可缺少，它不僅用于工程設(shè)計(jì)時(shí)確定系統(tǒng)總阻力，而且在進(jìn)行各支路水力平衡、優(yōu)化供水方案時(shí)也不可缺少（對(duì)某個(gè)阻力損失特別大的換熱設(shè)備，而流量又占總流量的小部分時(shí)，可考慮局部增壓）。5.2完善空分設(shè)備技術(shù)附件的相關(guān)內(nèi)容。如果空分設(shè)備由專用的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)獨(dú)立供水，空分設(shè)備技術(shù)附件中“供水壓力0.4MPa，回水壓力0.25MPa”的內(nèi)容容易造成設(shè)計(jì)和運(yùn)行的誤區(qū)。如果空分設(shè)備由大廠的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)集中供水，在每個(gè)裝置點(diǎn)確實(shí)需要提供供水干管的供水壓力和回水干管的回水壓力，以便合理配置裝置內(nèi)循環(huán)水管道。但這兩個(gè)值不事先規(guī)定，而是在對(duì)各用水裝置水流阻力損失預(yù)估的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，根據(jù)伯努利能量方程計(jì)算得到，不同的位置一般不一樣。標(biāo)準(zhǔn)GB50030—2013規(guī)定的“壓縮機(jī)等設(shè)備用冷卻水水壓宜為0.15～0.50MPa”的規(guī)定不科學(xué)。建議標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)完善，更好地發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)精細(xì)化設(shè)計(jì)、節(jié)能減排的指導(dǎo)作用。
6有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題
6.1開(kāi)展流量對(duì)綜合能耗影響的研究。進(jìn)入冷卻器或冷凝器的冷卻水流速不同對(duì)總傳熱系數(shù)影響不一樣，在水流速比較小時(shí)，隨水流速增大，總傳熱系數(shù)會(huì)明顯增大；但當(dāng)水流速增大到一定程度后，傳熱系數(shù)就基本不變。為了合理確定冷卻水流量，需要綜合水力學(xué)（水系統(tǒng)設(shè)計(jì)）、傳熱學(xué)（換熱器設(shè)計(jì)）、熱力學(xué)（壓縮機(jī)、汽輪機(jī)運(yùn)行能耗）3個(gè)方面的專業(yè)技術(shù)，進(jìn)一步研究在什么流速下水泵、壓縮機(jī)和汽輪機(jī)的能耗之和為最小，什么流速開(kāi)始對(duì)總傳熱系數(shù)沒(méi)有影響。進(jìn)一步研究變工況時(shí)，合理流量的確定、調(diào)節(jié)手段的優(yōu)化。6.2研究?jī)?yōu)化水泵出口閥門(mén)的設(shè)置。目前多數(shù)設(shè)計(jì)在水泵出口管路設(shè)置止回閥，阻力損失很大，能耗損失可觀。需要進(jìn)一步明確各種止回閥的阻力特性。期盼有真正低阻力的止回閥產(chǎn)品，或者不設(shè)置止回閥，僅設(shè)置1只因事故停運(yùn)泵時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的蝶閥。
7結(jié)論
針對(duì)傳統(tǒng)的空分設(shè)備循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中存在的主要問(wèn)題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，正確運(yùn)用流體力學(xué)基本原理，結(jié)合空分工程的具體特點(diǎn)，抓住關(guān)鍵，從設(shè)計(jì)源頭入手，合理確定水泵流量，科學(xué)計(jì)算水泵揚(yáng)程，不僅可以大幅度降低空分項(xiàng)目循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，還可以降低投資成本。對(duì)已建項(xiàng)目的改造，具體情況不同會(huì)產(chǎn)生多少不等的費(fèi)用，但這些投資相對(duì)節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用微不足道，因此，需要改變管理觀念，該更換的應(yīng)及時(shí)更換。發(fā)展節(jié)能技術(shù)是一項(xiàng)增收節(jié)支的有效措施，應(yīng)積極組織實(shí)施空分項(xiàng)目循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造，大幅度降低運(yùn)行成本，提高企業(yè)效益。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號(hào)：TG375+22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1、引言
鋼鐵廠是用水大戶，煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、制氧、冷軋等單元均有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)具有系統(tǒng)復(fù)雜、用戶多、水量大、循環(huán)水介質(zhì)種類多等特點(diǎn)。各循環(huán)冷卻水系統(tǒng)就像主工藝生產(chǎn)的生命線，對(duì)于正常的生產(chǎn)和設(shè)備的維護(hù)起著至關(guān)重要的作用。由于鋼鐵廠灰塵多，殺菌難度大和系統(tǒng)沒(méi)有旁濾器等原因?qū)е鲁练e物增多，影響換熱效果甚至造成系統(tǒng)堵塞，沉積物也會(huì)引起垢下腐蝕。因此控制冷卻水系統(tǒng)中沉積物的工作對(duì)保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有十分重要的意義。
2、循環(huán)水系統(tǒng)沉積物的分類
循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)有各種物質(zhì)沉積在換熱設(shè)備的表面。這些物質(zhì)統(tǒng)稱為沉積物。他們主要由水垢、淤泥、腐蝕產(chǎn)物和生物沉積物構(gòu)成。通常把后三種統(tǒng)稱為污垢。
2.1水垢
水垢一般由無(wú)機(jī)鹽組成，通常換熱器表面上形成的水垢以碳酸鈣為主。
2.2污垢
污垢一般由顆粒較小的泥沙、塵土、不溶性鹽類的泥狀物、膠狀氫氧化物、雜物碎片、腐蝕產(chǎn)物、油污、特別是菌藻的尸體及其黏性分泌物等組成。
3、懸浮物對(duì)粘泥沉積的影響
懸浮物是指103-105 ℃烘干的不可過(guò)濾殘?jiān)?，通俗的說(shuō)就是懸浮在水中但不溶于水的固體顆粒，粒徑一般大于0.1μm，主要是泥土和砂石的微粒以及有機(jī)物和水藻類等。下面根據(jù)鋼廠2個(gè)系統(tǒng)的情況說(shuō)明其影響。
系統(tǒng)一、高爐系統(tǒng)
某鋼鐵廠高爐系統(tǒng)投產(chǎn)初期，環(huán)境灰塵大，系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)計(jì)旁濾器，投產(chǎn)期間未按要求進(jìn)行水沖洗，導(dǎo)致半個(gè)月內(nèi)冷卻水濁度在100NTU以上運(yùn)行，這類物質(zhì)沉積在水流慢的部位，如熱風(fēng)閥下部。檢修期間，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)閥有大量沉積物，經(jīng)過(guò)我公司實(shí)驗(yàn)室分析：沉積因子（550℃ 灼燒減重+酸不溶物+氧化鋁）占了垢樣組份的55％,說(shuō)明主要成分為酸不溶物,同時(shí)含有氧化鐵顆粒、腐蝕產(chǎn)物。
污泥垢樣分析結(jié)果：
原因分析：
設(shè)計(jì)方面：該系統(tǒng)未設(shè)計(jì)安裝旁濾器。高爐凈環(huán)水處理是關(guān)鍵部位，負(fù)責(zé)水冷壁，熱風(fēng)閥等高溫部位的冷卻，正常應(yīng)采用閉路軟水，或開(kāi)路設(shè)計(jì)，配備旁濾器。旁濾器是日常清除懸浮物必備的設(shè)備，高爐的處理環(huán)境存在的粉塵量很大，污泥是一個(gè)日積月累的過(guò)程，所以要做好設(shè)備配套，旁濾器就起到日常分離懸浮物的作用。
操作運(yùn)行方面：循環(huán)水運(yùn)行初期先運(yùn)行，沒(méi)有采用水處理藥劑進(jìn)行防護(hù)，由于開(kāi)始時(shí)的濁度很高，有時(shí)達(dá)到150NTU，很多天在50NTU以上，并且沒(méi)有及時(shí)排水置換，系統(tǒng)中已經(jīng)形成的污垢在日常情況下很難再清除，并且影響傳熱效果，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致腐蝕和結(jié)垢的發(fā)生。
粘泥因存留在流速較低的部位，沉積就很難靠藥劑除去，建議如下：
加強(qiáng)日常循環(huán)水濁度的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)濁度高時(shí)要及時(shí)排水；
水處理配方中增加分散劑成分；
在負(fù)荷較低或檢修期間,通過(guò)在線局部定期通壓縮空氣吹除的方法,清洗關(guān)鍵部位。
