摘要:針對(duì)工業(yè)園內(nèi)的循環(huán)水現(xiàn)狀，總結(jié)了冷卻水損失的途徑，及損失量的相對(duì)大小。從節(jié)能降耗出發(fā)，減少循環(huán)水的損耗，結(jié)合實(shí)際對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行理論改造的探討。

關(guān)鍵詞:節(jié)能降耗 冷卻塔 液位

所謂冷卻水塔即是應(yīng)用于散熱冷卻為目的的塔狀灑水系統(tǒng);以中泰化學(xué)工業(yè)園的冷卻塔為例，其結(jié)構(gòu)為方形PVC材料殼體，而殼體頂部由上而下分別為抽風(fēng)馬達(dá)及其帶動(dòng)的抽風(fēng)扇，殼體內(nèi)為擋水板，布(散)水器，散熱材(填充材料)，入風(fēng)口，最底下為集水池、蓄水池、進(jìn)出水管、排污水管旁濾器及抽水馬達(dá)，運(yùn)行中將在生產(chǎn)車(chē)間所產(chǎn)生的熱量經(jīng)由冷卻循環(huán)水傳送到冷卻水塔中，與空氣直接接觸，或與抽風(fēng)扇作用的空氣對(duì)流將熱能以熱蒸汽的形式排放至大氣中。其機(jī)理是從換熱設(shè)備排出的熱水從塔頂向下噴淋成水滴在填料上形成水膜狀，空氣由下向上與水滴或水膜呈逆向流動(dòng)，在氣水接觸過(guò)程中進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，使水溫降低。由于水具有高潛熱(蒸發(fā)熱)熱能，加上獲取容易，而空氣具有吸濕能力，在這種有利條件下，冷卻水塔成為散熱效果較佳且最便宜的工具。

據(jù)資料顯示，新疆年均降水量為146毫米，達(dá)不到地球上相同緯度的其他大陸地區(qū)年均降水量的30%[1]。工業(yè)園所處的位置是世界上最嚴(yán)重的干旱地區(qū)之一，屬于低水資源利用潛能的地區(qū)。隨著近幾年新疆工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，用水量高速倍增，水資源消耗驚人，對(duì)原本就比較脆弱的工業(yè)水來(lái)說(shuō)，更凸顯水資源的可貴。

工業(yè)園目前所利用的冷卻水塔為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，空氣中的污染物質(zhì)很容易在與冷卻水接觸的同時(shí)被水吸收。隨著冷卻水不斷蒸發(fā)、散失、濺落、排放及新鮮水的補(bǔ)充，使冷卻水的離子濃度增加，另外摻塵及其它各種因素，亦會(huì)造成輸送的冷卻水水質(zhì)污濁及離子濃度增加，在增大回水排污，增加工業(yè)用水消耗量的同時(shí)極易在循環(huán)水管路及冷凝器中形成結(jié)垢現(xiàn)象，這些積存的水垢不斷累積導(dǎo)致流道縮減，造成輸送泵的馬力增加以及冷凝器內(nèi)的熱阻抗增加等，熱交換效率因而降低使得系統(tǒng)的效率下降，形成能源浪費(fèi)及熱交換器使用年限降低等問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)對(duì)工業(yè)園的敞開(kāi)式冷卻水塔的實(shí)際操作，總體歸納出其消耗水的途徑分別為蒸發(fā)、飛散、濺落與排放，但根據(jù)理論分析與多次實(shí)際測(cè)量來(lái)量化各種耗水的比重，發(fā)現(xiàn)耗水的大小依次是蒸發(fā)、排放、飛散與濺落。從節(jié)水降耗來(lái)看，減少不必要的蒸發(fā)損失具有最大的節(jié)省空間，利用檢測(cè)分析大氣濕度及實(shí)際負(fù)荷，可以調(diào)整冷卻水塔的循環(huán)水量以及送風(fēng)量，大大地減少非必要的蒸發(fā)耗水，同時(shí)也可以通過(guò)為抽風(fēng)電機(jī)加變頻器來(lái)節(jié)省風(fēng)扇所需要的的電量。其次，由水質(zhì)的檢測(cè)及適當(dāng)?shù)乃幚?，包括自?dòng)反沖洗超微過(guò)濾防止結(jié)垢，可以收到降低花費(fèi)而節(jié)省排放損失的效果。另外，可實(shí)施循環(huán)排污水作為廠區(qū)沖廁、園區(qū)綠化二次水資源的循環(huán)利用。

冷卻水塔內(nèi)上層加擋水板主要用于阻擋細(xì)小水滴的散失。當(dāng)熱水透過(guò)灑水噴嘴均允噴灑在冷卻水塔內(nèi)的填料上端，即由重力作用向下方流動(dòng)，由于空氣的反向流動(dòng)會(huì)造成較小液滴隨空氣流往上帶走。為了減少冷卻水的損失，須于水塔灑水噴嘴上方設(shè)置擋水板裝置，小液滴遇到擋水裝置受到阻擋而附著于擋水板上，等擋水板上的液滴累積至較大時(shí)，當(dāng)其重力高于空氣流帶動(dòng)之阻抗反向力時(shí)，水滴便會(huì)向下掉落于填料上，可以減少一部分水的散失。

