冶炼厂循环水系统的节能减排设计问题

丁 川

（安庆石化，安徽 安庆 246001）

中国许多工业生产企业都存在燃料使用浪费问题，他们也在积极对相关生产设备进行改造，以提高生产效率，以及达到节能减排的目的。在实际的净化过程中，不仅需要确认系统中的水温是否符合标准，还需要确保设备的运行效率。工人需要改善其水循环利用系统，以节约水资源并满足冶炼厂的实际生产需求。

1 冶炼厂循环水冷却原理

循环水冷却是蒸发产生的散热与水，空气接触，产生的散热共同作用的结果。当热水与冷空气接触时，水和空气之间的温差会散发接触热量。当水温高于温度时，水会将热量传递到空气中进行冷却。当不和空气接触时，热水表面的水分子吸收热水的热量并蒸发形成水蒸气，从而冷却水。这就是蒸发和散热。蒸发式除热是从循环水中除热的主要方法，夏季可达到总放热的80%～85%。水和空气之间的温差越大，散热效果越好。接触式散热效果更强，达到总散热量的50%以上。在夏季，由于水温和温度之间的微小差异，接触式散热仅占总散热的2成左右。

2 冶炼厂循环水工艺流程

冶炼厂生产车间主要使用间接的冷开式冷却水循环系统。经过制冷系统后，循环水变热，并通过残余压力被带到冷却塔，通过蒸发和接触散热而冷却，并在冷却后流入。冷却塔底部的吸水箱由循环泵泵入，并输送到制冷开关进行循环。循环水系统主要由冷却塔，吸水箱，循环水泵，热交换器，给水和回水管道以及附加的水和废水管道组成。确保循环水质量的废水处理，包括旁路处理设施，化学管理设备和酸设备和加氯设备的配置。

3 冶炼厂循环水系统水损失

3.1 蒸发损失

水蒸发可用于有效冷却冷却塔。蒸发水需要大量的热能。蒸发的水量与水中的表面积，温度，风速和气压直接相关。

3.2 风吹损失

当水和空气接触进行热交换时，少量的水滴会随气流一起从冷却塔的风道中逸出。风造成的水损失在很大程度上与冷却塔设计中的集管和风速有关。

3.3 排污损失

由于循环水的不断蒸发和浓缩，循环水系统的含盐量持续增加。因为没有有效的控制，制冷设备将受到严重腐蚀。所以必须将一些循环水改道，以确保循环水系统中的盐含量达到合理范围。循环水系统排放的污染物量在很大程度上取决于附加水的质量和浓度因子。

4 循环水系统存在的问题

冶炼厂用于循环冷却水的循环水装置是循环水流量为700m3/h的开放式循环水系统，但存在循环冷却水流量过大且节水效果降低的问题。换句话说，再循环水被送到每个生产装置之后被部分地排放并且不能被再循环。其中，存在诸如冷却水取样阀长时间不关闭的控制问题和一些设计上的问题，例如水循环系统中的直接水冷却现象。一些是由于不正确的热交换器设计，制造和使用引起的材料泄漏。再生水污染超过规定值，因此会产生大量废水。冶炼厂在日常用水测量工作中，水表数据和统计数据（供水到水流）之间的差异存在一定的误差。为了最大程度地减少错误，该设备的内置泵部分专门更换了电磁流量计，以使流入的水数据更加准确。

5 循环水系统问题的解决方法

在解决上述问题的过程中，有必要先弄清冶炼厂用水循环利用的原则，然后再协调员工的工作。员工需要更好地利用风扇电源系统和冷水塔架，并且公司需要获得水收集和分配技术以达到预期的性能。由于合理使用生产技术对提高冶炼厂的水循环系统的效率有很大影响，因此有必要改革诸如灌装系统和水分配系统之类的技术。在伴随的工作过程中经常会排放大量的废水，这降低了系统的安全性。因此，冶炼厂管理者需要严格选择和修改其过滤设备，以增加其过滤器的反冲洗周期，并提高循环水的质量。

