熱的工藝介質(zhì)在熱交換過程中降低溫度，冷卻水被加熱而溫度升高。工業(yè)冷卻水的用量往往很大，在化學(xué)工業(yè)許多企業(yè)中占到工業(yè)用水總量的90%~95%以上，因此要進(jìn)行回收循環(huán)使用。

化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、冶金工業(yè)及建筑的空調(diào)系統(tǒng)中常需要將熱工藝介質(zhì)進(jìn)行冷卻，水的特性很適合用作冷卻介質(zhì)。工業(yè)冷卻水通過換熱器(或稱熱交換器、水冷卻器、水冷器)與工藝介質(zhì)間接換熱。熱的工藝介質(zhì)在熱交換過程中降低溫度，冷卻水被加熱而溫度升高。工業(yè)冷卻水的用量往往很大，在化學(xué)工業(yè)許多企業(yè)中占到工業(yè)用水總量的90%~95%以上，因此要進(jìn)行回收循環(huán)使用。

1、直流水系統(tǒng)

在直流水系統(tǒng)中，冷卻水只經(jīng)換熱器一次利用后就被排掉了，所以直流水又稱為一次利用水。直流冷卻水系統(tǒng)通常用水量很大，水經(jīng)換熱器后的升溫較小，而排出水的溫度也較低，水中的含鹽量基本上不濃縮。一般只在具有可供大量使用的低溫水，并且水費(fèi)便宜的地區(qū)采用這種系統(tǒng)。但由于排水對(duì)環(huán)境的污染問題，所以現(xiàn)在即使在水量豐富的地區(qū)也不提倡采用直流水系統(tǒng)。

2、循環(huán)水系統(tǒng)

在循環(huán)水系統(tǒng)中，冷卻水可以反復(fù)使用。水經(jīng)換熱器后溫度升高，由冷卻塔或其他冷卻設(shè)備將水溫度降低下來，再由泵將水送往用戶。水在如此不斷地進(jìn)行重復(fù)使用，所以采用循環(huán)水系統(tǒng)可提高水的重復(fù)利用率。隨著節(jié)約用水的需要，現(xiàn)代工業(yè)已基本采用循環(huán)水系統(tǒng)。

北方某廠空壓機(jī)房，空壓站多臺(tái)空壓機(jī)設(shè)備一直采用自來水直排冷卻方式，并且24h運(yùn)行，浪費(fèi)很大。通過對(duì)水質(zhì)、水溫、水壓進(jìn)行處理可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，運(yùn)行結(jié)果表明：該系統(tǒng)運(yùn)行正常，節(jié)能效果顯著。并進(jìn)行了該工程運(yùn)行一年后的效益分析。

問題

空壓站多臺(tái)空壓機(jī)設(shè)備一直采用自來水直排冷卻方式，日耗水量2000多噸，月耗水量60000多m3，年耗水量72萬m3，浪費(fèi)很大。按廠內(nèi)生產(chǎn)用水價(jià)格2.190元/m3計(jì)，則每年約流失水費(fèi)72萬m3×2.9元/m3=208.8萬元。經(jīng)考查，可以將空壓站設(shè)備的直排冷卻方式改為循環(huán)冷卻方式，每年可節(jié)約費(fèi)用200多萬元。

設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)依據(jù)及參數(shù)要求

1）空壓機(jī)冷卻水應(yīng)采用較清潔的水，不允許用渾濁水或硬水，最好是軟水，以免結(jié)垢影響冷卻效果。冷卻水內(nèi)不應(yīng)含有腐蝕性介質(zhì)、泥沙、水草及其它雜物。

2）單臺(tái)空壓機(jī)冷卻水進(jìn)水溫度應(yīng)在30℃以下，冷卻水出水溫度一般在30～40℃，水量為70m3/h，進(jìn)水工作壓力在0.2～0.3MPa；

3）7～8月份時(shí)空壓站運(yùn)行4臺(tái)100m3和1臺(tái)40m3空壓機(jī)，總水量為3.5m3/h，其他月份運(yùn)行3臺(tái)100m3空壓機(jī)，總水量為210m3/h。

