化学工业、石油工业、冶金工业及建筑的空调系统中常需要将热工艺介质进行冷却，水的特性很适合用作冷却介质。工业冷却水通过换热器(或称热交换器、水冷却器、水冷器)与工艺介质间接换热。热的工艺介质在热交换过程中降低温度，冷却水被加热而温度升高。工业冷却水的用量往往很大，在化学工业许多企业中占到工业用水总量的90%~95%以上。因此要进行回收循环使用。

 

直流水系统分类循环水系统

 

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直流水系统

 

在直流水系统中，冷却水只经换热器一次利用后就被排掉了，所以直流水又称为一次利用水。直流冷却水系统通常用水量很大，水经换热器后的升温较小，而排出水的温度也较低，水中的含盐量基本上不浓缩。一般只有在具有可供大量使用的低温水，并且水费便宜的地区采用这种系统。但由于排水对环境的污染问题，所以现在即使在水量丰富的地区也不提倡采用直流水系统。

 

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循环水系统

 

在循环水系统中，冷却水可以反复使用。水经换热器后温度升高，由冷却塔或其他冷却设备将水温度降低下来，再由泵将水送往用户，水在如此不断地进行重复使用，所以采用循环水系统可提高水的重复利用率。随着节约用水的需要，现代工业已基本采用循环水系统。

 

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北方某厂空压机房

 

空压站多台空压机设备一直采用自来水直排冷却方式, 并且24h运行,浪费很大。通过对水质、水温、水压进行处理可实现循环使用, 运行结果表明: 该系统运行正常, 节能效果显著。并进行了该工程运行一年后的效益分析。

 

问题

 

空压站多台空压机设备一直采用自来水直排冷却方式,日耗水量2000 多吨,月耗水量60000多m3 ,年耗水量72万m3 ,浪费很大。按厂内生产用水价格2190元/ m3 计,则每年约流失水费72万m3 3 219元/ m3 = 20818万元。经考查,可以将空压站设备的直排冷却方式改为循环冷却方式,每年可节约费用200多万元。

 

设计方案

 

设计依据及参数要求

 

1）空压机冷却水应采用较清洁的水,不允许用浑浊水或硬水,最是软水,以免结垢影响冷却效果。冷却水内不应含有腐蚀性介质、泥沙、水草及其它杂物。

 

2）单台空压机冷却水进水温度应在30℃以下,冷却水出水温度一般在30～40℃,水量为70 m3 /h,进水工作压力在012～013Mpa;

 

3）7～8月份时空压站运行4台100 m3 和1台40 m3 空压机,总水量为315 m3 /h,其他月份运行3台100 m3 空压机,总水量为210 m3 /h。

 

4）冷却水经循环使用后,由于水质变化会对空压站设备产生不利的影响。

 

冷却水影响

 

结垢

 

水在冷却塔中蒸发,使循环水中含盐量逐渐增加,加上水中二氧化碳在塔中解析逸散,使水中碳酸钙在冷却器及管道结垢,使换热效率降低,严重时影响生产,甚至出现严重事故。

 

腐蚀

 

冷却水在循环使用过程中,水在冷却塔内和空气充分接触,使水中的溶解氧得到补充,所以循环水中的溶解氧总是饱和的。水中溶解氧是造成金属电化学腐蚀的主要原因,故会腐蚀冷却器及管道。

 

生物生长和玷污腐蚀

 

冷却水和空气接触,吸收了空气中大量的灰尘、泥砂、微生物及其孢子,使系统的污泥增加。冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和养分都有利于细菌和藻类的生长,使系统粘泥增加,在冷却器内沉积下来,造成危害。

 

以上问题将使冷却水循环使用后温度会很快增加！

 

直排冷却方式循环冷却方式

 

TO

 

改造

 

空压机冷却后的水进入排水管网回收到地下热水池,利用水泵提升进入冷却塔进行冷却降温,降温后流到地下冷水池,再利用另一组水泵提升进入水处理设备后通过供水管网直接供给空压机,完成一个循环过程。保留原使用自来水直接供给空压机的自来水管路及阀门,做备用系统。在地下冷水池处设自来水补水管路,补充冷却塔的日消耗水量。

 

水质

 

采用全程处理器设备(一种水处理设备)解决循环水中含有的小颗粒状物质及其它杂物,达到超净过滤和防止冷却器及管道结垢、腐蚀、杀菌、灭藻、控制水质的作用。

 

水温

 

利用现有集水池(63*53*3=90m3)作为热水池(收集空压站设备的冷却排水) ,新建冷水池(6*5*3=90 m3 )一座,在冷水池上方或旁边设冷却塔,设泵抽热水池内水经冷却塔降温后回到冷水池,将循环水的温度控制下来,设泵抽冷水池内水供空压站设备冷却用水。

 

水泵设置及运行方式

 

泵及水处理设备均设在现水泵间(5.5*5 =27.5m3 ) ,供冷却塔水泵运行方式为两级液位控制自动交替运行,供空压机水泵运行方式为恒压控制变频运行,两套系统均设置3台200m3/h水泵,各为2用1备。在供空压机水泵总出口管道上安装温度传感器,根据传感器的温度控制冷却塔风机的运行方式,传感器控制温度在10～40℃之间可调,任意设定数值,初步定为温度高于25℃时冷却塔风机运行,低于25℃时冷却塔风机停运。

 

投资共计费用: 100万元

 

水处理及冷却塔设备购置: 45万元

 

管路循环系统配套: 25万元

 

土建配套: 15万元

 

电气配套: 15万元

 

使用情况

 

空压站循环水改造项目于5月份施工, 10月份投入运行,采用循环水进行冷却,系统运行正常,完全满足了空压站空压机设备冷却用水的要求。

 

12个月累计已节水536469m3 ,平均月节水536469÷12=44705m3 ,按厂内生产用水价格2190 元/ m3 计, 则改造后年可节约费用561672*2.90=156万元。