圖1：檢修打開(kāi)的熱風(fēng)閥
系統(tǒng)二：軋鋼系統(tǒng)
某鋼廠軋鋼凈環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行3年左右，檢修時(shí)打開(kāi)某些管道底部有黃褐色粘泥，厚度在3－4cm左右，水沖洗不能清除，取樣分析如下：
1）沉積物分析數(shù)據(jù)表
2）結(jié)果分析
以上垢樣分析結(jié)果表明：
（1)三氧化二鐵（Fe2O3）占了整個(gè)垢樣的28.91％,因其和粘泥混合在一起,不是沉淀在管道表面,說(shuō)明不是腐蝕產(chǎn)物,而是來(lái)源與水中,應(yīng)是空氣中的氧化鐵顆粒被冷卻塔吸入水中,在流速緩慢處沉淀下來(lái)。
（2)結(jié)垢因子（CaO+ MgO+ P2O5+950℃ 灼燒減重）占了整個(gè)垢樣組份的4.31％,占的比例很低,自然狀態(tài)的粘泥含有微量的鈣鎂屬于正常范圍,說(shuō)明基本沒(méi)有結(jié)垢情況存在。
（3)沉積因子（550℃ 灼燒減重+酸不溶物+氧化鋁）占了垢樣組份的71％,說(shuō)明主要成分為酸不溶物,同時(shí)含有少量的微生物粘泥。酸不溶物一般認(rèn)為是硅酸鹽等物質(zhì), 自然界中的泥沙和粘土均屬于此類物質(zhì), 應(yīng)該是水中的泥沙沉積在管道流速較低的部位,。
軋鋼廠循環(huán)水的水質(zhì)一直控制良好, 應(yīng)排除人為控制不當(dāng)導(dǎo)致的沉積. 從以往的數(shù)據(jù)看, 主要是因?yàn)?次補(bǔ)充水的水質(zhì)惡劣導(dǎo)致了粘泥的沉積：
在2008年8月22至9月5日由于夏季暴雨導(dǎo)致河水倒灌，長(zhǎng)達(dá)2周的時(shí)間存在補(bǔ)充水含有大量泥沙帶入系統(tǒng)的情況, 這應(yīng)是管道沉積的主要原因。
在2007年6－9月份，因?yàn)橛盟o張，各個(gè)分廠都打井并使用井水，但井水的水質(zhì)惡劣，含有的泥沙量較多，如2007年6月27日數(shù)據(jù)：
泥沙沉積是一個(gè)緩慢的過(guò)程，從我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的了解和沉積物分析的結(jié)果看，粘泥粘性很大，幾乎沒(méi)有流動(dòng)性，沉積的部位也很穩(wěn)定，沖洗的水流也不足以清除，針對(duì)這種情況,建議如下:
1,水處理配方中增加分散劑的含量，盡量在日常運(yùn)行中逐漸減少粘泥的沉積量。
2，加強(qiáng)日常的濁度控制，如發(fā)現(xiàn)濁度偏高的情況應(yīng)馬上采取置換，不能等待否則會(huì)有更多的粘泥沉積。
3，關(guān)注相關(guān)設(shè)備的熱交換效率，如發(fā)現(xiàn)換熱不良應(yīng)及時(shí)進(jìn)行人工清洗。
4，因?yàn)檎衬嗟某煞执蟛糠譃樗岵蝗芪?，且粘度很大，化學(xué)藥劑均不能清除，如關(guān)鍵部位存在問(wèn)題，只能通過(guò)物理方法進(jìn)行清除。
補(bǔ)充水濁度變化曲線
圖2：2007年2次補(bǔ)充水濁度嚴(yán)重超標(biāo)
循環(huán)水濁度變化曲線
圖3：2008年9月暴雨導(dǎo)致河水倒灌導(dǎo)致循環(huán)水濁度升高
4、粘泥沉積對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)的影響
4.1粘泥沉積的形成
循環(huán)水處理不當(dāng)，補(bǔ)充水濁度過(guò)高，細(xì)微泥沙、膠狀物質(zhì)等帶入冷卻水系統(tǒng)，或者菌藻殺滅不及時(shí)，以及操作不慎腐蝕嚴(yán)重、腐蝕產(chǎn)物的形成，另外油污、工藝產(chǎn)物等泄露到冷卻水系統(tǒng)中，這些因素都會(huì)加劇污垢的形成。當(dāng)這樣的水質(zhì)流經(jīng)換熱器表面時(shí)，容易形成污垢沉積物，特別是水走殼程，流速較慢的部位污垢沉積更多。
4.2粘泥沉積的危害
由于這種污垢體積大、質(zhì)地稀松，容易引起垢下腐蝕，也是某些細(xì)菌如厭氧菌生存和繁殖的溫床。它們粘附在傳熱表面上，與水垢一樣都會(huì)影響換熱效率。
當(dāng)防腐不當(dāng)時(shí)，換熱管表面常有銹鎦附著，其外殼堅(jiān)硬，但內(nèi)部多孔且分布不均。它們常與水垢、微生物粘泥等一起沉積在換熱器的傳熱表面，除了影響傳熱外，更嚴(yán)重的將助長(zhǎng)某些細(xì)菌如鐵細(xì)菌的繁殖，最終導(dǎo)致管壁腐蝕穿孔而泄露。
5、清除粘泥沉積的方法
5.1物理方法
采用高壓水射流噴洗，這對(duì)于產(chǎn)生生物粘泥堵塞的情況效果良好。
5.2化學(xué)方法
采用次氯酸鈉及季胺鹽類等殺菌劑清洗剝離微生物粘泥。配合使用滲透劑等表面活性劑以促進(jìn)改善清洗剝離效果.
5.3加強(qiáng)循環(huán)水管理工作
循環(huán)冷卻水的運(yùn)行管理是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)工作,三分藥劑，七分管理，遇到水質(zhì)異常情況應(yīng)及時(shí)采取措施。加強(qiáng)循環(huán)水管理工作，預(yù)防各種危害。
6、結(jié)論
冷卻水中懸浮物多，沉積在系統(tǒng)內(nèi)，影響換熱效果（一般懸浮物導(dǎo)熱系數(shù)不超過(guò)1.16W/（m.K），而鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)46.4-52.2 W/（m.K））甚至造成換熱設(shè)備和系統(tǒng)管道堵塞等，粘泥沉積也會(huì)引起垢下腐蝕。因此做好循環(huán)冷卻水的濁度監(jiān)測(cè)和控制對(duì)做好水處理工作大有益處。
參考文獻(xiàn)
一、生產(chǎn)現(xiàn)狀
SH94型氣流干燥機(jī)工作過(guò)程中，其風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)軸承箱內(nèi)溫度較高，需使用冷卻水對(duì)軸承箱內(nèi)的油進(jìn)行冷卻。自來(lái)水流量為4000Kg/h，該系統(tǒng)工作過(guò)程中每千公斤煙絲耗水量為477.3Kg。由于自來(lái)水通過(guò)軸承箱后獲得了一定的熱量，其排放后也造成一定的熱能損耗。
圖1
二、設(shè)計(jì)思路
1.設(shè)計(jì)思路。將氣流干燥機(jī)模擬水罐作為儲(chǔ)水罐，在模擬水罐外增加循環(huán)水泵，為風(fēng)機(jī)循環(huán)冷卻系統(tǒng)提供動(dòng)力。為防止模擬水灌中水溫過(guò)高，在氣流回潮機(jī)主進(jìn)水水管路上加裝冷卻水罐，使用氣流回潮機(jī)的主進(jìn)水對(duì)風(fēng)機(jī)循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻，經(jīng)過(guò)換熱后的氣流回潮機(jī)主進(jìn)水水溫升高，減少氣流回潮機(jī)用于熱水罐加熱的蒸汽消耗。
圖2
2.設(shè)計(jì)過(guò)程。一是確定傳熱任務(wù)，計(jì)算熱負(fù)荷。氣流干燥機(jī)風(fēng)機(jī)軸承箱油的溫度上限為60℃～80℃，車間在生產(chǎn)過(guò)程中要求軸承箱溫度不超過(guò)50℃。利用原有管路對(duì)風(fēng)機(jī)軸承箱熱負(fù)荷進(jìn)行測(cè)定，在保證軸承箱溫度低于50℃的情況下，所需的最小冷卻水流量為550kg/h。而后測(cè)定冷卻水進(jìn)水溫度和出水溫度最大溫差為5.8℃，通過(guò)熱量衡算方程式Q=Wc×（Ic-Ic）=Wc×Cpc×（t2-t1）求得最大熱負(fù)荷Q為3.7kw，（Cpc=4.18×103J/（kg×℃））。為保證整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，要求換熱器熱負(fù)荷應(yīng)大于3.7kw，在換熱器設(shè)計(jì)中，設(shè)定熱負(fù)荷量為3.8kw。二是冷卻水罐的設(shè)計(jì)。冷卻水罐熱負(fù)荷Q=3.8kw，冷卻水質(zhì)量流量為550kg/h，通過(guò)通過(guò)熱量衡算方程式Q=Wh×（Ih–Ih）=Wh×Cph×（T1–T2）計(jì)算風(fēng)機(jī)軸承箱冷卻水進(jìn)出口溫度差t2，t2= T1–T2=Q/（Wh×Cph）=3.8×103×3600/（550×4.18×103）=5.95℃。氣流回潮機(jī)用水質(zhì)量流量為700 kg/h，設(shè)其進(jìn)出口溫度差為t1，t1=t2–t1=Q/（Wc×Cpc）=3.8×103×3600/（700×4.18×103）=4.68℃。計(jì)算兩流體平均溫度差（逆流，單殼程，多管程），tm=（t2 -t1）/㏑（t2/t1）=1.27/㏑1.27=5.29℃。查相關(guān)資料可知水對(duì)水傳熱總傳熱系數(shù)K經(jīng)驗(yàn)值為850～1700，設(shè)定總傳熱系數(shù)K為850，計(jì)算傳熱面積S，S=Q/Ktm=3.8×103/（850×5.29）=0.85m2，計(jì)算換熱器內(nèi)盤(pán)管總長(zhǎng)L=S/（πd）=0.85/（3.14×0.025）=10.83m，冷卻水罐采用直徑為700mm的不銹鋼圓柱筒體，內(nèi)部盤(pán)管環(huán)繞直徑為600mm，計(jì)算其管繞圈數(shù)。N=L/（πd）=10.83/（3.14×0.72）=5.74≈6圈。三是水泵選擇。由于冷卻水罐設(shè)置于車間網(wǎng)架上方，與模擬水罐高度落差約有10米，故加裝水泵的揚(yáng)程應(yīng)大于10米，換熱器冷卻水入口流量應(yīng)大于550kg/h。故循環(huán)水泵選擇 KYLR25-125型水泵，其揚(yáng)程為20米，流量為1m3/ h（998kg/h），滿足設(shè)計(jì)需要。
