时间：2023-03-01 16:21:03
导语：在循环冷却水系统的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
大型空分设备用户是能源消耗大户，蕴藏着巨大的节能潜力，其主要关键设备的节能技术已不断取得发展，而循环冷却水系统的节能优化，空分行业对此研究较少。近年来，杭氧对空分项目的循环冷却水系统的节能从理论到实践进行了全面、系统的研究，认为空分项目的循环冷却水泵的扬程余量太大（大部分扬程为45～60m，而实际只需30～35m），余量达到29%～71%，因此仅合理配置水泵扬程，平均就有30%左右的节能空间；同时，由于冷却水流量安全系数重复考虑，造成确定的水泵流量不合理，虽然换热设备冷却水供、回水温差设计值为8～10℃，但实际运行时温差大多为4～6℃，有的更小。尽管有些企业已经实施了一些节能改造，但大多从表象出发，没有抓住本质，盲目性大，因而节能不彻底，效果欠佳。空分项目的循环冷却水系统庞大，其节能空间相当可观。循环冷却水系统的节能工作，需要创新设计，只有在正确、系统的理论指导下，从设计源头入手，才能少走弯路。
1传统循环冷却水系统设计和运行中存在的问题
1.1盲目选择水泵扬程。长期以来，空分行业以产品技术附件中的“供水压力0.4MPa，回水压力0.25MPa”等内容为依据来确定循环冷却水泵的扬程，大部分选45～60m。理论上，这个做法是一大误区，水泵扬程的确定应根据流体力学基本原理对具体的工程进行详细水力分析计算后确定。实际上，这样确定的水泵扬程余量太大，表现为：如果所配电机功率比较小，则管路上的阀门就不能完全打开（一般只能开30%），需要人为增加阻力损失才能安全运行；如果所配电机功率比较大，水泵就会在超大流量工况下运行，不仅水泵效率低，而且易产生叶轮汽蚀、噪声大、振动大等不利安全运行的问题，同时，如果超额的流量对传热影响不大，本身就是浪费。总之，盲目确定水泵扬程，既浪费投资又使运行能耗增高。1.2缺少必要的水力分析计算。除了水泵扬程的选择缺少必要的水力分析计算外，各换热设备支路也没有经过水力平衡分析设计，阻力损失小的支路实际流量大大超过设计流量，造成流量浪费；阻力损失大的支路实际流量小于设计流量，造成冷却效果不理想，这时只能通过关小阻力损失小的支路上的阀门，提高整个系统的阻力，来调节流量平衡。如果某个支路的阻力损失特别大，这种做法就更不合理。而且，如果没有经过必要的水力分析计算，循环冷却水供水干管在空冷塔位置的压力就没有数据，空冷塔常温水泵和冷却水泵的扬程确定必然盲目，要么过高，要么过低。如果循环冷却水系统变流量运行，更会出现这种情况。1.3不恰当地应用变频调速技术。先盲目增加水泵扬程或流量的余量，再增设变频调速装置，将扬程或流量降下来。这种做法不可取：不仅要增加一大笔投资，而且水泵不可能在高效区工作，变频系统本身也有一定的能量损失，附属装置增加，故障率和维修量均增大。应用变频调速技术的目的是在变工况时调节流量。一台工频泵和一台变频泵联合工作，当变频泵改变流量时，工频泵的流量朝与其相反的方向改变，不能充分发挥变频调速的作用。同时变频泵不可能频率降得很低，否则，变频泵提供的压力比工频泵的低得多，变频泵就泵送不了水。1.4对变频调速系统盲目采用压力自动控制。在市政供水和采暖空调供水系统中，当流量改变时常采用压力自动控制方式，有其具体原因。而盲目地将这种压力自动控制方式应用到空分项目，就会人为增加系统阻力，不利节能。1.5为达到运行工艺要求人为增大阻力损失。受产品技术附件中“供水压力0.45MPa，回水压力0.25MPa”等内容的影响，很多用户都认为“只要压力上去就好”“只要水回得去就好”，一旦回水压力低，水回不去，就去关小回水管阀门。这是运行中的一大误区。