趙瑋 侯毅 冉學(xué)良

摘 要：水資源對于我們的日常生活起著非常重要的作用，維持著人們的正常起居。另一方面，水也是一種比熱容大的資源，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有著自己的應(yīng)用空間。在現(xiàn)代工業(yè)的領(lǐng)域范圍內(nèi)，循環(huán)水應(yīng)用非常廣泛。本文將以工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)作為例子，對工業(yè)領(lǐng)域的冷卻水系統(tǒng)進行分析，針對現(xiàn)階段的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中的安全與節(jié)能技術(shù)以及制定出最佳的對策進行詳細的闡述。

關(guān)鍵詞：工業(yè)生產(chǎn)；循環(huán)水；冷卻水系統(tǒng)；安全與節(jié)能技術(shù)

在進行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)的設(shè)備會造成能源的消耗導(dǎo)致出現(xiàn)很多的熱量，這些熱量使得生產(chǎn)的設(shè)備溫度逐漸變高，這時候就需要對設(shè)備進行循環(huán)冷卻操作，從而保證工作人員與生產(chǎn)的設(shè)備處在安全的環(huán)境之下。這個冷卻操作就需要用到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。但是現(xiàn)階段環(huán)境下，很多的工廠在進行生產(chǎn)的運行中，它們的設(shè)備基本是根據(jù)需要進行生產(chǎn)作業(yè)，而不是全天候的不間斷運行工作，這就造成工廠在進行生產(chǎn)時的設(shè)備以及對冷卻水的需求量就存在著差異與不同。一旦循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在進行設(shè)計的過程中出現(xiàn)了使用不當(dāng)、設(shè)計不合理等問題的發(fā)生，就會直接造成對能源的浪費。這就需要我們的設(shè)計人員能夠結(jié)合新型工業(yè)的發(fā)展道路，對能源能夠做到充分的有效利用，更高程度的提升對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的技術(shù)，在滿足系統(tǒng)符合冷卻的功能前提下，對能源也進行節(jié)約，最終實現(xiàn)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)保雙贏的效果。

一、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)容以及運行原理

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)主要是由監(jiān)測換熱系統(tǒng)、單級雙吸式離心泵、冷卻塔、風(fēng)機、旁濾系統(tǒng)幾個部分組成，整個系統(tǒng)的流程是將涼水塔池內(nèi)的水通過離心泵打到生產(chǎn)的換熱器中，這樣就能夠為換熱器進行有效的降溫作用，之后循環(huán)的水就通過泵流向了塔頂?shù)奈恢?，之后以橫流以及逆流的冷卻塔對換熱器進行降溫，這樣進行不斷地循環(huán)降溫，水就形成了循環(huán)的冷卻效果。

二、傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用問題

在對傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計的過程中，如果因為設(shè)計技術(shù)不合理等原因造成嚴重的浪費問題，就需要進行及時的優(yōu)化改良。

（一）系統(tǒng)終端高差偏大

當(dāng)化工企業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在進行生產(chǎn)的過程中，始終會遇到一個問題，那就是循環(huán)水供水高程不足，高程不足一般都與系統(tǒng)的工藝設(shè)計有著緊密的關(guān)系。譬如，對于一般的冷卻塔它的實際標高是46m左右，但是系統(tǒng)的設(shè)計高程標高卻為35m，這樣一個強大的偏差就會使得循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在進行運行的過程中出現(xiàn)不利終端的情況發(fā)生。因此，如果在進行生產(chǎn)的時候，選擇關(guān)閉冷卻塔就會對塔閥的閥門造成蹩壓，但是如果對水泵的輸出揚程進行強行提高，輸配管網(wǎng)的壓力就會長期停留在一個高水平之上，直接導(dǎo)致水泵輸出揚程浪費。

（二）管網(wǎng)水力不平衡

傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在進行水路設(shè)計的時候一般都會設(shè)計的很復(fù)雜，且對系統(tǒng)終端需求非常多樣化，這樣的設(shè)計方式就會導(dǎo)致管網(wǎng)對的整體水力會出現(xiàn)不平衡的情況發(fā)生。譬如說，當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)在一些時間段內(nèi)進行換熱器過流，就有可能會發(fā)生換熱器欠流的情況，直接就會出現(xiàn)循環(huán)的水流量沒有辦法進行合理的分配，導(dǎo)致資源浪費。

（三）泵站供給量持續(xù)調(diào)控能力不強

傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在運行的時候，自身會有很大的工藝負荷，當(dāng)運行作業(yè)的過程中系統(tǒng)不僅要承受負荷的壓力還要對環(huán)境的溫度變化進行適應(yīng)，當(dāng)僅僅只是依靠水泵的臺數(shù)來進行調(diào)節(jié)的話，就沒有辦法對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中出現(xiàn)的連續(xù)循環(huán)供水的水量，進行及時有效的調(diào)節(jié)與控制，間接性的導(dǎo)致本組的系統(tǒng)能耗量太大，出現(xiàn)極大的成本浪費現(xiàn)象。

三、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)