三、效益分析
氣流干燥機(jī)風(fēng)機(jī)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的研制成功，解決了生產(chǎn)中冷卻水消耗大的實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)節(jié)約部分熱能損耗。其冷卻水消耗量由之前的每千公斤煙絲耗水477.3Kg，下降至每千公斤煙絲耗水50Kg以下，同時(shí)，該系統(tǒng)提高了氣流回潮機(jī)進(jìn)水溫度，減少氣流回潮機(jī)蒸汽用量0.82m3/h，為企業(yè)節(jié)約了巨大的生產(chǎn)成本。
參 考 文 獻(xiàn)
一、循環(huán)冷卻水的主要腐蝕機(jī)理
1冷卻水中金屬腐蝕的機(jī)理
金屬的腐蝕電化學(xué)反應(yīng)實(shí)際上是這樣的過(guò)程：首先是溶液釋放自由電子（通常把實(shí)施的電子的氧化反應(yīng)稱為陽(yáng)極反應(yīng)）；自由電子傳遞到陰極（接受電子的還原反應(yīng)稱為陰極反應(yīng)）；電子再由陰極傳遞到溶液中被其他物質(zhì)吸收。因此腐蝕過(guò)程是一個(gè)發(fā)生在金屬和溶液界面上的多相面反應(yīng)，同時(shí)也是一個(gè)多步驟的反應(yīng)。由以上論述中可以看出，一個(gè)腐蝕過(guò)程至少由一個(gè)陽(yáng)極（氧化）反應(yīng)和一個(gè)陰極（還原）反應(yīng)組成。
碳鋼在冷卻水中的腐蝕是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程。由于碳鋼組織表面的不均一性，因此，當(dāng)它浸入水中時(shí)，在其表面就會(huì)形成許多微小的腐蝕電池。
在陽(yáng)極：FeFe2++2e
在陰極：O2+2H2O+4e4OH-
在水中：Fe2++4OH-Fe（OH）2
陽(yáng)極區(qū)域Fe不斷失去電子，變成Fe2+進(jìn)入溶液，即鐵不斷被溶解腐蝕，留下的電子通過(guò)金屬本體移動(dòng)到陰極滲碳體的表面，與水和溶解在水中的氧起反應(yīng)生成OH-離子。在水中，陰、陽(yáng)極反應(yīng)生成的Fe2+和OH-相遇生成不溶性的白色Fe（OH）2堆積在陰極部位，鐵的表面不再和水直接接觸，這就抑制了陽(yáng)極過(guò)程的進(jìn)行。但當(dāng)水中有溶解氧時(shí)，陰極部位的反應(yīng)還要進(jìn)行下去，因Fe（OH）2這種物質(zhì)極易被氧化為Fe（OH）3，即鐵銹。由于鐵銹基本不溶于水，所以只要水中不斷的有氧溶入，這種腐蝕電池的共軛反應(yīng)也就不斷的進(jìn)行。換而言之，也就是碳鋼的腐蝕會(huì)不斷地進(jìn)行下去。
上述腐蝕電池中，陽(yáng)極氧化反應(yīng)和陰極還原反應(yīng)必須同時(shí)進(jìn)行，如其中一個(gè)反應(yīng)被停止，則整個(gè)反應(yīng)就會(huì)停止，故稱為共軛反應(yīng)。因此，如果能設(shè)法控制在其陰極過(guò)程或陽(yáng)極過(guò)程，則整個(gè)腐蝕過(guò)程也就會(huì)相應(yīng)的得到控制。反之，如果在陽(yáng)極不斷除去Fe2+或在陰極表面不斷充分補(bǔ)充供給氧，則共軛反應(yīng)也就會(huì)加速進(jìn)行，即腐蝕過(guò)程變快。因此，采用不同的方式控制其陰極或陽(yáng)極過(guò)程，就是控制冷卻水系統(tǒng)腐蝕的各種方法的依據(jù)。
二、循環(huán)冷卻水中金屬腐蝕的影響因素
1、pH值
冷卻水中的pH值對(duì)于金屬腐蝕速度的影響往往取決于該金屬的氧化物在水中的溶解度對(duì)pH值的依賴關(guān)系。因?yàn)榻饘俚母g性能與其表面上的氧化膜的性能密切相關(guān)。pH在4.3～10.0時(shí)碳鋼的腐蝕率幾乎不變，但水中鈣硬的存在，碳鋼表面常有一層碳酸鈣保護(hù)膜，當(dāng)pH偏酸性時(shí)，其腐蝕率要比pH值偏堿性時(shí)高。
2.陰離子
金屬的腐蝕率與水中陰離子的種類有密切的關(guān)系。水中不同的陰離子在增加金屬腐蝕速度方面具有以下的順序：
NO3-
冷卻水中的SO42-、Cl-等活性離子能破壞碳鋼、不銹鋼和鋁等金屬或合金表面的鈍化膜，增加腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極過(guò)程速度，引起金屬的局部腐蝕。
3、絡(luò)合劑
它能與水中的金屬離子（例如銅離子）生成可溶性的絡(luò)離子，使水中金屬離子的游離濃度降低，金屬的電極電位降低，從而使金屬的腐蝕速度增加。
4、硬度
水中鈣離子濃度和鎂離子濃度之和稱為水中的硬度。鈣、鎂離子濃度過(guò)高時(shí)，則會(huì)與水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸鈣、磷酸鈣和硅酸鎂垢，引起垢下腐蝕。
5、金屬離子
冷卻水中的金屬離子對(duì)腐蝕的影響大致有以下幾種情況。
冷卻水中的堿金屬離子，例如鈉離子和鉀離子對(duì)金屬和合金的腐蝕速度沒(méi)有明顯的或直接的影響。銅、銀、鉛等重金屬離子在冷卻水中對(duì)銅、鋁、鎂、鋅這幾種常用金屬起有害作用。水中這些重金屬離子通過(guò)置換作用，以一個(gè)個(gè)小陰極的形式析出在比它們活潑的基體金屬的表面，形成一個(gè)個(gè)微電池而引起基體金屬的腐蝕。
在酸性溶液中，F(xiàn)e3+是一種陰極反應(yīng)加速劑。在中性溶液中Fe2+卻可以抑制銅和銅合金的腐蝕。
鋅離子在冷卻水中對(duì)鋼有緩蝕作用，因此鋅鹽被廣泛用作冷卻水緩蝕劑。
6、電偶
在冷卻水系統(tǒng)中，不同金屬或合金材料間的接觸或連接常常是不可避免的。發(fā)生連接的兩種或兩種以上的金屬或合金，如果彼此的腐蝕電位相差較大，它們?cè)倥c冷卻水相接觸，就會(huì)形成一個(gè)腐蝕大電池或電偶而發(fā)生電偶腐蝕。
7、微生物
微生物黏泥是指水中溶解的營(yíng)養(yǎng)源而引起細(xì)菌、絲狀、藻類等微生物群的繁殖，并以這些微生物為主體，混有泥砂、無(wú)機(jī)物和塵土等，形成附著的或堆積的軟泥性沉積物。冷卻水系統(tǒng)中的微生物黏泥會(huì)引起冷卻水系統(tǒng)中設(shè)備的腐蝕。而鐵細(xì)菌將二價(jià)鐵離子氧化位三價(jià)鐵離子，同時(shí)產(chǎn)生大量黏液，構(gòu)成銹瘤。銹瘤下面的金屬表面常常處于缺氧狀態(tài)，從而構(gòu)成氧濃差電池，引起腐蝕。硫氧化菌能把元素硫或其他還原態(tài)的硫化物氧化為硫酸，使介質(zhì)的pH值降低。因此有強(qiáng)的腐蝕性。
中圖分類號(hào)：TB47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（c）-0046-01
某島國(guó)新建濱海電站，該電站一期工程1×300 MW機(jī)組已于2010年投產(chǎn)發(fā)電。其鍋爐為哈爾濱鍋爐廠提供的亞臨界、一次中間再熱、直吹式煤粉爐，汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限公司提供的亞臨界、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽凝汽式汽輪機(jī)，凝汽器為汽輪機(jī)廠配套的鈦管凝汽器、該機(jī)組凝汽器循環(huán)冷卻水設(shè)計(jì)為虹吸式海水開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，配套的循環(huán)冷卻水管道為大直徑玻璃鋼管。循環(huán)冷卻水管線長(zhǎng)度超過(guò)500 m，排水口設(shè)虹吸井用以回收能量降低循環(huán)水泵水頭以降低循環(huán)水泵功耗，配備兩臺(tái)長(zhǎng)沙水泵常生產(chǎn)的88LKXD-17 X型立式式斜流泵，揚(yáng)程為17 m、流量為8.15 m3/s、效率為87.4%，循環(huán)水泵出口設(shè)置有液動(dòng)蝶閥，循環(huán)水泵入口前池設(shè)置有移動(dòng)式清污機(jī)和旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、循環(huán)水管道采用玻璃鋼管道。
由于循環(huán)水系統(tǒng)啟動(dòng)失敗或因水錘造成管道、膨脹節(jié)損傷事故在國(guó)內(nèi)屢屢發(fā)生，而該機(jī)組循環(huán)冷卻水管線長(zhǎng)且管道為分段連接的玻璃鋼管道，雖然該玻璃鋼管道耐海水腐蝕但是其材質(zhì)決定了其耐受變形的能力較差，由于現(xiàn)場(chǎng)管道填埋在沙地下，管道周圍全是沙粒，一旦發(fā)生泄漏循環(huán)水管道周圍將發(fā)生沙粒流失產(chǎn)生空洞，循環(huán)水管道周圍產(chǎn)生空洞后由于其管徑大在充滿水的情況下質(zhì)量更大，將使循環(huán)水管道加快破裂或斷裂，同時(shí)由于管道泄漏導(dǎo)致的水土流失可能會(huì)危急周圍的部分固定建筑基礎(chǔ)，而且海水的涌入也會(huì)導(dǎo)致附近區(qū)域地下水成分變化，影響相關(guān)區(qū)域的植被生長(zhǎng)。盡管循環(huán)水管道的施工過(guò)程受到了嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督與監(jiān)控，管道填埋后也進(jìn)行了全面的內(nèi)部檢查和地表的沉降監(jiān)測(cè)，盡管循環(huán)水管道與凝汽器接口設(shè)置了膨脹節(jié)、管道沿程設(shè)置了排空氣閥，但是出于安全性與環(huán)保性考慮同時(shí)為保證調(diào)試和商業(yè)運(yùn)行期間循環(huán)水系統(tǒng)能安全啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行，特設(shè)計(jì)兩種投運(yùn)方案并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)分析論證而后投入實(shí)際應(yīng)用，兩種方案分別如下。