循环水泵供水的目的是供给换热设备冷却水流量而不是压力，应该是流量达到要求就好。对一个水力性能可调系统，流量与压力没有直接关系，而换热设备进、出口压差与该设备的流量有直接对应关系（换热设备水力性能已固定），设计和运行时希望系统阀门全开，各点的压力最低，而流量恰好满足要求。1.6不合理确定水泵流量。确定水泵流量的各环节都考虑安全系数，造成重复考虑；工程设计时没有确切的换热设备水流量作为依据，更没有相应的水阻力损失可参考，得出的总流量是个大概数，因此多数情况下所配水泵流量远大于换热设备的设计流量，水泵扬程偏高使实际运行流量进一步增大。实际运行中又认为流量大总是好的，流量大可以使压缩机级间冷却器的空气温度降得更低，可以降低压缩机的功耗。这些都造成水泵流量确定不合理，使大流量、小温差运行成为一种习惯。1.7通过关小水泵进水管阀门来调节水流量。大流量运行对水泵节能和运行不利，所以有的企业采用关小水泵进水管阀门的办法。这种方法操作快，节能效果明显。但是，增加水泵进水管阻力，很容易使叶轮汽蚀，进而使水泵运行效率降低、振动大、噪声大等。1.8不考虑实际湿球温度，冷却塔出水温度一律定为32℃如青海省西宁市的夏季空气调节室外计算湿球温度只有16.6℃，而冷却塔的进、出水温度依然设定为42、32℃。本来可以充分利用气候条件，有效降低压缩机能耗，却被不合理的设计人为抹杀。
2通过创新设计实现先天节能
循环冷却水系统节能改造已形成一个产业，改造规模大且节能效果明显。空分行业传统地以“供水压力0.4MPa，回水压力0.25MPa”、《氧气站设计规范》（GB50030—2013）标准要求压缩机等设备用冷却水水压宜为0.15～0.50MPa等为依据确定循环水泵扬程，已不能适应节能减排、企业增收节支的需要，设计方法要创新。2.1合理确定水泵流量。首先要合理确定设计工况时的冷却水流量，即夏季装置满负荷运行时所需冷却水流量。冷却水流量大小影响水泵与压缩机、汽轮机的综合能耗，冷却水流量大，对降低压缩机、汽轮机能耗有利，而对降低水泵能耗不利；反之，则对降低压缩机、汽轮机能耗不利，而对降低水泵能耗有利。因此，需要确定一个使压缩机、汽轮机能耗与水泵能耗之和最小的合理流量。根据传热学传热系数公式可以看出，在放热侧的传热系数一定的情况下，在水流速比较小时，换热器的总传热系数随水流速增大明显增大，但当水流速增大到一定程度以后，传热系数就基本不变。因此，流量大到一定程度后，再增大流量，只会增加水泵能耗，不会降低压缩机、汽轮机能耗，这部分流量完全浪费。而处于对总传热系数有影响的流量范围，杭州杭氧制氧机研究所有限公司已有初步研究结论：加大流量后，水泵增加的能耗比压缩机减少的能耗多；并建议供、回水温差在8～10℃运行比较合理，水泵流量安全系数的选择由工程设计统一考虑，其他环节不考虑。2.2科学确定水泵扬程。在合理确定水泵流量的基础上，科学确定水泵扬程。即先合理布置总图，综合考虑投资与运行费用、操作与维修便利性等因素，合理设计管路系统，经反复验算，力求各环路水力平衡、总体阻力损失最小。再计算最不利环路所有局部、沿程阻力损失和净扬水高度（循环水池液面至冷却塔喷头的高度差），作为确定水泵扬程的依据（对个别阻力特别大的换热设备支路要单独考虑增压）；并根据伯努利能量方程计算出供水干管在水冷塔、空冷塔位置的压力，作为空冷塔选取增压泵和判断水冷塔能否直接供水的依据。由上述2点可以确定系统基本水泵的配置，这是最根本的。之后，在固定工况下，系统运行时一次性调节好支管流量平衡阀门，其他阀全开，流量恰好满足要求，系统阻力处于最小状态，平时不用调节阀门、关注压力，操作简化。2.3合理采用变工况时的流量调节措施。循环冷却水系统管道按设计工况即最大流量设计，在科学确定基本水泵配置的基础上，在生产负荷变小或冬季环境温度降低需要降低流量时，要充分利用流体力学原理：“对已定型的系统，流量与水泵功率接近成三次方关系”，水泵功率随流量快速下降，可以在减小流量时取得更可观的节能效果。