康凱，許崇崴，汪小明，林振楊，豐大順

（中機第一設(shè)計研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

循環(huán)冷卻水的用量通常會占到工業(yè)用水量的70%以上[1]，因此，工業(yè)循環(huán)冷卻水的應(yīng)用是工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，對節(jié)水有著至關(guān)重要的作用。合理的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)不僅是整個生產(chǎn)工藝中重要的一環(huán)，對節(jié)水、節(jié)能也起著關(guān)鍵作用，也是建設(shè)節(jié)約型社會的重點，蘊涵著巨大的社會與經(jīng)濟意義，與國家建立節(jié)約型社會之精神所契合。

鑄鍛工藝是我國重工業(yè)中一個重要的工藝環(huán)節(jié)，電弧爐、鋼包精煉爐、機械泵真空系統(tǒng)、冶煉系統(tǒng)除塵系統(tǒng)、砂處理系統(tǒng)等是鑄鍛工藝的重要工藝設(shè)備。尤其是電弧爐、鋼包精煉爐的爐蓋部分，由于其溫度較高，其冷卻循環(huán)水的供水可靠度要求較高。

2 工程概況及甲方需求

2.1 工程概況

根據(jù)項目要求，鑄鍛聯(lián)合廠房共包含廢鋼車間、煉鑄鋼車間、清鏟車間、鍛造車間、熱處理車間、機加工車間6個車間，熔煉工部工藝設(shè)備用水要求詳見表1。

表1 工藝設(shè)備循環(huán)水用水量一覽表

2.2 甲方需求

根據(jù)前期與甲方溝通，工藝設(shè)備用水條件及甲方需求如下：（1）采用敞開式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，采用開式逆流冷卻塔+板換二次換熱；（2）工藝用水設(shè)備換熱均為閉式管路；（3）工藝循環(huán)水設(shè)備循環(huán)水采用軟化水；（4）循環(huán)水補水全部采用軟化水；（5）循環(huán)水池有效容積按30 min循環(huán)水量考慮。

3 間冷開式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)概述

凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)指冷卻水不與被冷卻介質(zhì)直接接觸，經(jīng)換熱設(shè)備換熱后，水質(zhì)不被污染，僅溫度升高。常遇到的凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)有兩種形式：間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)[2]。

3.1 間冷開式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

間冷開式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是指經(jīng)過工藝用水設(shè)備換熱升溫的冷卻水，于冷卻塔內(nèi)與大氣直接接觸，進行蒸發(fā)和接觸散熱使水溫下降，繼而再重復(fù)使用的冷卻水系統(tǒng)[3]。常見的有集水盤型和專用集水池型兩種，集水盤型流程圖見圖1，專用集水池型流程圖見圖2。

圖1 集水盤型間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程圖

圖2 專用集水池型間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程圖

3.2 閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)指熱水在一個封閉的系統(tǒng)中得到冷卻的過程，在該系統(tǒng)中，升溫后的循環(huán)水經(jīng)由冷卻管與外界空氣進行間接（強制）換熱，將工藝介質(zhì)熱量移走。

閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程圖見圖3。

圖3 閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程圖

4 凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)選擇

敞開式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和封閉式凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，詳見表2。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的規(guī)?？蓞⒄誈B 50648—2011《化學(xué)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第3.3.6條的規(guī)定[4]。一般中、小型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)選用集水盤型，大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)選用專用集水池型。從冷卻塔與工藝設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可分為單元制、干管制[5]。

表2 間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)缺點一覽表

本文所述項目，根據(jù)工藝用水設(shè)備用水條件，循環(huán)冷卻水選擇板換型間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，采用干管制和單元制組合的形式，流程圖見圖4。

圖4 板換型間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)流程圖

5 設(shè)計要點

凈循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是鑄鍛車間一種常用的形式，本文結(jié)合以往項目，總結(jié)設(shè)計工作中應(yīng)主要的幾個要點。

5.1 摸清工藝設(shè)備用水條件

用水條件主要有：（1）循環(huán)水量；（2）供、回水形式，有壓回水還是無壓回水；（3）供、回水溫度；（4）水質(zhì)要求；（5）運行要求。

5.2 知曉冷卻循環(huán)水的控制要求

結(jié)合工藝要求，配合電氣專業(yè)，制訂合理的系統(tǒng)控制方案，自動控制一般需要有專業(yè)廠家介入，配合中標自控廠家二次深化。

5.3 制訂合理的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)方案

根據(jù)工藝用水設(shè)備用水條件、運行要求、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)控制要求等制定合理的系統(tǒng)方案。

5.4 選取合理的集水池有效容積

間冷開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)需設(shè)集水池時，無特殊要求時可按循環(huán)水量的30 min考慮，一般不小于10 min。工藝及甲方另有要求的，需與各方協(xié)商，選取合理的有效容積。

5.5 合理選擇循環(huán)冷卻水設(shè)備及附件

設(shè)備及附件選擇需要注意以下幾點：（1）如需選擇變頻泵，應(yīng)與電氣專業(yè)溝通，考慮變頻控制柜的設(shè)置位置；（2）開式冷缺塔建議選擇逆流式，閉式冷卻塔建議選擇機械通風(fēng)濕式型；（3）循環(huán)水泵建議選擇立式泵，便于泵房布置，減少設(shè)備間面積；（4）板換型間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，板式換熱器不宜少于2臺，每臺循環(huán)量可按總循環(huán)量的70%確定；（5）當(dāng)循環(huán)水泵選用2用1備或3用1備時，應(yīng)考慮流量的折減，不建議并聯(lián)泵臺數(shù)大于3臺；（6）閉式循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)最高點應(yīng)設(shè)自動排氣閥；（7）冷卻塔建議由專業(yè)廠家設(shè)計復(fù)核，確保冷卻塔的冷卻效果。

5.6 選擇合理的冷卻循環(huán)水處理方案

敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)容易造成水質(zhì)惡化，設(shè)計階段應(yīng)選擇合理的水處理方案，滿足水質(zhì)要求。封閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)宜采用軟化水[6]。

6 結(jié)語

對于中、小型冷卻水系統(tǒng)而言，由于閉式冷卻塔可不設(shè)集水池，布置靈活，系統(tǒng)簡單，南方不存在防凍問題時，在滿足工藝設(shè)備用水要求的前提下，建議優(yōu)先選用。北方地區(qū)，如工藝設(shè)備用水要求較高，可考慮采用板換型間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。