方案一：適當(dāng)注水或不注水直接啟動(dòng)循環(huán)水泵，通過(guò)適當(dāng)開(kāi)啟循環(huán)水泵出口蝶閥的方式向系統(tǒng)注水（此方式為常規(guī)采用的啟動(dòng)方式），操作步序詳見(jiàn)圖1。
優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)單、節(jié)省啟動(dòng)時(shí)間。
缺點(diǎn)是初次啟動(dòng)時(shí)出口蝶閥開(kāi)度暫無(wú)法確定，啟動(dòng)過(guò)程中如果蝶閥中停開(kāi)度過(guò)大將對(duì)系統(tǒng)造成較大沖擊可能造成膨脹節(jié)或循環(huán)水管道的損傷，如果蝶閥開(kāi)度過(guò)小可能導(dǎo)致該立式斜流循環(huán)水泵啟動(dòng)過(guò)電流跳閘導(dǎo)致啟動(dòng)失敗。
方案二：先注水形成虹吸后啟動(dòng)循環(huán)水泵，操作步序詳見(jiàn)圖2。
該石化公司凈化水廠是在2009年建立了污水深度處理系統(tǒng)，此系統(tǒng)的實(shí)際處理能力約為每小時(shí)一千噸，次年，與本公司的化肥廠第二套化肥裝置相匹配的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)開(kāi)始回用到凈化廠的污水深度處理中，以構(gòu)成一個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水。不過(guò)，不容忽視的是深度處理污水的水質(zhì)存在著一定的腐蝕性，最初回用期中，對(duì)循環(huán)冷卻水腐蝕性的碳鋼掛片進(jìn)行了一番詳細(xì)認(rèn)真的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)其的腐蝕率較高，更有甚者高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上限值，即0.075mm/a。所以，筆者認(rèn)為非常有必要對(duì)深度處理污水在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的回用進(jìn)行詳細(xì)的探討。
1 深度處理污水試驗(yàn)流程
冷卻用水必須對(duì)以下水質(zhì)加以考慮：冷卻水系統(tǒng)不存在腐蝕現(xiàn)象；不具備生黏液的微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物。此外，對(duì)循環(huán)冷卻水補(bǔ)水的水質(zhì)有著極為嚴(yán)格的要求，由于鈣、鎂等一些硬度離子的存在，不同程度上會(huì)出現(xiàn)部分特殊的問(wèn)題。
按照原污水的水質(zhì)特征以及對(duì)深度處理出水的具體要求，在深度處理污水過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)以下條件選擇合適的工藝，即可以將原污水中遺留下來(lái)的COD、BOD進(jìn)一步降低；能夠除磷、除氮?dú)獾模荒軌蚯謇響腋∥?、減少濁度的；能殺毒、滅菌的。由于原污水中含有一定的鹽量和鈣鎂離子，以及對(duì)出水提出的要求，工藝選擇時(shí)，必須涵蓋軟化及除鹽方法。
在通過(guò)一番詳細(xì)的論證后得出下列深度工藝流程。不過(guò)，因原水中存在諸多的細(xì)菌，所以，先進(jìn)行臭氧殺菌，然后加入適當(dāng)量的加氯予以消毒。所選擇的工藝流程是：原水―生物接觸氧化―絮凝沉降―過(guò)濾―O3氧化―CI2消毒―納濾膜過(guò)濾―出水。以下對(duì)這些工藝流程進(jìn)行概述：
生物接觸氧化；主要是在有氧的情況下，憑借好氧微生物的作用，確保有機(jī)物能夠順利的產(chǎn)生生化反應(yīng)。在這一過(guò)程中，廢水中存在的溶解性有機(jī)質(zhì)會(huì)通過(guò)微生物的細(xì)胞壁及細(xì)胞膜被良好的吸收，有的有機(jī)物會(huì)通過(guò)微生物氧化成為簡(jiǎn)單的有機(jī)物，還有的有機(jī)物會(huì)通過(guò)微生物轉(zhuǎn)化成生物體不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而構(gòu)成新的細(xì)胞促進(jìn)微生物持續(xù)良好的生長(zhǎng)與繁殖，產(chǎn)生出大量的菌體。
混凝沉淀；混凝主要指的是將化學(xué)藥品投入到污水中，對(duì)使懸浮固體相互分離的力量予以去除的過(guò)程。該過(guò)程主要在快速攪拌池中產(chǎn)生物理作用。絮凝指的是懸浮物的聚焦作用，發(fā)生因重力影響而沉降的顆粒；沉淀指的是懸浮固體因重力和污水的影響而發(fā)生分離。通過(guò)實(shí)驗(yàn)明確了絮凝劑、助凝劑的類型規(guī)格以及具體加量，對(duì)他們的實(shí)際反應(yīng)時(shí)間和凝聚后的懸浮物沉降時(shí)間予以了掌握，為絮凝池的設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。在同時(shí)加入絮凝劑和助凝劑后，膠體顆粒會(huì)逐漸的凝聚，溶液電位不同程度發(fā)生變化。絮凝劑與助凝劑在相應(yīng)的范圍領(lǐng)域內(nèi)如果電位較低，那么，效果就會(huì)特別明顯，直觀礬花就會(huì)越大。
過(guò)濾；目的在于消毒之前提供潔凈的水，這樣，就能夠減少諸多的有機(jī)物、膠狀物、懸浮物。顆粒物去除之后，消毒會(huì)不同程度上有了改善。要想制定詳細(xì)的出水濁度標(biāo)準(zhǔn)，就必須做好過(guò)濾這一環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)精密過(guò)濾器的操作條件進(jìn)行了認(rèn)真的考核，最理想的運(yùn)行壓力是>0.45MPa，對(duì)反洗周期、反洗水量等設(shè)計(jì)所需參數(shù)加以了明確。
臭氧消毒；臭氧能夠使廢水中的細(xì)菌、細(xì)菌孢子以及營(yíng)養(yǎng)型微生物失活，同時(shí)將有害的病毒去除掉。另外，臭氧和廢水中產(chǎn)生的化學(xué)氧化物質(zhì)反應(yīng)，會(huì)使BOD5與COD進(jìn)一步降低，進(jìn)而出現(xiàn)氧化有機(jī)中間體與最終產(chǎn)物。通過(guò)臭氧處理還能夠使廢水中存在的氣味和顏色不斷減輕。
加氯消毒；主要在廢水中加入氯氣或者次氯鹽酸。如果采用的是氯，其在和水結(jié)合后會(huì)產(chǎn)生次氯酸和鹽酸。次氯酸屬于重要的消毒劑。所以，應(yīng)確保pH在7.5以下，從而避免次氯酸離解成次氯酸離子。
反滲透；具有三個(gè)組成部分，即前處理、反滲透脫礦質(zhì)、后處理。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，針對(duì)反滲透膜與新型膜材料―納濾膜的比較，發(fā)現(xiàn)只要采用操作條件簡(jiǎn)單的納濾膜就能夠達(dá)到出水的水質(zhì)要求。
2 緩蝕阻垢劑配方篩選及監(jiān)測(cè)掛片的腐蝕率2.1 緩蝕阻垢劑配方篩選
通過(guò)市場(chǎng)中常見(jiàn)的緩蝕劑，制定出新的緩蝕阻垢劑配方，做相關(guān)的旋轉(zhuǎn)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)，不僅要對(duì)鋅鹽和其他組分的配伍性、藥劑的穩(wěn)定性加以考察，還必須詳細(xì)認(rèn)真的考察水中Zn2+濃度和試片腐蝕率間的關(guān)聯(lián)性。
在化肥廠循環(huán)冷卻水現(xiàn)場(chǎng)取出一定量的已回用了的深度處理污水后的循環(huán)冷卻水，其的水質(zhì)分析數(shù)據(jù)是：磷整體濃度是6.2mg/ L，pH值是8.0，鈣實(shí)際硬度是805mg/L，Zn2+濃度是1.10mg/L。將去離子水和實(shí)驗(yàn)用水進(jìn)行調(diào)配，再分別添加濃度在200mg/L的含磷預(yù)備液，確保各燒杯溶液的整體磷濃度不會(huì)存在太大差距，最后，分別加入濃度在60mg/L的含鋅預(yù)備液，以逐漸增加各燒杯溶液的Zn2+濃度。將去離子水當(dāng)做補(bǔ)充水，每天的早上與晚上進(jìn)行一次補(bǔ)水，確保液位的穩(wěn)定性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)實(shí)驗(yàn)水中的Zn2+濃度進(jìn)一步升高時(shí)，掛片腐蝕率就會(huì)逐漸降低，這足以證明Zn2+濃度是減少掛片腐蝕率的最佳方法。隨水溶液中的Zn2+濃度低于1.2mg/L，隨Zn2+濃度的不斷升高時(shí)，大大降低了緩蝕率；而當(dāng)水溶液中的Zn2+濃度高出2mg/L時(shí)，緩蝕率沒(méi)有特別明顯的提高。2.2 監(jiān)測(cè)掛片的腐蝕率