应根据具体条件采用恰当的辅助手段，如更换叶轮、大小泵搭配（小泵扬程也小）、改变运行台数、双速电机、变频调速、永磁耦合调速和大型水泵采用汽轮机拖动等来减小供给流量，实现变工况时的流量调节。变频调速应用在需要经常频繁调节流量的场合最合适。如果采用变频器调速，建议最好采用所有工作泵同时变频，增加的投资与减少的能耗成本相比微不足道。变频器的调节，在不低于最小流量的前提下，通过观察工艺冷却效果，采用人工调节就可以。设计和运行时要尽可能使阀门全开，尽可能减小系统阻力损失，使流量减小时压力自然降低。2.4合理确定冷却塔出水温度。在不超出常规冷却塔投资的前提下，对夏季湿球温度低的地区，充分利用环境温度优势，降低冷却塔设计出水温度（如西宁市可设定为22℃），很小的代价（冷却塔投资没有节省）就可取得降低压缩机能耗的大效果。2.5选用高效节能型设备和阀门。选用高效节能型水泵固然重要，但工程设计时要保证所选水泵能在高效区运行。如果所选水泵性能与实际装置管路水力性能偏差太大，即使所选水泵效率很高，实际运行时效率也会很低。选择传热系数大、阻力损失小的换热设备和止回阀等，对空分项目循环冷却水系统的节能同样十分重要。
3对已建项目进行节能改造
从长期运行考虑，对已建项目进行节能改造的原则同样遵循新项目设计的思路。对于已经投入运行的循环冷却水系统，都可以通过调整管路上阀门的开度直接读出压力，经过简单计算，就可以确定系统在设计流量下实际所需扬程。如果能根据每个换热设备在设计流量下的阻力进行水力分析计算，进一步验证所测扬程是否可靠，可靠性就更高。3.1对基本配置水泵的改造。基本配置水泵的本质问题是扬程过高、流量偏大，为尽可能一劳永逸、一劳永利，改造方案首选是更换叶轮。如果原叶轮在该型号水泵中属没切割过或切割很少，应首先考虑原型叶轮切割，或者选用改型叶轮。这是最经济、最方便的改造措施。其次，更换泵头，改造内容稍多，需更换水泵进、出口短接头，地脚螺栓孔有时也要调整，投资成本稍高。最后才是更换水泵，工作量大，投资成本最高。3.2变流量时的辅助手段改造。在对基本配置水泵进行改造的基础上，如果要根据生产负荷变小或冬季环境温度降低来减小供给流量，同样可以根据具体条件采用恰当的辅助手段，如更换叶轮、大小泵搭配、改变运行台数、采用双速电机、变频调速等。
4实施节能技术后的经济效益
采用节能技术后，新建项目如不设变频调速装置，投资成本有所降低；对已建项目进行改造，即使更换新泵，半年内也可收回投资成本。因此，其投资成本基本可以忽略。据气体分离设备行业统计，截至2016年，我国深泠分离法制空分设备的总规模在3300万m3/h左右，循环水用电功率估计在100万kW左右。根据调查研究分析，如果合理配置水泵扬程，约有30%的节能空间，每年可节电约57.6亿kW•h；而且，空分设备每年以数百万m3/h的规模增加（2014年新增292万m3/h），节能空间非常大。
5建议
5.1明确换热设备的水流阻力损失值。换热设备的水流阻力损失是换热设备的一个重要技术性能参数，不可缺少，它不仅用于工程设计时确定系统总阻力，而且在进行各支路水力平衡、优化供水方案时也不可缺少（对某个阻力损失特别大的换热设备，而流量又占总流量的小部分时，可考虑局部增压）。5.2完善空分设备技术附件的相关内容。如果空分设备由专用的循环冷却水系统独立供水，空分设备技术附件中“供水压力0.4MPa，回水压力0.25MPa”的内容容易造成设计和运行的误区。如果空分设备由大厂的循环冷却水系统集中供水，在每个装置点确实需要提供供水干管的供水压力和回水干管的回水压力，以便合理配置装置内循环水管道。但这两个值不事先规定，而是在对各用水装置水流阻力损失预估的基础上，对整个循环冷却水系统进行合理设计，根据伯努利能量方程计算得到，不同的位置一般不一样。标准GB50030—2013规定的“压缩机等设备用冷却水水压宜为0.15～0.50MPa”的规定不科学。建议标准修订时完善，更好地发挥标准对循环冷却水系统精细化设计、节能减排的指导作用。
