工业循环冷却水系统安全与节能设计分析

冉学良 柳军红 吕雯静

摘 要：在工业生产的过程中，工业循环冷却水系统的运行对于整个的生产发展起着非常关键性的作用，本文将对工业循环冷却水系统构成原理以及系统在安全与节能方面的设计思路进行分析研究，并制定出相应的优化设计方案，希望能够对后期的工业生产循环冷却水系统的节能与安全方面的设计优化改良提供一些参考资料。

关键词：工业循环冷却水系统；安全与节能；优化设计

工业的循环冷却水系统，整体是由冷却塔、风机、单级双吸式离心泵、旁滤系统和监测换热系统等几个部分所组成。整个系统的操作流程为，首先依靠离心泵把凉水塔池里面的水打到进行生产的车间的换热器内，换热器就可以通过凉水塔池内的水进行及时有效的降温工作，之后循环一圈回来的水就可以在单级双吸式离心泵的泵压作用之下直接流到塔顶部位，然后以横流式以及逆流式的冷却塔对它进行降温，反复的这样进行循环作业，水就在这个不断循环的过程中进行循环冷却的作用。

1.循环冷却水系统的节能技术

由于循环冷却水系统存在不同的工作原理、控制方式以及设备的制作安装工艺等方面，因此循环冷却水系统就会产生不一样的节能技术。变频调速控制主要是在系统控制优化的角度进行，水泵节能是从设备的设计以及制造改善来进行，水动能冷却塔是对管网中的水动能的余量来进行充分的二次有效利用。以下将针对三种技术进行简单描述。

1.1变频调速控制技术

通过在对驱动水泵的电机进行系统变频调速技术，就可以实现流量调节以及替代控制阀的功能。通过使用变频调速控制节能的技术，具有以下几个优势：第一，通过对变频调速的速度进行调整能够全面实现工业生产的需求量，还不会产生额外的损耗，非常节能环保；第二，系统的电机完全存在于一个空载的环境下，这样就能够对启动电流进行有效降低，还能够减缓电机、电缆等的冲击力，从而对电机的寿命进行延长；第三，对轴承的磨损力进行降低，对设备的成本进行维护；第四，全过程进行机器自动化操作，人力劳动的到缓解。

1.2高效节能水泵技术

依靠水泵进行节能主要就是通过对水泵的运行效率进行提高之后，使之能够与同样的送水量所产生的能量消耗一样，就可以降低对能量的消耗。结合这一原理，工业企业可以通过设计叶轮，这样就能够对流体在泵体的内部所形成的运动阻力进行有效的减少，使之在流量与扬程不改变的前提下，就可以对系统的损耗进行降低，从而全面提升循环冷却水系统的节能空间，

1.3水动能冷却塔技术

一般情况下，传统结构的冷却塔是通过电动机来实现对驱动冷却塔的风机，这样的话依靠风机进行抽风，就可以使进塔水快速进行冷却与散热功能，之后由水泵进行施压就会将冷却水进行第二次运输，进入到设备中去。不断的循环往复，就实现了反复的冷却水利用效果。而作为新兴水动能冷却塔技术，主要是以水轮机对传统的电机进行全面取代，当水轮机取代了电机之后，所产生的风机动力源就能为冷却塔的工作进行富余流量以及富余扬程的提供。

2.工业循环冷却水系统安全与节能问题以及设计思路

2.1工业循环冷却水系统的安全问题以及设计思路

2.1.1工业循环冷却水系统的安全问题

在对工业企业进行循环水系统的调查与分析过程中，可以看出在现阶段，循环水系统方面存在以下几个方面的问题。第一，在进行水流的输送时候，经常会出现有水流对管壁进行激荡的情况，这主要是因为当水流与压力之间出现不平衡和法兰对水的传输进行不停的阻隔所造成，会出现这种现象与冷却水在流动中是否稳定有关系，对于循环冷却水系统来说属于设计上的问题，在进行对管线布置的过程中，出现布局不合理就会形成管径不一致，当水流进行激流后就会导致设备水头出现损失以及水力变得失衡。第二，冷却塔效果差。当冷却塔的冷却效果变差的时候，会造成安全事故的发生，这主要就是因为在对水系统的管线材料进行选购的时候所选择的材料不合适以及冷却塔安装的位置不合理，就会形成进水处发生阻挡影响出水处的水流，当出水处的水流变得不平衡后，冷却塔的受水量就会负荷增大，水流变急之后对管壁进行冲击力，时间久了就会出现安全事故。

2.1.2工业循环冷却水系统的设计思路

对于工业循环冷却水系统来说，整体的系统属于一个共同的系统，它们在进行作业运行的过程中，是共同对一个水泵进行加压使用，这就意味着，在最初的运行过程中，所有的设备压力时一样的，当所有的压力相同的时候，各个系统的运行水压就会一样。因此，在进行设计的时候，可以对水头的损失进行有效调整，这样就能够使设备与设备之间的压力找到一个最佳的平衡点。

2.2工业循环冷却水系统的节能问题以及设计思路

2.2.1工业循环冷却水系统的节能问题

现阶段，我国的工业循环水当系统设置到一个固定的所需参数之后，就不会再对数据进行有效的维护工作，因此，为了对循环用水的稳定性进行可靠的保障，就需要对循环水的冷却效果进行最大发挥。但是冷却在一年四季的不同阶段要进行不断的一个调整，如果在一年的任何季节都进行同样参数进行冷却，就会造成水资源的浪费。另外，当冷却塔内出现气水分配的系数不平均现象也会对资源进行反作用力，造成水资源的极大浪费。

2.2.2工业循环冷却水系统的设计思路

根据整个循环冷却水系統的实际情况，然后进行科学的设计，对系统增加气水比，这样就能够有效的增强冷却塔的冷却能力。

3.工业循环冷却水系统的优化设计方法

3.1冷却塔

通借助于冷却水的温差来重新设定气水的比重，然后进行最合适的优化方案。

根据表1的气水比，来进行对冷却塔热力值的计算。假设气水比在不一样的情况之下，然后进行计算出循环冷却水系统的填料特性数值，再根据空气的温度等，最终计算出冷却的数值，就可以得到冷却水的热力值。同时，在计算出热力值后，还要对出风损失水率进行确定。

3.2生产设备的冷却水系统

根据计算公式对循环水流量的优化方法进行计算：M=Qh/C.△T，公式中，M代表循环水流量，C代表水的比热容，△T代表冷却水的升温量。

3.3管路设计与设备选型

对管路的路线进行合理规划与布置，然后进行基本线路的规划，在这个规划路线的过程中对于系统路线的规划尽可能的进行同程系统的规划，另外，在对管材设计的材料选择方面，一定要选择那些非常耐受冲击以及能够很好进行热胀冷缩耐受力的材料，在材料的选择上，可以多选择无缝的钢管和镀锌管。

结束语：

对于化工企业来说，在进行生产的过程中，所需要用到的循环水量非常的大，但是在现阶段而言，在对循环水进行使用的过程中，因为存在的诸多问题，导致整体的浪费还比较的严重，对于水资源的安全与节能方面设计还不是很完善，这就需要化工企业能够结合自身的需求，依靠管线控制流量的方式方法来进行对工业循环冷却水系统的整体节能与优化，这对于提高循环冷却水系统的安全、节能以及稳定有着重要的推动作用。