密闭循环冷却供水方式在氯碱化工生产中的应用

卞平官，王中华

（内蒙古宜化化工有限公司，内蒙古 乌海 010640）

内蒙宜化为解决循环水补排水平衡问题，进一步落实节水减排工作顺利推进，对烧碱、PVC现有机封冷却水方式进行改进及采用密闭循环，其中PVC聚合装置2套、烧碱电解装置1套。

机泵机封冷却水供水系统是整个氯碱工序辅助系统比较重要的一环，针对机封冷却水密闭循环的方式根据各机泵位置压头、经济实用等方面综合考虑供水方式，总的来说传统水机封冷却水技术供水方式大体分为两大类：自流供水外排，水泵供水（密闭循环）两种方式。但是随着水利资源的成本越来越高，可用来作为冷却水源泥沙含量增大，杂质增多，水质不理想，要利用传统的冷却方式，就需要不断增加滤水器和水处理等设备来对冷却水源进行处理，随之带来的就是技术供水系统配置的复杂，设备的增加对聚合装置的运行也带了一定的难度，也促使设计者对冷却供水系统进行改造和创新。

1 密闭循环冷却供水原理

借鉴常用于热水采暖系统和中央空调水路系统供水方式，利用脱盐水代替传统的一次水经过各个机泵机封，带走机泵运行所产生的热量，然后经过安装在机封水循环泵出口的换热器，通过循环水冷却后，通过水泵再次供给工序的各个机泵机封使用。机泵技术供水就在往复的循环冷却中利用流动的温度比较低的介质脱盐水及其含杂质低的特性带走机泵机封运行时所产生的热量。

密闭循环冷却供水方式在机泵机封冷却水系统首次运行前，先通过设置在高点处（高于各机泵最高点）的高位水箱将管道内充满进过处理后的清洁水，可有效防止水在管道中长期循环使用对管道造成的结垢、腐蚀、磨损等问题。整个系统在首次充水之后，仅需要通过高位水箱对后期机泵运行中损失的水量或渗漏掉的水量进行补充，不需要另外增加供水，有利于节约用水。密闭循环冷却水供水系统见图1。

图2 密闭循环冷却水供水系统

2 密闭循环冷却水系统的组成

密闭循环冷却水系统的配置有：高位水箱、机封冷却水循环水泵、热交换器、视镜、纤维棉管道过滤器、冷却水进出管道、阀门、水pH计、电导率仪及相关自动化元件。

该装置流程主要为：机封冷却水循环泵将机封水槽的水经过冷却器保证机封冷却水温度＜40℃，送至各机泵，回水经过回水管道无压回至机封水槽。密闭循环冷却水组成系统工艺流程示意图见图2，工艺流程注意事项如下。

图2 密闭循环冷却水组成系统工艺流程示意图

（1）改造后的机封冷却水总管设过滤器一个，并有压差表，及时根据压差对过滤器进行清理；

（2）改造后的机封冷却水设换热器一台；

（3）改造后的装置设2 m3高位水箱一个，可以实现在机封水泵A、B以及原有流程水源断水同时故障时，向系统补水；

（4）各机泵机封冷却水出口采用螺纹连接、金属软管，并设有进出口阀门，便于检修；

（5）考虑机封冷却水水质问题，烧碱、PVC补充脱盐水并适当预留0.2～0.5 t/h的采出量，保证水质稳定；

（6）单台机泵机封冷却水量按照0.5～1.0t/h设计；

（7）机封水管采用不锈钢管；

（8）在单台机泵机封冷却水出口均安装了视镜，监控各台机泵机封是否存在泄漏现象，尤其悬浊度较高的介质可以第一时间发现，并采取措施，保证机泵运行安全；

（9）装置设置高位水箱。高位水箱作为整个技术供水系统管路的供水水源也兼起平衡压力的作用，出水管接在循环水泵出口附近的供水干管上，为了防止锈蚀，一般采用不锈钢水箱。高位水箱内设有液位计、浮球阀、排气孔及呼吸阀等措施来保证各机泵的正常运行。 需要时，可通过它投放化学药剂，对冷却水进行水软化、杀菌等化学处理。采用密封循环冷却水系统，所需冷却水的水量只需充满整个管道即可，可根据《空调设计手册》来计算高位水箱的容积，一般机封冷却水温度都在25～40℃，计算出来的高位水箱容积都比较小，不超过2 m3，比较方便找一个高点把膨胀水箱固定起来。

3 密闭循环冷却水装置安全仪表联锁

原有机封水来水保留，设调节阀一个，改造后的机封冷却水总管压力＜0.1 MPa时联锁；改造后的机封冷却水A、B泵设互相联锁，A、B泵故障时，备用泵可以自动启用；在机封冷却水管路上安装pH计，可以实施监控冷却水的pH值，以防工艺介质泄漏，第一时间可以发现；同时安装电导率仪可以根据电导率判断工作介质水水质情况，及时更换，保证机封冷却水清洁度，不损坏机封。

4 效益分析

目前3套密闭循环机封冷却水系统投用后共计节约脱盐水15 m3/h，按照10元/m3计算，节约脱盐水成本131.4万元/a；排水按照5元/m3计算，同时减少排水折效益65.7万元/a；同时脱盐水站减少浓水排放6 m3/h，折效益26.3万元/a；3套装置机泵功率7.5kW，折电费6.89万元，3套装置固定投资180万元，则当年收回投资，且净赚43.4万元，年效益216.5万元。

5 结语

在化工生产中，机泵冷却水采用密闭循环冷却水技术供水方式作为一种可持续发展、节水节能的供水方式，具有很广阔的应用前景，是值得考虑的供水方式，尤其适用于北方缺水地区。