6有待进一步研究的问题
6.1开展流量对综合能耗影响的研究。进入冷却器或冷凝器的冷却水流速不同对总传热系数影响不一样，在水流速比较小时，随水流速增大，总传热系数会明显增大；但当水流速增大到一定程度后，传热系数就基本不变。为了合理确定冷却水流量，需要综合水力学（水系统设计）、传热学（换热器设计）、热力学（压缩机、汽轮机运行能耗）3个方面的专业技术，进一步研究在什么流速下水泵、压缩机和汽轮机的能耗之和为最小，什么流速开始对总传热系数没有影响。进一步研究变工况时，合理流量的确定、调节手段的优化。6.2研究优化水泵出口阀门的设置。目前多数设计在水泵出口管路设置止回阀，阻力损失很大，能耗损失可观。需要进一步明确各种止回阀的阻力特性。期盼有真正低阻力的止回阀产品，或者不设置止回阀，仅设置1只因事故停运泵时能自动关闭的蝶阀。
7结论
针对传统的空分设备循环冷却水系统设计和运行中存在的主要问题，创新设计方法，正确运用流体力学基本原理，结合空分工程的具体特点，抓住关键，从设计源头入手，合理确定水泵流量，科学计算水泵扬程，不仅可以大幅度降低空分项目循环冷却水系统的运行能耗，还可以降低投资成本。对已建项目的改造，具体情况不同会产生多少不等的费用，但这些投资相对节省的运行费用微不足道，因此，需要改变管理观念，该更换的应及时更换。发展节能技术是一项增收节支的有效措施，应积极组织实施空分项目循环冷却水系统节能改造，大幅度降低运行成本，提高企业效益。
参考文献：
[1]陈剑荣．空分设备循环水系统精细化设计探讨[M]//边勤．深冷技术：开发研制．杭州：杭州出版社，2015：21-23．
[2]姜乃昌．水泵及水泵站[M]．4版．北京：中国建筑工业出版社，1998．
[3]中国建筑科学研究院．民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB50736—2012[S]．北京：中国建筑工业出版社，2012．
关键词：循环水 换热设备 金属腐蚀速率 蒸发量 湿球温度 结垢
一、循环冷却水的主要腐蚀机理
1冷却水中金属腐蚀的机理
金属的腐蚀电化学反应实际上是这样的过程：首先是溶液释放自由电子（通常把实施的电子的氧化反应称为阳极反应）；自由电子传递到阴极（接受电子的还原反应称为阴极反应）；电子再由阴极传递到溶液中被其他物质吸收。因此腐蚀过程是一个发生在金属和溶液界面上的多相面反应，同时也是一个多步骤的反应。由以上论述中可以看出，一个腐蚀过程至少由一个阳极（氧化）反应和一个阴极（还原）反应组成。
碳钢在冷却水中的腐蚀是一个电化学过程。由于碳钢组织表面的不均一性，因此，当它浸入水中时，在其表面就会形成许多微小的腐蚀电池。
在阳极：FeFe2++2e
在阴极：O2+2H2O+4e4OH-
在水中：Fe2++4OH-Fe（OH）2
阳极区域Fe不断失去电子，变成Fe2+进入溶液，即铁不断被溶解腐蚀，留下的电子通过金属本体移动到阴极渗碳体的表面，与水和溶解在水中的氧起反应生成OH-离子。在水中，阴、阳极反应生成的Fe2+和OH-相遇生成不溶性的白色Fe（OH）2堆积在阴极部位，铁的表面不再和水直接接触，这就抑制了阳极过程的进行。但当水中有溶解氧时，阴极部位的反应还要进行下去，因Fe（OH）2这种物质极易被氧化为Fe（OH）3，即铁锈。由于铁锈基本不溶于水，所以只要水中不断的有氧溶入，这种腐蚀电池的共轭反应也就不断的进行。换而言之，也就是碳钢的腐蚀会不断地进行下去。