4）冷卻水經(jīng)循環(huán)使用后，由于水質(zhì)變化會(huì)對(duì)空壓站設(shè)備產(chǎn)生不利的影響。

冷卻水影響

結(jié)垢

水在冷卻塔中蒸發(fā)，使循環(huán)水中含鹽量逐漸增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸鈣在冷卻器及管道結(jié)垢，使換熱效率降低，嚴(yán)重時(shí)影響生產(chǎn)，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重事故。

腐蝕

冷卻水在循環(huán)使用過程中，水在冷卻塔內(nèi)和空氣充分接觸，使水中的溶解氧得到補(bǔ)充，所以循環(huán)水中的溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是造成金屬電化學(xué)腐蝕的主要原因，故會(huì)腐蝕冷卻器及管道。

生物生長和玷污腐蝕

冷卻水和空氣接觸，吸收了空氣中大量的灰塵、泥砂、微生物及其孢子，使系統(tǒng)的污泥增加。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，使系統(tǒng)粘泥增加，在冷卻器內(nèi)沉積下來，造成危害。

以上問題將使冷卻水循環(huán)使用后溫度會(huì)很快增加。

直排冷卻方式循環(huán)冷卻方式

改造

空壓機(jī)冷卻后的水進(jìn)入排水管網(wǎng)回收到地下熱水池，利用水泵提升進(jìn)入冷卻塔進(jìn)行冷卻降溫，降溫后流到地下冷水池，再利用另一組水泵提升進(jìn)入水處理設(shè)備后通過供水管網(wǎng)直接供給空壓機(jī)，完成一個(gè)循環(huán)過程。保留原使用自來水直接供給空壓機(jī)的自來水管路及閥門，做備用系統(tǒng)。在地下冷水池處設(shè)自來水補(bǔ)水管路，補(bǔ)充冷卻塔的日消耗水量。

水質(zhì)

采用全程處理器設(shè)備(一種水處理設(shè)備)解決循環(huán)水中含有的小顆粒狀物質(zhì)及其它雜物，達(dá)到超凈過濾和防止冷卻器及管道結(jié)垢、腐蝕、殺菌、滅藻、控制水質(zhì)的作用。

水溫

利用現(xiàn)有集水池(63*53*3=90m3)作為熱水池（收集空壓站設(shè)備的冷卻排水） ，新建冷水池（6×5×3=90m3）一座，在冷水池上方或旁邊設(shè)冷卻塔，設(shè)泵抽熱水池內(nèi)水經(jīng)冷卻塔降溫后回到冷水池，將循環(huán)水的溫度控制下來，設(shè)泵抽冷水池內(nèi)水供空壓站設(shè)備冷卻用水。

水泵設(shè)置及運(yùn)行方式

泵及水處理設(shè)備均設(shè)在現(xiàn)水泵間（5.5×5 =27.5m3），供冷卻塔水泵運(yùn)行方式為兩級(jí)液位控制自動(dòng)交替運(yùn)行，供空壓機(jī)水泵運(yùn)行方式為恒壓控制變頻運(yùn)行，兩套系統(tǒng)均設(shè)置3臺(tái)200m3/h水泵，各為2用1備。在供空壓機(jī)水泵總出口管道上安裝溫度傳感器，根據(jù)傳感器的溫度控制冷卻塔風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式，傳感器控制溫度在10～40℃之間可調(diào)，任意設(shè)定數(shù)值，初步定為溫度高于25℃時(shí)冷卻塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行，低于25℃時(shí)冷卻塔風(fēng)機(jī)停運(yùn)。

投資共計(jì)費(fèi)用：100萬元

水處理及冷卻塔設(shè)備購置：45萬元

管路循環(huán)系統(tǒng)配套：25萬元

土建配套：15萬元

電氣配套：15萬元

使用情況

空壓站循環(huán)水改造項(xiàng)目于5月份施工， 10月份投入運(yùn)行，采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，系統(tǒng)運(yùn)行正常，完全滿足了空壓站空壓機(jī)設(shè)備冷卻用水的要求。

12個(gè)月累計(jì)已節(jié)水536469m3，平均月節(jié)水536469÷12=44705m3，按廠內(nèi)生產(chǎn)用水價(jià)格2.90元/m3計(jì)，則改造后年可節(jié)約費(fèi)用536469×2.90=156萬元。

改造投資費(fèi)用為100萬元，節(jié)約費(fèi)用為156萬元，8個(gè)月即可收回投資。