工业冷却循环水系统节能与环保探讨

工业冷却循环水系统节能与环保探讨

李鹏

杭州泵浦节能技术有限公司

摘要：随着时代的发展，人们在物质以及生活条件的满足后，将眼光放在了之前一直忽略掉的能源环保方面。影响环境的因素有很多，甚至在日常生活中我们都在污染着环境，其中污染环境最为严重的还是工业，由于公司从事循环水节能技术推广所以针对循环水节能与环保进行探讨，其中的运作原理比如利用水轮机改造节能提升系统生态环保效应，并通过叶轮机械切削实现冷却循环水系统的节能与环保，改善进水水源降低循环冷却水排污量并降低能耗等，充分了解不同技术方法的优势特征和适用性，科学选择，方能确保工业冷却循环水系统节能与环保效果完全达到预期，本文关于这个节能系统在实际的应用中的具体效果进行详细分析。

关键词：工业冷却循环水系统；节能；环保

中图分类号： 文献标识码：A

引言

节能环保是我国这些年的重要战略措施，因为保护环境我们才能生活得更好，节能减排以及环境保护同样也成为了我国国策的基本组成内容，并且这一决策受到了广泛认可。尤其是在碳达峰、碳中和的背景下，如何将环境污染降低到最低已然是我国工业企业的头号问题。石油化工行业响应国家的号召，并针对工业冷却循环水系统的节能优化以及环保改善工作已进入了常态化。

1水循环系统节能运行的意义

工业循环水冷却一般情况下都是在企业高温产品中使用的，是满足生产工艺要求和设备安全运行必不可少的重要介质，在循环水系统冷热量交换中设计有循环水泵组，换热装置等，这其中主要是依靠水泵为动力源推动循环水流动。冷却循环水用量在工业用水总量中占据了70%。循环水系统是石化工业领域中的重要环节，但是这个方面我国还是不够有优势，因为我国和其他发达国家相比系统的运行效率低了20%，能耗高了很多，面对这样的情况就显得推广工业冷却循环水系统节能优化是非常有意义的。同时在工业的生产中很多半成品是需要进行冷却后才可以进行下一步骤的工作，就像焦炉煤气的温度就很高，这样的状态下是没有办法进行提纯的，但是可以通过工业用水冷却后就可以进行下一步的工作了。从中体现出，将循环水系统的效率提高，能耗降低对于我国的工业是多么重要的一项任务。

2目前石油化工企业冷却循环水系统节能与环保应用现状及存在问题

2.1 水垢及污垢问题

在石油化工企业中冷却循环水系统中存在着大量的问题，但是这些问题相对而言还是比较典型的，比如系统中应用到水，那么只要使用水就会有水垢腐蚀滋生菌藻的产生。那么在冷却水循环系统的运行过程中，也会有水垢形成并且形成后的水垢还会沉淀，时间长了堆积起来就会结晶自然就会影响到整个水循环能耗升高及换热效率降低。同时在水在循环的初始过程中一直到冷却塔，如果没有将设备保护好的话，会非常容易出现污垢，时间长了这些污垢就会堵塞水塔而这些现象都是比较常见的，同时带来的影响是会降低冷却循环水系统的节能效益，当然这种情况下对周边环境的影响也不言而喻。

2.2管道腐蚀及菌藻现象

在我国石油化工企业冷却循环水系统运行的过程中经常会遇到的以及最主要的问题就是腐蚀现象。这个道理和上面所述水垢是一样的，冷却水会腐蚀设备，这是长期接触下产生的必然的现象，当腐蚀问题一旦出现，就会影响整个设备检测维护难度，这个工作量往往是之前正常情况下的好几倍，所以腐蚀检测是非常重要的，同样这也是影响冷却水循环系统节能环保以及企业效益的一个主要因素。当然除了腐蚀以外还有菌藻也会成为冷却水运行期间必然会出现的问题，水在长时间运行下非常容易产生菌类以及藻类，长时间不清理的话水中必然都是这类异物，有他们的存在自然要耗费很多能源才能达到预期的工作目标，导致系统的能耗高但是效率低。

