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
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。
2.1 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。
3.1 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。
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。