上述腐蚀电池中，阳极氧化反应和阴极还原反应必须同时进行，如其中一个反应被停止，则整个反应就会停止，故称为共轭反应。因此，如果能设法控制在其阴极过程或阳极过程，则整个腐蚀过程也就会相应的得到控制。反之，如果在阳极不断除去Fe2+或在阴极表面不断充分补充供给氧，则共轭反应也就会加速进行，即腐蚀过程变快。因此，采用不同的方式控制其阴极或阳极过程，就是控制冷却水系统腐蚀的各种方法的依据。
二、循环冷却水中金属腐蚀的影响因素
1、pH值
冷却水中的pH值对于金属腐蚀速度的影响往往取决于该金属的氧化物在水中的溶解度对pH值的依赖关系。因为金属的腐蚀性能与其表面上的氧化膜的性能密切相关。pH在4.3～10.0时碳钢的腐蚀率几乎不变，但水中钙硬的存在，碳钢表面常有一层碳酸钙保护膜，当pH偏酸性时，其腐蚀率要比pH值偏碱性时高。
2.阴离子
金属的腐蚀率与水中阴离子的种类有密切的关系。水中不同的阴离子在增加金属腐蚀速度方面具有以下的顺序：
NO3-
冷却水中的SO42-、Cl-等活性离子能破坏碳钢、不锈钢和铝等金属或合金表面的钝化膜，增加腐蚀反应的阳极过程速度，引起金属的局部腐蚀。
3、络合剂
它能与水中的金属离子（例如铜离子）生成可溶性的络离子，使水中金属离子的游离浓度降低，金属的电极电位降低，从而使金属的腐蚀速度增加。
4、硬度
水中钙离子浓度和镁离子浓度之和称为水中的硬度。钙、镁离子浓度过高时，则会与水中的碳酸根、磷酸根或硅酸根作用，生成碳酸钙、磷酸钙和硅酸镁垢，引起垢下腐蚀。
5、金属离子
冷却水中的金属离子对腐蚀的影响大致有以下几种情况。
冷却水中的碱金属离子，例如钠离子和钾离子对金属和合金的腐蚀速度没有明显的或直接的影响。铜、银、铅等重金属离子在冷却水中对铜、铝、镁、锌这几种常用金属起有害作用。水中这些重金属离子通过置换作用，以一个个小阴极的形式析出在比它们活泼的基体金属的表面，形成一个个微电池而引起基体金属的腐蚀。
在酸性溶液中，Fe3+是一种阴极反应加速剂。在中性溶液中Fe2+却可以抑制铜和铜合金的腐蚀。
锌离子在冷却水中对钢有缓蚀作用，因此锌盐被广泛用作冷却水缓蚀剂。
6、电偶
在冷却水系统中，不同金属或合金材料间的接触或连接常常是不可避免的。发生连接的两种或两种以上的金属或合金，如果彼此的腐蚀电位相差较大，它们再与冷却水相接触，就会形成一个腐蚀大电池或电偶而发生电偶腐蚀。
7、微生物
微生物黏泥是指水中溶解的营养源而引起细菌、丝状、藻类等微生物群的繁殖，并以这些微生物为主体，混有泥砂、无机物和尘土等，形成附着的或堆积的软泥性沉积物。冷却水系统中的微生物黏泥会引起冷却水系统中设备的腐蚀。而铁细菌将二价铁离子氧化位三价铁离子，同时产生大量黏液，构成锈瘤。锈瘤下面的金属表面常常处于缺氧状态，从而构成氧浓差电池，引起腐蚀。硫氧化菌能把元素硫或其他还原态的硫化物氧化为硫酸，使介质的pH值降低。因此有强的腐蚀性。
三、循环水系统金属腐蚀的控制
摘 要：对于钢铁企业而言，循环冷却水在整个工艺生产中占据重要地位，对生产的运行以及设备的维护具有举足轻重的作用。循环冷却水系统具有较高的能耗，尤其是用电方面，比重较高，因此，循环冷却水系统节能问题备受关注，是钢铁企业极为关注的问题。本文立足钢铁企业发展实际，对其循环冷却水系统节能技术进行了深入探讨，提出了一些建设性的建议。
关键词：钢铁企业 循环冷却水系统 节能技术
前言：对于钢铁企业而言，影响成本的因素较多，虽然原材料价格、产品销售等占据主导地位，但是，能源消耗也产生较大影响，关乎企业盈利能力。因此，要注重节能理念的渗透，应用节能技术，切实提升企业竞争能力。面对循环冷却水系统在能耗方面的突出问题，需要重视节能技术应用，节省资源，扩大节能措施的应用范围，强化节能设计，在根本上降低水系统的电耗，实现对整个钢铁企业能耗的合理控制，强化节能减排措施的推行。