6 分析循环水系统的有关问题

循环水系统包括五个主要部分。由于冷水塔可以将循环热水转换为冷水，因此循环水的温度下降，循环水的质量达到设计标准。PVC冷却塔填料的表面积较小，长时间浸泡在水中会破裂或变形，这对循环水的温度有一定的不利影响。我们可以通过使用滤器，在一定程度上控制循环水的浊度，循环水通过旁通过滤器然后返回到集水槽以继续使用。冶炼设备的长时间泄漏会导致循环水中藻类和细菌的快速生长。为了确保水质，必须抽出大量的淡水，这会浪费水资源。循环水不能很好地控制给药的连续性，因此不能保证循环水中的药物浓度，这在一定程度上取决于水质。但是，使用手动给药方法会导致药物损失，会增加制造成本以及一些财务损失。循环水泵的内部结构比较粗糙，对水流的抵抗力很强，从而导致大量动力的损失。循环水中含有大量腐蚀性介质，腐蚀介质腐蚀了水泵和叶轮的内壁，对水循环系统的正常运行产生不利影响。

7 循环水系统节能减排设计问题

冶炼厂的水循环系统的节能优化和减少排放的过程必须首先分析出问题，并提出问题的解决方案，以显著提高系统的实用性。水循环系统的冷水塔可以将进入系统的热水转换为冷水，降低水温，并使水质达到标准。其中，PVC冷却塔的填充面积很小，在系统运行时必须将其长时间浸泡在水中，这使其易于开裂和变形。该问题影响循环水的温度，使其难以满足系统的运行要求。在某些冶炼厂进行生产操作期间，水循环设备可能会泄漏。如果这种情况持续很长时间，水将滋生一定数量的细菌。为了解决这个问题，一些员工正在向供水系统中泵入大量淡水，这严重浪费了水资源。当冶炼厂进行生产作业时，必须使用分配泵的动力来维持循环水系统中的药物浓度。然而，操作人员经常无法控制药物的连续性，这导致生产成本增加，并给冶炼厂经济造成一定损失。水循环系统的结构比较特殊，有很多类型和数量。在系统运行期间，水泵的内壁和叶轮会腐蚀，从而降低效率。

8 冶炼厂循环水系统节能减排措施

8.1 改造循环水系统

在冶炼厂水循环系统中优化节能和减少排放的过程需要改善系统中的水质和分配问题。如果能够实现节能效果和减排效果，则可以监测系统的能耗，并可以提高冷却塔的热性能。工作人员可以使用未填充的WGPL喷淋塔来改造原始塔并提高塔的效率。工程师可以使用高效的低压离心喷雾器来改变水循环系统。该设计相对简单，可以减少塔在运行时的负荷，并且不需要使用多根梁来支撑塔。这种改造可以简化土木工程建设的结构，降低投资者的投资成本，减少水资源的利用，实现节能减排的功能。变形集管时，应使用带肋的弧形高效集管，以减少变形和破裂的可能性。在加药期间，应在线分析系统以检查水质并控制加药速度和剂量。这种方法可以减少人工成本并显著放慢水质下降速度。

8.2 运行管理

循环水水质的运行监控仅限于多种浓度的循环水。因此，有必要判断循环水的质量。循环水系统通常配备在线传感器，用于流量，pH，浊度，电导率，总磷，残留氯，氧化还原电势（ORP），腐蚀速率等。同时，配置在线流速，pH和电导率检测器。补充水。计算倍数，例如循环水的浓度和污垢的附着率。确定污染物排放量，附加水量和循环水中化学药品量的程序。自动控制会充分利用循环水系统中安装的在线检测器的优势，并选择自动加药装置和自动控制阀进行自动控制。系统中的废水流量由循环水电导率参数自动控制。药物浓度用于防止腐蚀和结垢，氧化杀菌剂的剂量由循环热水中的残留氯参数控制。利用循环水的pH值控制硫酸的剂量。使用启动和停止程序检查非氧化性杀菌剂分配泵的时间。引入自动控制之后，可以精确地控制化学药品的剂量，从系统排放的污染物的量，添加的水量等等。在线水质测量数据不仅可以节省化学药品，还可以减少人工和运营成本。它还提供了更高级别的水循环系统。浓度系数大，性能稳定。

8.3 工艺设计

根据水循环技术增加浓度系数，增加循环水的浓度系数可以减少废水量和添加水量。例如，如果循环冷却水量为10,000m3/h，温差为10℃，干阀温度为35℃，并且浓缩系数（N）为5，则额外水量将减少30m3/h。但是，如果浓度系数过高，则循环水中的盐分会增加，从而导致沉淀，水垢，形成设备腐蚀。因此，有必要合理地控制浓度系数。通常，氯和盐的含量是循环水浓度的重要指标。冶炼厂循环水中含盐量的经验数据小于3000mg/l。根据以上两个数据，将辅助水的水质和所测得的制冷设备的腐蚀速率结合起来，以复杂的方式确定循环水的多重浓度。