使用新配方緩蝕阻垢劑之后，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的鋅離子濃度保持在二到四mg/L的范圍。在回用深度處理污水之前，循環(huán)冷卻水的掛片腐蝕率實(shí)際控制的較好；回用深度處理污水后的初期階段，對(duì)掛片腐蝕率進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，發(fā)現(xiàn)其遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于0.075mm/a的石化行業(yè)上限控制指標(biāo)，于是，開(kāi)始使用新研發(fā)的緩蝕阻垢劑，掛片腐蝕率有了顯著的下降；不過(guò)后來(lái)由于深度處理污水水質(zhì)進(jìn)一步惡化，并且，回用量不同程度上加大，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水的水質(zhì)發(fā)生了極為嚴(yán)重的惡化；此時(shí)，應(yīng)及時(shí)的對(duì)循環(huán)冷卻水中緩蝕阻垢劑的有效含量加以適當(dāng)?shù)目刂?，以防止循環(huán)冷卻水發(fā)生腐蝕情況。
3 結(jié)論
關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 節(jié)能技術(shù)
前言：對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，影響成本的因素較多，雖然原材料價(jià)格、產(chǎn)品銷售等占據(jù)主導(dǎo)地位，但是，能源消耗也產(chǎn)生較大影響，關(guān)乎企業(yè)盈利能力。因此，要注重節(jié)能理念的滲透，應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，切實(shí)提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。面對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在能耗方面的突出問(wèn)題，需要重視節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，節(jié)省資源，擴(kuò)大節(jié)能措施的應(yīng)用范圍，強(qiáng)化節(jié)能設(shè)計(jì)，在根本上降低水系統(tǒng)的電耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)鋼鐵企業(yè)能耗的合理控制，強(qiáng)化節(jié)能減排措施的推行。
1對(duì)鋼鐵企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用概括介紹
對(duì)于鋼鐵企業(yè)的循環(huán)冷卻水而言，主要構(gòu)成為直接冷卻水開(kāi)路循環(huán)水系統(tǒng)以及間接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)。立足間接系統(tǒng)，主要構(gòu)成部分為敞開(kāi)和密閉水處理系統(tǒng)。針對(duì)不同的冷卻水系統(tǒng)，對(duì)水質(zhì)提出差異性的要求，涉及諸多冷卻裝置，如冷卻塔、冷卻器、換熱器等。立足常溫條件，傳統(tǒng)冷卻裝置能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)溫度降低的目的，但是，在溫度較高的情況下，循環(huán)冷卻水溫度過(guò)高的問(wèn)題成為困擾鋼鐵企業(yè)的重要問(wèn)題。另外，立足節(jié)能，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中蘊(yùn)含大量技術(shù)，需要進(jìn)行深入分析，切實(shí)提升技術(shù)應(yīng)用效率。
2對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等進(jìn)行變頻改造
在當(dāng)前的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，涉及大量風(fēng)機(jī)和水泵設(shè)備，其處于額定功率下運(yùn)行，在進(jìn)行風(fēng)機(jī)流量設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)用的是最大風(fēng)量需求設(shè)計(jì)原則，因此，很難形成閉環(huán)的控制，忽視省電要求。另外，在調(diào)控方式、電氣控制等方面都存在不合理的地方。對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵的負(fù)載，其設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是滿負(fù)荷工作量，但是，并不是都處于滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。因此，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)能的改善，應(yīng)用變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵負(fù)載的控制極具科學(xué)性。發(fā)揮變頻器內(nèi)部PID軟件的作用，對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足水壓和風(fēng)壓的恒定狀態(tài)，保證整個(gè)系統(tǒng)的壓力達(dá)到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，滿足閉環(huán)恒壓控制狀態(tài)，這在根本上大大提升了節(jié)能效率。另外，變頻器能夠滿足大電動(dòng)機(jī)軟起和軟停的目的，降低電動(dòng)機(jī)故障率，設(shè)備使用周期被延長(zhǎng)。這一技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中得到廣泛推廣和應(yīng)用。針對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)的變頻改造，需要重視對(duì)測(cè)試、變頻器選擇以及使用方面的關(guān)注，以更好地提升改造效率，提高改造效果。首先，在進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試的時(shí)候，要結(jié)合改造標(biāo)準(zhǔn)和要求，制定合理的參數(shù)，同時(shí)，構(gòu)建更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試方案，結(jié)合生產(chǎn)工藝進(jìn)行合理組織安排，進(jìn)行具有代表性的多次測(cè)試。其次，對(duì)于變頻設(shè)備類型的選擇，要結(jié)合應(yīng)用環(huán)境與背景，對(duì)設(shè)備的各種性能進(jìn)行考量，如速度精度、轉(zhuǎn)矩等，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)控制模式的明確，保證防護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性。再次，在應(yīng)用變頻器的時(shí)候，需要注意的是在變頻器和電源之間安裝斷路器，目的是避免變頻器發(fā)生故障時(shí)事態(tài)的擴(kuò)大?？傊?，通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵電機(jī)變頻器的改造，節(jié)能效果十分顯著，對(duì)降低維修、改善等費(fèi)用也產(chǎn)生一定的作用。
3對(duì)熱泵技術(shù)應(yīng)用的介紹
對(duì)于熱泵技術(shù)而言，主要是借助高位能，促使低位熱源流向高位熱源裝置，是當(dāng)前水冷卻系統(tǒng)中能效比較高的制冷和制熱方式。在冬季，水體溫度高于環(huán)境空氣溫度，借助這一時(shí)差有效提升熱泵循環(huán)的蒸發(fā)能力和供暖能效。而在夏季，水體溫度低于空氣環(huán)境溫度，因此，制冷的冷凝溫度降低，冷卻效果突出，整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率得以顯著提升。在實(shí)際的應(yīng)用中，水源熱泵優(yōu)點(diǎn)突出，其主要能源類型為清潔可再生能源，有利于水資源的節(jié)約，環(huán)保效果突出，滿足供暖和制冷的雙重需要，改進(jìn)措施相對(duì)簡(jiǎn)單。與此同時(shí)，水溫波動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)較大的變動(dòng)，整個(gè)熱泵機(jī)組的運(yùn)行更加可靠與穩(wěn)定，維護(hù)了系統(tǒng)的高效性與經(jīng)濟(jì)性，維護(hù)費(fèi)用大幅降低，有效延長(zhǎng)了設(shè)備的使用周期。在熱泵技術(shù)應(yīng)用與改善中，需要關(guān)注經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，加強(qiáng)試驗(yàn)，重視對(duì)雜水質(zhì)循環(huán)冷卻系統(tǒng)的預(yù)處理，制定有效的方案。