1对钢铁企业循环冷却水系统节能技术应用概括介绍
对于钢铁企业的循环冷却水而言，主要构成为直接冷却水开路循环水系统以及间接冷却循环水系统。立足间接系统，主要构成部分为敞开和密闭水处理系统。针对不同的冷却水系统，对水质提出差异性的要求，涉及诸多冷却装置，如冷却塔、冷却器、换热器等。立足常温条件，传统冷却装置能够实现循环水系统温度降低的目的，但是，在温度较高的情况下，循环冷却水温度过高的问题成为困扰钢铁企业的重要问题。另外，立足节能，循环冷却水系统中蕴含大量技术，需要进行深入分析，切实提升技术应用效率。
2对风机、水泵等进行变频改造
在当前的循环冷却水系统中，涉及大量风机和水泵设备，其处于额定功率下运行，在进行风机流量设计的时候，应用的是最大风量需求设计原则，因此，很难形成闭环的控制，忽视省电要求。另外，在调控方式、电气控制等方面都存在不合理的地方。对于风机、水泵的负载，其设计的标准是满负荷工作量，但是，并不是都处于满负荷状态下运行。因此，为了实现对节能的改善，应用变频器实现对风机和水泵负载的控制极具科学性。发挥变频器内部PID软件的作用，对电动机转速进行调节，满足水压和风压的恒定状态，保证整个系统的压力达到运行标准，满足闭环恒压控制状态，这在根本上大大提升了节能效率。另外，变频器能够满足大电动机软起和软停的目的，降低电动机故障率，设备使用周期被延长。这一技术在钢铁企业中得到广泛推广和应用。针对风机、水泵电机的变频改造，需要重视对测试、变频器选择以及使用方面的关注，以更好地提升改造效率，提高改造效果。首先，在进行系统测试的时候，要结合改造标准和要求，制定合理的参数，同时，构建更加严谨的测试方案，结合生产工艺进行合理组织安排，进行具有代表性的多次测试。其次，对于变频设备类型的选择，要结合应用环境与背景，对设备的各种性能进行考量，如速度精度、转矩等，在此基础上实现控制模式的明确，保证防护结构的合理性。再次，在应用变频器的时候，需要注意的是在变频器和电源之间安装断路器，目的是避免变频器发生故障时事态的扩大。总之，通过对风机、水泵电机变频器的改造，节能效果十分显著，对降低维修、改善等费用也产生一定的作用。
3对热泵技术应用的介绍
对于热泵技术而言，主要是借助高位能，促使低位热源流向高位热源装置，是当前水冷却系统中能效比较高的制冷和制热方式。在冬季，水体温度高于环境空气温度，借助这一时差有效提升热泵循环的蒸发能力和供暖能效。而在夏季，水体温度低于空气环境温度，因此，制冷的冷凝温度降低，冷却效果突出，整个机组的运行效率得以显著提升。在实际的应用中，水源热泵优点突出，其主要能源类型为清洁可再生能源，有利于水资源的节约，环保效果突出，满足供暖和制冷的双重需要，改进措施相对简单。与此同时，水温波动相对稳定，不会出现较大的变动，整个热泵机组的运行更加可靠与稳定，维护了系统的高效性与经济性，维护费用大幅降低，有效延长了设备的使用周期。在热泵技术应用与改善中，需要关注经济性指标，加强试验，重视对杂水质循环冷却系统的预处理，制定有效的方案。
4对冷却塔水轮机驱动改造的介绍
在钢铁企业中，比较常见的冷却设备为冷却塔。借助水轮机驱动实现对叶轮风机的替代，势十分突出，首先，能够满足节能和节电的要求。在水轮机驱动的应用下，风机部分的耗电为零。其次，能够达到环保和无噪声的标准。对于水轮机的机量转换而言，其主要完成的位置是水流道内，同时，不需要电机和减速机的支持，有力消除了低频电磁声和机械噪音。再次，凸显高效性。借助水轮机直接驱动风机，省去了减速机，同时，水流量的变化会诱发风量的变化，保证稳定在合适的气水比范畴，散热效果显著。第四，使用寿命被延长。对于水轮机而言，其结构相对简单，技术完善。第五，具有相对安全的运行环境。冷却塔自身存在漏电、爆炸等潜在危险，而水轮机不用电，避免高危环境作业，增加了冷却塔运行环境的安全性。