8.4 回用水作为补充水

在彻底净化处理设施后，使用满足额外循环水水质要求的水作为额外循环水，不仅可以减少从冶炼厂废水产生量，而且可以将冶炼厂的水排向外部。通过连续运行WJP-401（A+B）近两年，应用结果表明：循环水系统的运行效果均满足生产装置对水处理效果的要求，保障生产装置长周期安全稳定运行的同时降低循环水场补新水量，可推广到其工业生产循环水系统应用。

8.5 提高回用率

为确保达标污水回用量占循环水系统补水量的60%，依据复合缓蚀阻垢剂改良配方WJP-401（A+B）（A阻垢缓蚀剂与B缓蚀增效剂按1:1的比例）动态试验情况，结合实际情况制定污水回用计划。

在2018年10月中旬和11月中旬，冶炼厂开始分别回用污水，并根据回用污水水质确定最大回用水量。根据已处理废水水质合格的基础上，达到了以下回用率：①在2018年10月中，冶炼厂的污水回用量占循环水系统中补充水量的40%。在2019年1月中旬，污水回用水量增加到了循环水系统中补充水量的60%。②在2018年11月中旬，冶炼厂循环水场的污水回用量为循环水系统补水量的40%。在2019年2月中旬，我们根据冶炼厂循循环水水质情况将污水回用量增加到循环水系统补水量的60%。

8.6 优先使用节能技术

2016年，将冶炼厂生产使用的一台风机增加了永磁调速器，根据气温变化及时调整风机转速，达到节能的效果。2017年，将循环水的22台风机原玻璃钢材质的叶片更换为节能叶片，改造后风机电流由220A下降到210A。节电率4.55%。2020年将水汽Ⅱ循环水B9401F风机改造为水轮机，水轮机主要工作部件是叶轮、减速机和叶片，一定压力和流量的循环水进入水轮机后，叶轮接受了流体的能量，使叶轮旋转，叶轮带动叶片旋转。通过调节旁路阀来调节水轮机进水量，控制水轮机转速，达到调速的目的，实现节能降耗。循环水冷却塔经过水轮机改造后，停运200kWh电机全年按8400小时运行，节约费用289万元，且所改造塔冷却的降温效果不低于本套循环水系统其它电机驱动的冷却塔。

水泵是循环水场的重要设备，也是消耗更多能量的工件。在污水处理过程中，可以通过组合泵来实现节能技术的优化，这些泵可以通过不同数量的泵和不同的运行速度实现并联连接，从而更好地满足实际运行的运行需求。对于某些配置，可以确定泵站的大小。该泵经过智能匹配，并与变频调速技术匹配，以实现节能。为了通过计划选择有效地提高泵的效率，需要根据实际加工要求对某些组合计划进行优化和调整。变速水泵节能技术是当前水泵节能技术中比较普遍的技术。在当今更常用的感应电动机速度控制中，可以通过更改定子电源的频率来实现速度控制目标。变频器是可调频率控制。典型的调速工具的主要功能是改变泵的性能曲线，以使泵的工作点处于高效的工作区域内，从而达到节能的目的。逆变器的特定操作由一个由测量端子和PLC控制端子组成的控制系统辅助。有效控制，通过流量传感器的信号反馈。根据国内项目的实际运行数据，使用调速器后，平均泵速比工频速度降低了20%以上，总体节能效率可达到20%～40%。

8.7 循环水系统粘泥剥离清洗技术

从水循环系统中去除生物粘液的通常方法是在系统中添加一定量的表面活性粘液去除剂，以进行净化和大量水交换。但是该方法不能完全去除系统中的生物粘液和藻类。纯化的粘液残留物以及细菌和藻类残留物不仅是其他微生物的食物，而且还是重组大粘液碎片的基础，其在净化期间或净化之后再生，生物粘液和藻类生长更快，并且不能满足生产设备对水净化效果的要求。因此，已经根据生物粘液的组成和性质开发了生物粘液去除清洁剂。该药物在生物粘液中的脱落和溶解度超过80%。

9 结语

冶炼厂的节水减排是一项系统工程，需要在不同情况下开发和实施不同的技术，并将这些技术有机结合起来，从而形成一套完整的技术去做。我国正在努力研究，并已成功找到冶炼厂循环水系统节能减排的方法。