4對(duì)冷卻塔水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)改造的介紹
在鋼鐵企業(yè)中，比較常見(jiàn)的冷卻設(shè)備為冷卻塔。借助水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)葉輪風(fēng)機(jī)的替代，勢(shì)十分突出，首先，能夠滿足節(jié)能和節(jié)電的要求。在水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用下，風(fēng)機(jī)部分的耗電為零。其次，能夠達(dá)到環(huán)保和無(wú)噪聲的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于水輪機(jī)的機(jī)量轉(zhuǎn)換而言，其主要完成的位置是水流道內(nèi)，同時(shí)，不需要電機(jī)和減速機(jī)的支持，有力消除了低頻電磁聲和機(jī)械噪音。再次，凸顯高效性。借助水輪機(jī)直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，省去了減速機(jī)，同時(shí)，水流量的變化會(huì)誘發(fā)風(fēng)量的變化，保證穩(wěn)定在合適的氣水比范疇，散熱效果顯著。第四，使用壽命被延長(zhǎng)。對(duì)于水輪機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)完善。第五，具有相對(duì)安全的運(yùn)行環(huán)境。冷卻塔自身存在漏電、爆炸等潛在危險(xiǎn)，而水輪機(jī)不用電，避免高危環(huán)境作業(yè)，增加了冷卻塔運(yùn)行環(huán)境的安全性。第六，具有較強(qiáng)的適用性，改造費(fèi)用不高。水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)改造適合于多種冷卻塔，安裝相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)原有結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生破壞，設(shè)備不需要改變，省去大量場(chǎng)地要求，節(jié)約了大量電能和維護(hù)支出。鑒于冷卻塔水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)改造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，考慮到鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行的連續(xù)性需求，在進(jìn)行具體改造的時(shí)候，需要關(guān)注幾個(gè)問(wèn)題，一方面，要考量水輪機(jī)改造之后之后能否適應(yīng)較為惡劣的運(yùn)行環(huán)境；水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)改造之后能否對(duì)循環(huán)水泵的電流產(chǎn)生影響，一旦出現(xiàn)改變，需要進(jìn)行預(yù)防措施的制定；在水輪機(jī)改造中，還要全面考慮冷卻塔中填料的布置情況，重視冷卻塔的規(guī)模以及受力結(jié)構(gòu)等技術(shù)問(wèn)題。在整個(gè)改造中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是冷卻塔水輪機(jī)的改造，要立足水量穩(wěn)定的前提下進(jìn)行。
5冷卻水溫對(duì)鼓風(fēng)汽輪機(jī)真空經(jīng)濟(jì)性影響的分析
對(duì)于鼓風(fēng)汽輪機(jī)凝汽器真空的建立和形成主要分為兩個(gè)組成部分，即機(jī)組的啟動(dòng)和運(yùn)行兩個(gè)階段。在啟動(dòng)時(shí)期，凝汽器真空實(shí)現(xiàn)的目的是抽出凝汽器中的空氣，真空建立的效果主要取決于抽氣器的容量和性能，同時(shí)，也受到真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的制約。在機(jī)組啟動(dòng)之后，一旦氣體排到凝汽器，在冷介質(zhì)的影響下出現(xiàn)冷卻現(xiàn)象，同時(shí)凝結(jié)成水，體積被大大縮小，凝汽器成為真空環(huán)境。真空的形成實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)組危害的有效降低?？茖W(xué)的降低冷卻水水溫能夠提升真空，促使汽輪機(jī)理想的比焓降增大，汽輪機(jī)的效率得到大幅的升高。冷卻水的降低需要大量冷卻塔冷風(fēng)機(jī)的支持，因此，要對(duì)汽輪機(jī)效率與增大冷卻風(fēng)機(jī)用電量之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的比較。
結(jié)束語(yǔ)：綜上，對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，能源系統(tǒng)備顯綜合性，涉及諸多能源介質(zhì)的使用，因此，要重視對(duì)能源介質(zhì)的平衡，以實(shí)現(xiàn)能源的最佳匹配。要重視對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)部工藝和設(shè)備的節(jié)能改造，在根本上強(qiáng)化對(duì)能源系統(tǒng)全流程的管理。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號(hào)：TH03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）19-0016-03
包頭煤化工有限責(zé)任公司位于包頭市九原工業(yè)園區(qū)內(nèi)。公司設(shè)置有三個(gè)循環(huán)水場(chǎng)，均采用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水工藝。其中第三循環(huán)水場(chǎng)主要為MTO裝置、烯烴分離裝置、PP/PE裝置、C4裝置提供循環(huán)冷卻水；系統(tǒng)設(shè)有8間冷卻水塔、8臺(tái)風(fēng)機(jī)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)循環(huán)水量為43000m3/h、保有水量為13000 m3；采用正磷酸鹽水穩(wěn)藥劑配方，控制系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)構(gòu)及微生物，主要工藝控制指標(biāo)見(jiàn)表一：
2014年6月下旬，第三循環(huán)水冷卻塔的配水系統(tǒng)、塔內(nèi)壁、填料及支撐構(gòu)件上出現(xiàn)了藻類滋生的現(xiàn)象，藻類的大量繁殖，不僅能使換熱器有機(jī)物結(jié)構(gòu)，而且能導(dǎo)致無(wú)機(jī)物結(jié)垢[1]，水場(chǎng)工藝管理人員安排采用連續(xù)投加活力溴、間歇投加次氯酸鈉的方式（方案一）進(jìn)行控制，效果甚微。至8月初，藻類在冷卻塔內(nèi)壁大量滋生，為及時(shí)更好控制藻類的進(jìn)一步繁殖，防止發(fā)生生物黏泥沉積，工藝人員在原有控制方案的基礎(chǔ)上安排沖擊性投加三氯異氰尿酸（方案二），效果甚佳，藻類不但被殺滅而且被剝離，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
現(xiàn)就上述控制調(diào)整過(guò)程進(jìn)行論述，從而更好的指導(dǎo)日常的工作。
1、殺菌劑介紹
1.1 活力溴SW1102
活力溴SW1102是最新一代溴類液體氧化型殺菌劑。同其它常用的氧化型殺菌劑或非氧化殺菌劑比較，活力溴能較好的控制生物膜的形成。 由于活力溴在具備氧化殺菌劑的作用同時(shí)，可降低氯離子的產(chǎn)生，更好的穩(wěn)定水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)[2]。其殺菌滅藻的作用機(jī)理：
Br2+H2OHBrO+HBr
HBrOH++BrO-
1.2 次氯酸鈉
次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，外觀為淡黃色的透明液體，有類似于氯氣的刺激性氣味，具有理想的殺菌效果和漂白、除臭功能，第三循環(huán)水系統(tǒng)使用的次氯酸鈉的有效氯的濃度為10%。它在水中生成次氯酸根離子，再通過(guò)水解反應(yīng)生成次氯酸，具有殺菌作用。其作用機(jī)理：含氯消毒劑在水中形成的次氯酸，作用于菌體蛋白質(zhì)。次氯酸不僅可與細(xì)胞壁發(fā)生作用，且因分子小，不帶電荷，故侵入細(xì)胞內(nèi)與蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用或破壞其磷酸脫氫酶，使糖代謝失調(diào)而致細(xì)胞死亡。