第六，具有较强的适用性，改造费用不高。水轮机驱动改造适合于多种冷却塔，安装相对简单，对原有结构不会产生破坏，设备不需要改变，省去大量场地要求，节约了大量电能和维护支出。鉴于冷却塔水轮机驱动改造技术的优势，同时，考虑到钢铁企业生产运行的连续性需求，在进行具体改造的时候，需要关注几个问题，一方面，要考量水轮机改造之后之后能否适应较为恶劣的运行环境；水轮机驱动改造之后能否对循环水泵的电流产生影响，一旦出现改变，需要进行预防措施的制定；在水轮机改造中，还要全面考虑冷却塔中填料的布置情况，重视冷却塔的规模以及受力结构等技术问题。在整个改造中，最为关键的环节是冷却塔水轮机的改造，要立足水量稳定的前提下进行。
5冷却水温对鼓风汽轮机真空经济性影响的分析
对于鼓风汽轮机凝汽器真空的建立和形成主要分为两个组成部分，即机组的启动和运行两个阶段。在启动时期，凝汽器真空实现的目的是抽出凝汽器中的空气，真空建立的效果主要取决于抽气器的容量和性能，同时，也受到真空系统严密性的制约。在机组启动之后，一旦气体排到凝汽器，在冷介质的影响下出现冷却现象，同时凝结成水，体积被大大缩小，凝汽器成为真空环境。真空的形成实现了对机组危害的有效降低。科学的降低冷却水水温能够提升真空，促使汽轮机理想的比焓降增大，汽轮机的效率得到大幅的升高。冷却水的降低需要大量冷却塔冷风机的支持，因此，要对汽轮机效率与增大冷却风机用电量之间进行经济性的比较。
结束语：综上，对于钢铁企业而言，能源系统备显综合性，涉及诸多能源介质的使用，因此，要重视对能源介质的平衡，以实现能源的最佳匹配。要重视对循环冷却水系统内部工艺和设备的节能改造，在根本上强化对能源系统全流程的管理。
参考文献：
[1]金亚飚. 钢铁企业循环冷却水系统节能设计探讨[J]. 冶金能源，2009，01：49-53.
关键词：冷却水系统；火力发电厂；密闭式循环冷却
冷却水系统主要分为直流冷却水系统。顾名思义，直流冷却水系统即冷却水经过换热后直流排出，循环冷却水系统则是对冷却水进行循环利用[1]。直流冷却水系统由于其设备投入较少，管路设计简单，在过去相当一段时间内，火力发电厂的冷却水系统以直流冷却水系统为主。然而，该系统的使用局限性在于：火力发电厂的冷却水耗用量巨大，换热过后排出的大量冷却水会对天然水体造成热污染，同时，在水资源不够丰富的地区，也很难供应足够水量的满足水温要求的水源作为冷却水。因此，在火力发电厂中，除海滨电厂使用海水直流冷却外，早期建设的一些使用直流冷却水系统的机组大都已经得到了改造实现冷却水的循环利用。
在冷却水的循环利用系统中，又分为敞开式循环冷却水系统和闭式循环冷却水系统。敞开式循环冷却水系统即换热后的冷却水通过冷却塔或冷却水池等直接与大气接触实现降温。密闭式循环冷却水系统是冷却水被封闭于冷却设备和冷却水管路之中，通过冷却设备间接与冷却介质接触实现降温[2]。敞开式循环冷却水较密闭式循环冷却水而言有较大的冷却水量处理能力，目前大多数火力发电厂的冷却系统采用敞开式循环冷却水系统。但是，随着不同地域对于火力发电厂建设需求的出现，为了打破水资源或者是淡水资源严重缺乏地区建设火力发电厂的局限性，密闭式循环冷却水系统在火力发电厂中的应用不可小觑。
目前密闭式循环冷却水系统在火电厂主要有两种应用场合：一是严重缺水地区采用空冷系统冷却汽轮机的凝气，或者是淡水资源严重缺乏地区采用海水直流冷却汽轮机的凝气，其余辅机、设备轴承等冷却水采用密闭式循环冷却系统。二是为了防止敞开式循环冷却水系统中冷却水水质变差而影响一部分被冷却设备的使用寿命，单独将这些设备组成一个冷却水水质更为有保障的的密闭式循环冷却系统。
下面，以印尼某2x60MW全凝热电厂的设计为例，系统介绍火力发电厂中密闭式循环冷却水系统在淡水资源严重缺乏地区的应用。