2.3循环冷却系统排污水问题

为稳定循环水水质需要定时定量连续加入杀菌灭藻阻垢缓蚀剂，而水会因为时间的原因发生自然和降温蒸发，在冷却水运行一段时间后，当水分蒸发后就剩下了水中的盐分会浓缩，这会让盐分极度增多，长期运行必须增大加药量从而不经济。这样的状态非常容易将设备腐蚀和产生水垢，对传热的效率也会下降很多。所以需要定期将系统里面的保有水量按比例排掉进行清理，然后加入新水稀释保有水量药液浓度，但是这种排水在国家的行业污染物排放标准中被纳入了污水管理中，不能直接将其排放到自然环境中，工业企业污水站运行负荷及运行成本大幅增加，同时也增加了企业污染物总量购买成本。

3冷却循环水系统节能和环保优化改进策略

3.1 水轮机应用节能系统改造升级的生态环境性能

据研究，目前很多企业都在拥抱水轮机改造，以达到提高系统环保性能、保护环境的目标。水轮机改造技术是改变冷却塔风机的驱动运行方式，改变原来的电机驱动利用循环水余压驱动冷却塔风机，以减少冷却塔风机的电功率损失。化工厂产生高回水压力，剩余回水压力驱动冷却塔风扇相应运转，可替代电机功率消耗，最终达到能源替代节能降耗的效果。

3.2 通过叶轮切割优化冷却循环系统的节能环保

冷却水循环系统的节能环保优化是可以通过切割叶轮实现的，即对冷却水循环系统的水泵转子边缘进行适度切割，以降低扬程和流量控制泵的出力，降低能耗。泵运行过程中的消耗将逐渐减少，环境特性也将得到有效体现。这种技术方法虽然在原理和操作上都比较简单，但在适用性上也有一定的局限性，一些化工企业在早期水泵的选择明显过大时，可能会选择这种方法进行叶轮直接切割。同时要牢记，切割后不仅水泵的运行效率会有所降低，水泵与循环系统的匹配度也可能在一定程度上降低而产生隐性能耗，需要根据不同工况制定合理的匹配的节能措施以达到科学合理节能。

3.3利用物理法水处理及闭路循环水系统促进冷却循环水系统节能和环保优化

首先已有企业使用物理法进行循环水水质处理，替代了先前加药进行杀菌灭藻阻垢和减缓腐蚀的方法，物理法水质处理使得循环水的各项指标均符合执行标准，同时排污水质也符合国家标准，物理法水处理提高循环水浓缩倍率，减少新水的加入量，实现节水目的，可为企业节省排污费和水资源费。不同行业可以根据生产工艺特点选择不同方式的物理法水处理措施来进行改造。

其次利用闭路循环水系统促进冷却循环水系统节能和环保品质，即发挥闭路循环水系统冷却水无法与外部直接接触的优势，可切实规避空气中杂质进入循环水系统内部。

4水轮机案例分析

以某北方炼化企业4#循环水场改造为例，该水场凉水塔为开式，单体处理量4000m3/h，共两座占地规模为720m2，框架结构由钢筋混凝土组成，其中风机直径达到8m，单台风机功率为160kW，冬季时的进塔水温为16℃，到夏季便达到 40℃，冬季出塔水温为12℃，夏季出塔水温达到33℃。开式凉水塔运行期间，水质整体相对偏差，换热性能也较弱，严重影响装置正常运转效率，故障风险无法预控，尤其夏季时，热湿效应对周边区域生态也产生较大不良影响。根据检测数据经分析，凉水塔进水高度13米，循环水系统回水压力0.34MPa满足水轮机驱动要求，改造后可节省风机电机功率160KW，年节电140万kW·h，为企业降低了能源消耗。

结语

综上所述，近年来，随着经济的发展和工业用水量的增加，企业循环冷却水的优化设计显得尤为重要。 如何利用好现有水资源对系统设计提出了新的要求。 本文从循环水系统中的节能环保角度出发，讨论新技术，并讨论即有系统问题的解决方案。 目前，大多数水循环系统使用传统的机械冷却塔。 水能风机的冷却塔主要依靠剩余循环回水压力来实现加压，以达到节能效果，减少对周围环境的影响。

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