另外，當(dāng)用較高濃度的次氯酸鈉時(shí)，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)有良好的黏泥剝離作用，可以用來(lái)處理系統(tǒng)中沉積的黏泥。
1.3 三氯異氰尿酸
三氯異氰尿酸英文縮寫(xiě)TCCA？，白色片狀，是一種高效有機(jī)氯消毒劑，有效氯含量高達(dá)90%以上，具有速效、緩釋作用的特點(diǎn)，與其他氧化性殺菌劑相比，其性能穩(wěn)定，儲(chǔ)存和使用安全方便，而且不含Ca2+，不會(huì)增加水的硬度，三氯異氰尿酸對(duì)不銹鋼幾乎無(wú)腐蝕作用，但對(duì)黃銅的腐蝕比較嚴(yán)重[3]，作為新型高效的消毒、漂白劑，應(yīng)用范圍很廣，且對(duì)人體無(wú)不良影響。其作用機(jī)理：三氯異氰尿酸在水中水解次氯酸和異氰尿酸，由于異氰尿酸的存在，使次氯酸在水中的狀態(tài)更加穩(wěn)定，對(duì)比其他氯類殺菌劑效果更強(qiáng)。
2、藻類滋生原因分析
2.1 氣溫：包頭地區(qū)2014年6月-8月白天最高氣溫35℃，最低氣溫24℃。
2.2 光照：光照的時(shí)間和強(qiáng)度為一年中最強(qiáng)。
2.3 供回水溫度：第三循環(huán)水系統(tǒng)在夏季風(fēng)機(jī)全部運(yùn)行的情況下，供回水溫度均接近指標(biāo)上限（供水溫度≤30℃，回水溫度≤41℃）。
2.4 pH值：第三循環(huán)水系統(tǒng)常年將pH值控制在工藝指標(biāo)7.9-8.6之間。
2.5 營(yíng)養(yǎng)源：第三循環(huán)水系統(tǒng)采用正磷酸鹽的水質(zhì)穩(wěn)定劑配方，而磷酸鹽是藻類
很好的營(yíng)養(yǎng)鹽。
2.6 二氧化碳：對(duì)于敞開(kāi)式的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)其中溶解大量的二氧化碳。
綜上所述：夏季的第三循環(huán)水場(chǎng)采用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻工藝，水溫在25-30℃，pH在7.9-8.6，日照充足，水中溶解氧達(dá)到飽和，營(yíng)養(yǎng)源充足，這些都為藻類的滋生提供了良好的環(huán)境、能源及營(yíng)養(yǎng)條件。因此，由補(bǔ)充水與空氣帶進(jìn)系統(tǒng)的藻類會(huì)很快繁殖起來(lái)。
3、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的相關(guān)指標(biāo)（6月1日-6月20日）
系統(tǒng)正常時(shí)通過(guò)連續(xù)投加活力溴，間歇式投加次氯酸鈉的方式進(jìn)行菌藻的控制。其中活力溴日平均投加量439kg，次氯酸鈉日平均投加300kg。相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)如下：
3.1 系統(tǒng)余氯
由圖1可知：系統(tǒng)余氯平均值為0.14mg/L，接近控制指標(biāo)下限。同時(shí)有5日余氯控制在0.10mg/L以下。
3.2 系統(tǒng)氯離子含量
由圖2可知：系統(tǒng)氯離子含量平均值為693.8mg/L，已超中心級(jí)控制指標(biāo)，接近工藝控制指標(biāo)上限。其中6月15日的氯離子更是超過(guò)750mg/L。
經(jīng)過(guò)上述圖表及分析可知：
系統(tǒng)正常時(shí)余氯值控制偏低，藻類雖未出現(xiàn)滋生繁殖現(xiàn)象，但是只要條件具備，隨時(shí)都可發(fā)生；
可同時(shí)由于投加次氯酸鈉導(dǎo)致系統(tǒng)中氯離子含量偏高，這樣一方面給系統(tǒng)帶來(lái)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，另一方面又加大了系統(tǒng)的排污置換量（每日平均置換量1820m3）。
4、方案一：投加效果分析（6月21日-8月10日）
方案一：活力溴+次氯酸鈉；活力溴采用連續(xù)投加，次氯酸鈉間歇式投加。其中活力溴日平均投加425kg，次氯酸鈉日平均投加658kg，相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)如下：
4.1 系統(tǒng)余氯
由圖3可知：系統(tǒng)余氯平均值為0.12mg/L，低于控制指標(biāo)下限。同時(shí)有22天的余氯低于0.10mg/L。
4.2 系統(tǒng)氯離子
由圖4可知：系統(tǒng)氯離子含量平均值為686.0mg/L。已超中心級(jí)控制指標(biāo)，接近工藝控制指標(biāo)上限，且出現(xiàn)3次超標(biāo)現(xiàn)象。
4.3 系統(tǒng)濁度
由圖5可知：系統(tǒng)濁度平均值為5.82NTU。
經(jīng)過(guò)上述圖表及分析可知：
系統(tǒng)出現(xiàn)藻類滋生現(xiàn)象后，活力溴的投加和系統(tǒng)正常時(shí)的投加量基本持平，次氯酸鈉的投加量較系統(tǒng)正常時(shí)的投加增加了119%；
系統(tǒng)余氯值控制偏低，藻類出現(xiàn)滋生繁殖，且未能很好控制；
同時(shí)由于大量投加次氯酸鈉，致使系統(tǒng)中氯離子含量偏高，一方面給系統(tǒng)帶來(lái)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，另一方面加大了排污置換量（每日平均置換量1663m3）。
5、方案二：投加效果分析（8月11日-8月31日）
方案二：活力溴+次氯酸鈉+三氯異氰尿酸；活力溴連續(xù)投加，次氯酸鈉間歇式投加，三氯異氰尿酸沖擊性投加。其中活力溴日平均投加量512kg，次氯酸鈉日平均投加量557kg ，三氯異氰尿酸日平均投加量90kg，相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)如下：
5.1 系統(tǒng)余氯
由圖6可知：系統(tǒng)余氯平均值為0.155mg/L，在正常工藝控制指標(biāo)范圍內(nèi)，且系統(tǒng)余氯控制較平穩(wěn)。
5.2 系統(tǒng)氯離子
由圖7可知：系統(tǒng)的氯離子平均值：652.9 mg/L，在正常工藝指標(biāo)控制范圍內(nèi)，且低于中心控制指標(biāo)。
5.3 濁度
由圖8可知：系統(tǒng)濁度的平均值：9.28NTU。
經(jīng)過(guò)上述圖表及分析可知：
方案二較方案一活力溴的投加量增加了20%，次氯酸鈉的投加量減少了15%，同時(shí)投加了三氯異氰尿酸；
采用方案二后系統(tǒng)的余氯、氯離子控制較好，且系統(tǒng)的濁度出現(xiàn)了三次大的波動(dòng)，這三次波動(dòng)和系統(tǒng)余氯的波動(dòng)情況吻合，說(shuō)明藻類的滋生繁殖得到了很好的控制，藻類被殺滅剝離，進(jìn)入系統(tǒng)中致使系統(tǒng)的濁度增加；
系統(tǒng)中氯離子降低，一方面系統(tǒng)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)降低，另一方面降低了排污置換量（每日平均置換量1439m3）。
6、結(jié)論
通過(guò)上述分析可得出以下結(jié)論：
夏季的循環(huán)水系統(tǒng)如若控制不當(dāng)，必然出現(xiàn)藻類的滋生與繁殖。為此，必須提前進(jìn)行預(yù)防控制，及時(shí)查看相關(guān)水質(zhì)參數(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管控。保證系統(tǒng)余氯在正常指標(biāo)范圍內(nèi)，且不出現(xiàn)大的波動(dòng)。如此不僅降低了藻類滋生繁殖產(chǎn)生生物黏泥對(duì)系統(tǒng)的危害，而且減少藥劑損耗。
次氯酸鈉的大量投加，增加了系統(tǒng)氯離子腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，為降低氯離子的危害，需進(jìn)行大量的的排污置換，致使次氯酸鈉在系統(tǒng)中的停留時(shí)間太短，藥劑未發(fā)揮作用，即排出系統(tǒng)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)余氯偏低，余氯偏低需再次投加次氯酸鈉進(jìn)行控制。如此惡性循環(huán)，即不能保證系統(tǒng)余氯，又造成藥劑及水量的損耗。而三氯異氰尿酸在控制藻類滋生繁殖方面具有很好的效果，因其加入系統(tǒng)后有一個(gè)溶解的過(guò)程，在此過(guò)程中藥劑持續(xù)發(fā)揮作用，不僅很好的控制穩(wěn)定了系統(tǒng)的余氯，而且不會(huì)造成氯離子的突然升高，同時(shí)可及時(shí)將藻類從系統(tǒng)剝離，減少了藥劑及水量的損耗。
活力溴不僅對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有氯離子的貢獻(xiàn)，而且在殺菌滅藻方面具有獨(dú)特的作用；次氯酸鈉可短時(shí)間內(nèi)提升系統(tǒng)余氯，但對(duì)系統(tǒng)氯離子貢獻(xiàn)高；三氯異氰尿酸在穩(wěn)定系統(tǒng)余氯及氯離子方面效果顯著。因此合理投加三種藥劑，發(fā)揮藥劑間的協(xié)同作用，使每種藥劑的功效最大化，不僅能夠降低藥劑成本，而且可以很好的控制藻類的滋生與繁殖。
參考文獻(xiàn)
[1] 季國(guó)義.藻類在電廠循環(huán)冷卻水中的危害[J].水處理技術(shù)，1987，（04）： 255.