蒸發(fā)量的損失常用E=a(R-B)%來(lái)作為參考。

a為蒸發(fā)損失率，a=e(t1-t2)%，B為排水量。

R為總循環(huán)水量，t1-t2為冷卻塔溫差，e為固定值，隨著季節(jié)轉(zhuǎn)換而改變[2]。

在PVC循環(huán)水的正常運(yùn)行中，僅VCM界區(qū)的補(bǔ)水量在900m3/d左右，由于引風(fēng)塔的風(fēng)力夾雜有大量的水分，在出風(fēng)口兩米以上風(fēng)力即可大大減小，因此可以在引風(fēng)塔上方加載引流槽，在節(jié)流的同時(shí)可以利用空氣冷卻后進(jìn)入冷卻塔，以最大限度的減少蒸發(fā)。

通過(guò)實(shí)踐證明，在進(jìn)入夏秋季以后，冷卻塔水池液位的控制對(duì)節(jié)能降耗也有很大的影響。工業(yè)園PVC公用循環(huán)水的有效容積為1178立方米，日常運(yùn)行中水池液位控制在80%到92%時(shí)為正常狀態(tài)，但當(dāng)大氣溫度保持在33攝氏度以下時(shí)，四臺(tái)30千瓦/每小時(shí)的風(fēng)機(jī)的扇葉角度必須調(diào)整為電機(jī)的最大電流，并全部運(yùn)行才能維護(hù)溴化鋰機(jī)組的適當(dāng)溫度。高液位時(shí)集水池內(nèi)的循環(huán)水和大氣充分接觸，與大氣有充足的溫度交換，反而降低了風(fēng)機(jī)的冷卻效果。同時(shí)由于與空氣較長(zhǎng)時(shí)間的接觸，吸收了大量的微生物及其孢子，冷卻塔內(nèi)的光照、適宜的溫度、充足的氧和養(yǎng)分都有利于細(xì)菌和藻類的生長(zhǎng)，從而使系統(tǒng)粘泥增加，在換熱器內(nèi)沉積下來(lái)，造成了粘泥等的危害，也增大了噴頭和填料堵塞的幾率。

但當(dāng)水池液位降低到78%以下時(shí)，即可適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，有時(shí)還需要調(diào)整回水上塔水量。由于現(xiàn)行的敞開(kāi)式冷卻塔的冷卻效果明顯，使回水上塔冷卻后的溫度可以達(dá)到19攝氏度以下，而且在夜間的冷卻效果會(huì)更好(見(jiàn)下表)。水池在保持低液位的補(bǔ)水量和高液位時(shí)的補(bǔ)水量相同時(shí)，通過(guò)地下補(bǔ)充的冷水也可以很大程度上調(diào)節(jié)蓄水池內(nèi)的溫度，通過(guò)兩臺(tái)泵(2050立方/小時(shí))大流量的循環(huán)，能夠充分有效地利用冷卻塔的冷卻效果，而減少冷卻水與空氣的長(zhǎng)時(shí)間接觸，并能節(jié)約一臺(tái)風(fēng)機(jī)的能耗，減少粘泥腐蝕等危害，降低冷卻水的飛散與濺落損耗，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

數(shù)據(jù)分析:在水池液位比較低的時(shí)候，降低了環(huán)境的影響，在節(jié)省一臺(tái)風(fēng)機(jī)的情況下能保證水溫在工藝需求范圍之內(nèi)，相對(duì)于高液位時(shí)有明顯的節(jié)能降耗并保持低水溫的效果。

在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，入池溫度與泵出口溫度相差約1-3度，尤其是在液位較高時(shí)受環(huán)境影響溫差加大。

R代表循環(huán)水量，是每小時(shí)用泵輸送的總水量。V是循環(huán)水系統(tǒng)保有水量，是管線、水池和水冷交換器容積之，即有這三部分組成的循環(huán)水系統(tǒng)中所保存的水量?！豆I(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)，容量(V)與總循環(huán)水量(R)的比值≤1/3[3]。限制了保有水量不宜過(guò)大，保有水量不宜大于循環(huán)水量的1/3，先進(jìn)的設(shè)計(jì)以1/5為宜。V/R越大，達(dá)到所要求的濃縮倍數(shù)需要的運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，不便于調(diào)整和實(shí)際操作管理，藥劑在系統(tǒng)內(nèi)停留的時(shí)間越長(zhǎng)，耗用量越大，更容易產(chǎn)生失效甚至負(fù)作用。高液位的運(yùn)行在用水量和藥劑的投入相對(duì)于低液位不僅高，而實(shí)際運(yùn)行的效果卻并不好。

通過(guò)對(duì)水質(zhì)穩(wěn)定劑改進(jìn)及綜合利用來(lái)調(diào)節(jié)濃縮倍數(shù)，采用更先進(jìn)的回水旁濾設(shè)備，增大過(guò)濾量等，控制水質(zhì)，減少回水的排放，也可以很大程度上降耗節(jié)能。同時(shí)對(duì)崗位的操作能力提出了相對(duì)比較高的標(biāo)準(zhǔn)和要求，這些在實(shí)際的研究中有很大的空間可以挖掘和利用，需要在實(shí)踐中獲得更多的經(jīng)驗(yàn)和更深入的研究。

參考文獻(xiàn):

[1]張家寶.《新疆氣象手冊(cè)<新疆自然概況>》氣象出版社，2005，03，11.

[2]周本昌.《工業(yè)水處理技術(shù)》.化學(xué)工業(yè)出版社，1997，3(1):35.

[3]祁魯梁，李本高.《冷卻水處理技術(shù)問(wèn)答》.中國(guó)石化出版社，2003，22.