基于冷水机组的工业冷却系统设计探讨

基于冷水机组的工业冷却系统设计探讨

张琪

天津市市政工程设计研究院天津300392

摘要：本文以污水处理厂中冷却臭氧发生器所用的工业冷却系统为例，阐述工业冷却系统设计步骤，并对设计中的重难点问题提出解决对策，为相关工程设计提供参考。

关键词：臭氧发生器；冷却系统；冷水机组；冷却塔

在一些污水处理厂中，常采用臭氧发生器制备臭氧来满足污水处理工艺需求。由于臭氧发生器制备臭氧的效率较低，因此绝大部分电能转化为热能散发出去，为及时带走这部分无效热量，需要设置冷却系统进行降温。有些污水处理厂为了方便及节能，常采用水厂内处理过的出水作为冷却系统用水[1-3]，这种方法在水厂水温较低时可以满足运行要求，当水温较高时，会造成臭氧发生器停机。为了解决运行中出现的这种问题，我院设计采用冷水机组配套冷却塔组成的可切换式冷却系统，以满足工艺设备需要。

1臭氧发生器冷却系统组成

如图1：该冷却系统由2台水冷式螺杆机组、2台冷却塔、2台冷冻水循环泵、2台冷却水循环泵等构成。本系统通过两组手动阀门进行工况转换，详见冷却系统流程图。冷水机组根据冷冻水回水温度变化进行“质调节”运行，蒸发器侧、冷凝器侧水泵均为定频水泵。手动阀门切换说明：内循环冷却水水温＜25℃：阀门V2、V4开，V1、3、V5、V6关。内循环冷却水水温≥25℃：阀门V1、V3、V5、V6开，V2、4关。（内循环冷却水是指臭氧发生器内部冷却水循环。）

2臭氧发生器冷却系统运行工况

2.1该冷却系统为臭氧车间的臭氧发生器板换提供冷冻水，臭氧发生器自带板式换热器及内循环水泵。

2.2臭氧发生器稳定工作的内循环水温为25℃，因此设定冷却系统切换温度为25℃：当水温未超过25℃时，使用冷却塔供水直接进行冷却；当水温超过25℃时，开启冷水机组进行冷却。

2.3冷水机组制冷系统设计参数：冷却塔侧夏季冷却水进出塔温度为：37/33℃，冷水机组夏季供回水温度：8/12℃。臭氧发生器夏季冷负荷为411kW，单台冷水机组制冷量为444kW，单台冷却水循环泵流量为110m3/h，单台冷冻水循环泵流量为80m3/h，单台冷却塔冷却水量为125m3/h，保温水箱有效容积为3m3。由于臭氧发生器一天中需要开启20h以上，从安全可靠性角度考虑，冷却系统中各主要设备均为一用一备。

3臭氧发生器冷却系统设计运行中的重难点问题

3.1工况切换问题

设计中内循环水切换温度为25℃，实际运行中可能在一天之内同时出现跨越25℃的情况，因此我们建议在实际运行中，当冷却系统在一天之内跳闸时间超过4小时时，完全开启制冷机组，以优先满足工艺设备启动要求。

3.2冬季冷却塔运行

由于冷却系统冬季也需要运行，因此冷却塔安全运行尤为重要。设计中在冷却塔出水管路上加装电伴热，以防止管道冻结。

3.3系统停机等事故问题

为避免系统突然停机造成的严重后果，设计中设置了一座保温水箱，起到蓄冷功能，以保障系统突然停机时能及时供冷。

4结束语

冷水机组配套冷却塔组成的可切换式冷却系统，其优点在于可靠性较高，可以满足夏季高温环境下，臭氧发生器的冷却降温；此外节能降耗，在场内水温满足要求时，切换为冷却塔冷却工况。本文仅为类似工程设计提供参考。

参考文献：

[1]梁秀华.工业循环冷却水设计[J].工业生产.2018，44(6)，174

[2]王圣之.工业循环冷却水处理技术优化探讨[J].化工管理.2018，(15)，55

[3]李昌湖，张捷，朱慧等.臭氧发生器循环冷却水系统改造[J].中国给水排水.2006，22(22)，26-28