浅谈工业循环冷却水系统的安全与节能设计对策

李志鑫（大庆油田化工有限公司甲醇分公司，黑龙江大庆163712）

浅谈工业循环冷却水系统的安全与节能设计对策

李志鑫（大庆油田化工有限公司甲醇分公司，黑龙江大庆163712）

本文以天然气化工厂为例，对工业循环冷却水系统的构成及原理进行了阐述，分析了系统在安全以及节能方面存在的问题，提出了相应设计对策，并从优化各参数指标的基础上，提出了具体的优化设计方案。

工业循环冷却水系统；安全；节能设计；对策

1 工业循环冷却水系统构成及原理

工业循环冷却水系统，由单级双吸式离心泵，冷却塔，风机，旁滤系统，以及监测换热系统等部分构成。通过离心泵将凉水塔池中的水打到生产车间的换热器中，从而给换热器将温，然后循环回来的水在泵压作用下流向塔顶，再通过横流式和逆流式冷却塔将其降温，如此循环往复，使水资源在不断冷却过程中，实现循环利用。

2 工业循环冷却水系统的安全与节能设计思路

2.1 工业循环冷却水系统的安全问题及设计思路

2.1.1 工业循环冷却水系统的安全问题

工业循环冷却水系统安全问题，主要体现在以下方面：（1）水力不平衡：水力不平衡问题，一般由冷却水系统运行稳定性差有关，主要体现在流量以及压力不稳定两方面，从根源上看，在于系统设计不合理。管路设计不合理，管径大小不符合系统需求，会导致设备与设备之间水头损失增加，致使水力不平衡问题发生[1]。（2）冷却塔冷却效果欠佳：冷却塔冷却效果差，易对系统的安全性造成影响，该问题一般由冷却塔位置不合理或进出水不均匀等多导致，冷却塔位置不合理，导致进风侧受遮挡，进出水不均匀，部分冷却塔承受冷却水量负荷过大，都会影响系统的安全性[2]。

2.1.2 工业循环冷却水系统安全设计思路

（1）水力不平衡问题的安全设计思路：在同一系统中，通常采用同一水泵加压，因此，各个设备最初压力相同，可通过以下思路，确保系统运行过程中，设备的水压相等：首先，调整水头损失，提高设备与设备之间压力的平衡性。其次，加大各设备的支管水头损失，确保水压平衡。（2）冷却塔冷却效果安全思路：通过计算，将冷却水量均匀平摊到各个冷却塔上。优化冷却塔布置。

2.2 工业循环冷却水系统的节能问题及设计思路

2.2.1 工业循环冷却水系统的节能问题

根据季节的不同，系统对循环水量以及循环水出塔温度的需求也不同，如不根据季节对其进行调整，在冬季，系统对能源的浪费将会极大增加。另外，冷却塔内气水比取值不当，也会对耗能问题造成影响。

2.2.2 工业循环冷却水系统节能设计思路

（1）对系统进行合理设计，增加气水比，提高冷却塔冷却能力。（2）根据季节的不同，人为调整冷却塔各项参数。（3）充分利用循环冷却水系统余热，降低能耗，提高系统节能水平。

3 优化设计方法

3.1 冷却塔

（1）根据冷却水的温差，对气水比进行优化选择（表1）。（2）计算冷却塔热力，在假定不同气水比的情况下，计算填料特性数，结合空气温度以及湿球温度等，得出冷却数，继而得到冷却水热力。（3）采用以下公式，计算冷却塔蒸发损失水量：L1CT1-L2CT2=Gi2-Gi1，其中，L为冷却塔进出水量。G为空气流量。C为水的比热。I为空气进出塔的焓值。（4）确定风吹损失水率（表2）。

表1 气水比的优化

表2 风吹损失水率

3.2 生产设备的冷却水系统

循环水流量优化计算方法：M=Qh/C. T，其中M为循环水流量，C为水的比热容， T为冷却水升温量。

3.3 管路设计与设备选型

（1）管路布置：如管路采用成组的方法布置，则应将系统设计为同程系统。（2）管材选择：根据化工厂以及冷却塔需求选择管材，以敞开式冷却塔为例，该类型冷却塔对管材需求较低，无缝钢管及镀锌钢管均可。（3）流速控制：根据管径控制流速，管径在250mm以下时，流速可设置为1.5--2.0m/s。

4 结语

天然气化工厂中，工业循环冷却水系统的安全与节能效果，与化工厂经济效益息息相关，化工厂应深入分析系统存在的问题，根据自身需求，对系统参数以及设备等进行优化，提高系统运行的稳定性、安全性及节能性。

[1]黄春,姚莉娜,方洁,吴艳敏,崔光照.新型复合参数循环冷却水智能加药系统设计[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版), 2014,04:61-65.

[2]毛旭春.中小型空调制冷循环冷却水系统设计中的若干问题[J].技术与市场,2014,08:72+75.

李志鑫（1990-）；性别：男，籍贯：黑龙江省哈尔滨人，学历：本科，毕业于大连理工大学；现有职称：无；研究方向：循环水操作。