高耗能是化工生產(chǎn)企業(yè)的主要特點(diǎn)，因此降耗工作成為企業(yè)日常工作中的重中之重。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是化工生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要單元，其能耗在整個(gè)化工生產(chǎn)系統(tǒng)中占很大比例，因此如何通過(guò)降低循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行成本提高生產(chǎn)效益，成為眾多化工生產(chǎn)企業(yè)探討的方向。本文主要從循環(huán)水降溫冷卻環(huán)節(jié)降耗措施進(jìn)行討論。
1 循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造簡(jiǎn)介
1.1 目前循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀
在工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中，一般回流入冷卻塔的水流還具有大量的能量，表現(xiàn)在：
1.1.1 因?yàn)閾Q熱設(shè)備位置高，循環(huán)水必須泵到很高的位置，循環(huán)水從最高位置流到出水口（或熱水池）的位差較大，循環(huán)回水就具有位能，又叫勢(shì)能；
1.1.2 水泵富余，就是選用的水泵的額定揚(yáng)程偏大。這是因?yàn)橛?jì)算系統(tǒng)阻力是經(jīng)驗(yàn)估算，不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)考慮安全系數(shù)，選用的水泵的額定揚(yáng)程一般就偏大，很多大10米以上，因此，水泵實(shí)際提供給循環(huán)水的能量就有富余?？梢哉f(shuō)，目前這兩種能量的浪費(fèi)情況在很多企業(yè)是很常見(jiàn)的。
1.2 水輪機(jī)項(xiàng)目改造工藝簡(jiǎn)介
水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，它屬于一種利用水能的原動(dòng)機(jī)，其應(yīng)用大大降低了企業(yè)生產(chǎn)電耗，是企業(yè)節(jié)支降耗的重要途徑。
水輪機(jī)按原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類，沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)。工作過(guò)程中轉(zhuǎn)輪部分受水，與大氣聯(lián)通，主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。
反擊式水輪機(jī)可分為混流式、軸流式、斜流式、和貫流式。反擊式水輪機(jī)中水流充滿整個(gè)轉(zhuǎn)輪流道，全部葉片同時(shí)受到水流的作用所以在同樣的水頭下轉(zhuǎn)輪直徑小于沖擊式水輪機(jī)。
每種水輪機(jī)有自己的適用范圍，不同的水頭、流量、應(yīng)采用相適應(yīng)的水輪機(jī)，才能獲得較佳的效率、轉(zhuǎn)速匹配才能達(dá)到滿意出力。
2 系統(tǒng)概況及能量計(jì)算
2.1 改造前系統(tǒng)運(yùn)行概況及能量試算
本系統(tǒng)有10臺(tái)4500m3/h冷卻塔，總處理水量為：45000m3/h；目前實(shí)測(cè)回水總量為：38000m3/h，和冷卻塔總處理水量相比，水量略微偏小。目前實(shí)測(cè)單塔回水量Q=3800m3/h，冷卻塔溫降6℃（40/34 ℃），能滿足冷卻設(shè)備正常生產(chǎn)要求?，F(xiàn)工況上塔閥門(mén)開(kāi)度23°，如將上塔閥門(mén)23°調(diào)整至90°，在流量3800m3/h時(shí)，閥門(mén)閉壓計(jì)算如表1、表2。
表1 通過(guò)閥門(mén)特性參數(shù)及公式Kv=Cv/1.167計(jì)算流量系數(shù)值
表2 蝶閥閉壓壓差計(jì)算（P）
通過(guò)以上計(jì)算可分析：當(dāng)改造后經(jīng)過(guò)目前閥門(mén)開(kāi)度23°調(diào)整至90°時(shí)，在回水壓力基本不變的前提下，此處就有有富裕壓力P，=P1-P2=0.15-0.00038=0.15（Mp）供水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.2 改造后涼水塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況預(yù)算
2.2.1 改造預(yù)選水輪機(jī)工作參數(shù)為
Q=3800～4600m3/h、H=12.5m（3）功率=107～133KW。當(dāng)改造系統(tǒng)中水量和富裕壓力參數(shù)符合水輪機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，改造后水輪機(jī)轉(zhuǎn)速600/分通過(guò)1：4減速機(jī)減速后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到150轉(zhuǎn)/分鐘（可根據(jù)旁通進(jìn)水量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速）。
2.2.2 風(fēng)機(jī)電機(jī)軸功率和水輪機(jī)功率計(jì)算
根據(jù)風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)電流243～282A、電壓380∨可算出風(fēng)機(jī)實(shí)際功率為107KW水輪機(jī)輸出功率能達(dá)到現(xiàn)風(fēng)機(jī)電機(jī)實(shí)際功率107KW就可取代風(fēng)機(jī)電機(jī)做工，
那么水輪機(jī)進(jìn)水按照實(shí)測(cè)3800 m3/h計(jì)算、產(chǎn)生107K動(dòng)力所需揚(yáng)程計(jì)算：
H（水輪機(jī)需要揚(yáng)程）=P 水輪機(jī)要達(dá)到的功率/Q容重×G流量（每秒）×η效率
=107÷（9.81×1.0555556×0.85）
=12.1566M
其中：Q容重―水的容重（9.81）
結(jié)論：在改造后，當(dāng)流量為3800m3/h、富裕壓力12.16m時(shí)，水輪機(jī)完全能夠滿足冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速要求。
3 節(jié)能改造方案及改造效果
3.1 具體改造方案
安裝水輪機(jī)可以將該富余能量變?yōu)閯?dòng)能加以利用，在冷卻塔原電動(dòng)機(jī)位置用水輪機(jī)代替原電動(dòng)機(jī)，通過(guò)聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、減速機(jī)（根據(jù)工況情況調(diào)整減速比，選用配套減速機(jī)可有使用方指定品牌保證與原減速機(jī)一致）。將上塔主管引到塔平臺(tái)，將水引到水輪機(jī)進(jìn)口，做功后再?gòu)乃啓C(jī)出口引到原布水主管中，水輪機(jī)前進(jìn)水管路安裝一個(gè)蝶閥，水輪機(jī)進(jìn)水口安裝一個(gè)伸縮節(jié)，便于安裝檢修。在原上水管中，水輪機(jī)進(jìn)出引水管之間加一閥門(mén)控制水流，如風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高，可以將部分水流從該閥門(mén)流進(jìn)冷卻塔，不通過(guò)水輪機(jī)。該改造利用原循環(huán)水系統(tǒng)具有的富余能量，采用水輪機(jī)完全代替原來(lái)的風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，水輪機(jī)達(dá)到原電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。改造示意如圖1：
圖1
3.2 節(jié)能改造效果
該改造用水輪機(jī)利用原循環(huán)水系統(tǒng)具有的富余壓能，保持水泵出口壓力不變，因此水泵流量也和改造前一樣，只是用水輪機(jī)將原浪費(fèi)了的壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，代替電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，節(jié)約了電能。該改造完全不改變?cè)鋮s塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，原冷卻效果不變。
4 節(jié)能改造經(jīng)濟(jì)分析
本公司流量4500m3/h中溫塔為例：取消電機(jī)功率200kW節(jié)能計(jì)算：（下轉(zhuǎn)第115頁(yè)）
（上接第112頁(yè)）冷卻塔電機(jī)功率200KW（實(shí)際功率107KW），每年使用時(shí)間按330天，每天按24小時(shí)計(jì)：107Kw×330天×24小時(shí)×10臺(tái)=8474400度/年。
電價(jià)按0.5元/度計(jì)：0.5元/度×8474400度/年=423.72萬(wàn)元/年。
電機(jī)日常管理和維修保養(yǎng)成本費(fèi)根據(jù)實(shí)事求是的普查計(jì)算出電機(jī)最低的日常管理和維修保養(yǎng)成本（10元/噸/年）：10元/ 噸/年×4500T 臺(tái)×10臺(tái)=45萬(wàn)元/年。