（一）參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)整個的系統(tǒng)設(shè)備功能消耗的數(shù)據(jù)分析來看，循環(huán)水泵以及風(fēng)機是最耗能的兩個部件，而且這兩大部件對于在流量設(shè)計以及揚程方面的耗能非常關(guān)鍵。同時，水、隔離層、空氣以及填料之間也會因為相互受到影響而決定耗能的消耗。結(jié)合循環(huán)系統(tǒng)的工作原理來進行分析得出，將氣水比的比例進行固定，然后對空氣干球的溫度以及換熱器的面積進行提升后，水與氣之間進行蒸發(fā)以及接觸的傳熱量就都會獲得增長；如果對氣水比以及空氣干球的溫度同時進行固定，生產(chǎn)所需要的空氣與循環(huán)的水量就會隨之減少，這樣整體的運行耗能也在發(fā)生降低的改變，整體的成本得到降低與節(jié)約。這就意味著，在進行生產(chǎn)的過程中，要根據(jù)實際生產(chǎn)的需求來找尋最佳的一個負荷與耗能的平衡點支撐，然后以數(shù)學(xué)模型來進行條件的優(yōu)化設(shè)置，就能夠得到最合理的一個參數(shù)。

（二）熱泵技術(shù)

熱泵是在最近幾年來才被逐步應(yīng)用起來的一種節(jié)能技術(shù)，它主要是將熱量通過對高位能的有效利用從低到高進行熱源流向的節(jié)能裝置，因為自身使用的是可再生的清潔能源，在使用的過程中能夠有效的進行節(jié)能環(huán)保導(dǎo)向。很多的一些企業(yè)譬如鋼鐵制造企業(yè)在進行煉鐵、熱軋等生產(chǎn)工作的時候就需要利用循環(huán)冷卻水的技術(shù)，直接為熱泵技術(shù)的使用奠定基礎(chǔ)。一般情況下，水的溫度在冬季為12-22℃，整體溫度比空氣的溫度要高一些，如此一來，水源熱泵機組就可以充分利用好這個溫差效果，來對熱泵循環(huán)進行蒸發(fā)與供暖能力的功能提升。到了夏天的時候，水的溫度一般都在18-35℃，這時候的溫度會比空氣的溫度低很多，導(dǎo)致冷凝的溫度進行了降低，此時的冷卻效果要比冷卻塔的效果好的多，從而對機組的運行效率進行了提高。通過四季環(huán)境溫度的變化對比顯示，熱泵技術(shù)無論在哪個季節(jié)都能夠依據(jù)自身溫差實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的功效。

（三）變頻調(diào)速技術(shù)

在進行節(jié)能環(huán)保的技術(shù)改造過程中，對于變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，直接減少了設(shè)備發(fā)生故障的頻率，對能源進行了有效的節(jié)約。在進行變頻調(diào)速技術(shù)操作，主要就是通過變頻來控制循環(huán)水泵電機以及冷卻塔風(fēng)機，以此來調(diào)整水泵以及冷卻塔的運行情況。具體的操作過程就是，第一步，對PLC程序進行設(shè)計工作，即對水溫度以及電機電流進行兩者之間的參數(shù)模型比例關(guān)系的建立，就可以對參數(shù)進行控制、比較以及顯示功能；第二步，結(jié)合PLC來進行相關(guān)的數(shù)據(jù)運算，通過查看溫度的變化來對變頻器輸出進行調(diào)節(jié)，這樣就可以進行人工指令的設(shè)計，來進行溫度的選擇控制。這些基本的參數(shù)，能夠在不一樣的水溫、季節(jié)的變化之下，對動力設(shè)備進行調(diào)節(jié)，來改變設(shè)備的運行狀態(tài)，這樣就可以確保設(shè)備在各種負荷之下都能夠進行冷卻工作。

（四）余熱利用

在進行循環(huán)冷卻水的運行時，當(dāng)冷凍機的溫度降低到32℃的時候，就會有一些冷凝熱在沒有進行合理的利用就被從冷卻塔中給排出去。因此，如果能夠?qū)@些冷凝對的余熱進行有效的利用之后，也能夠起到很大的節(jié)能作用。對冷卻水的余熱進行充分利用，一般有兩種方法，一種為直接法，即通過對熱交換器的增加設(shè)置將冷卻水的熱量進行交換出去；另外一種是間接法，即專門增加一個熱回收冷凝器，從冷凝器中分割一部分添加制冷劑，然后將熱量進行釋放，釋放出的熱量就通過冷卻水進行釋放，無論是哪一種方法，都能夠?qū)崃康挠酂徇M行很好的利用與回收作用。

結(jié)束語：

在進行化工生產(chǎn)的過程中，因為對循環(huán)水的使用數(shù)量非常大，就需要對它的系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進行不斷的設(shè)計與優(yōu)化，才能夠使水系統(tǒng)循環(huán)水得到最大的功能發(fā)揮。工業(yè)企業(yè)要對水系統(tǒng)中所存在的問題結(jié)合系統(tǒng)的參數(shù)進行深入的分析，通過建立PLC變頻控制程序，并同時充分運用熱泵技術(shù)、余熱回收利用技術(shù)等對循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)進行節(jié)能化改造，全面提升循環(huán)水系統(tǒng)運行的安全、穩(wěn)定與節(jié)能。

參考文獻：

[1]汪家銘. 工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)及應(yīng)用[J]. 乙醛醋酸化工， 2014， 30（8）：50-52.

[2]田連雨. 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)探討[J]. 石油和化工節(jié)能， 2014（2）：12-13.

[3]喻勝飛， 羅武生， 何志興. 復(fù)雜終端循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究及應(yīng)用[J]. 給水排水， 2016， 42（3）：63-66.

[4]劉甲申. 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的探討[J]. 糧食與食品工業(yè)， 2015， 22（2）：40-41.

[5]連艷娥. 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化及應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)， 2018（2）.