该电厂所在区域淡水严重缺乏，海水经过预处理后，采用两级反渗透+混床除盐系统。厂区所需生活用水来自两级反渗透出水。电厂凝汽器设计冷却水量为25480m3/h，采用海水直流冷却系统。空冷器、冷油器冷却水量为1000m3/h，其余各种辅助机械设备工业用水量为70m3/h，采用密闭式循环冷却水系统。密闭式循环冷却水补水取自电厂除盐水，补水量以冷却水量的0.5%计算，约为6m /h。
密闭式循环冷却水系统由高位回收水箱，密闭式循环冷却水泵、水-水换热器和系统供回水管路组成。系统采用母管制，由密闭式循环冷却水泵经由循环冷却水供回水母管将密闭式循环冷却水送至各冷却水用水点系统。经过各被冷却设备升温后的冷却水再经由密闭式循环冷却水回水母管进入水-水换热器被冷却后进入高位回收水箱。循环供回水管道流速取2m/s，设计管径为DN450。水-水换热器的冷却采用海水直流冷却。
该系统的设计要点如下：
1 密闭式循环冷却水泵的选型及备用
系统处理水量为1070m3/h，共有两套发电机组，故密闭式循环冷却水泵不应少于两台，综合经济性并考虑一定裕量，选用单台流量为600m3/h的水泵共三台，两用一备。水泵扬程根据最不利供水点所需要的扬程确定。
2 冷却设备的选型及备用
冷却设备应选用密密闭式，选用两台容量100%的管程水-水换热器，循环冷却水走壳程，直流海水走管程，管程应采用耐海水腐蚀的材质，如双相不锈钢、钛钢合金等。
3 高位回收水箱的选型及备用
系统设置高位回收水箱，用于容纳系统补水、接受系统回水、为循环水泵吸水创造条件。水箱的容积按照系统处理水量的10%确定，水箱的清洗检修可在电厂机组检修期间进行，不设备用。箱体设化学药剂加入口。采用充入氮气的方法来保持水箱内外压力的平衡，并且达到隔绝空气的效果。
4 管道材质与防腐
系统管道材质可采用低碳钢材质，事先预膜处理，并在运行时通过投加阻垢剂、缓蚀剂等防止管道腐蚀结垢。
5 设备布置
由于密闭式循环冷却水系统的供水和用水点均来自于主厂房，系统设备布置于主厂房内或者主厂房附近，可大大缩短管道布置长度，节约管道用量，减少管道阻力损失。
6 系统控制
密闭式循环冷却水系统的控制点主要有水-水换热器进出水口的流量、压力和温度控制，高位回收水箱的液位控制、系统补水流量控制。高位回收水箱的液位与补水调节阀连锁，根据液位高低控制补水和氮气充入量。
参考文献：
[1]朱月海.循环冷却水[M].中国建筑工业出版社，北京：朱月海，2008：10-100.
关键词：核电站 循环冷却水 地连墙 防波堤 中隔堤 护岸
1 工程特点及组成
岭澳核电站毗邻已建的大亚湾核电站东侧约1 km的岭澳村，共分两期，总规划容量为4×1000 MW。一期工程为2台1000 MW压水堆核电机组，排水量95 m3/s。两期完成后4台机组排水量共220 m3/s(其中考虑厂区洪水量30 m3/s)，加上大亚湾核电站，系统总排水量为315 m3/s 。大亚湾核电站建造时没有考虑后续工程，且大亚湾核电站的循环冷却水和低放射性排水流经岭澳核电站的取水前沿海域。而大亚湾海域属于弱潮流海区，两厂址附近海域为潮流辐聚辐散处。因此岭澳核电站的循环冷却水取排系统设计具有下面的特点和要求： ①设计须同时考虑两期工程的取排水需求； ②由于厂址区域潮流特点，岭澳增加的220 m3/s流量不能影响大亚湾的取水条件，以确保大亚湾核电站的安全、经济、满功率发电的运行要求； ③大亚湾核电站的温排水通过岭澳核电站取水口前沿时，岭澳核电站的取水水温、流速、水面波动均要满足设计要求。岭澳核电站的取排水设计要考虑防渗隔热要求。取排水系统主要由防波堤、中隔堤、取排水交叉渡槽、护岸等构筑物形成的取水渠道和排水渠道组成。
2 设计标准
(1)核岛重要生水（用于核反应堆设备的循环冷却水）的设计水位(根据核电厂安全导则确定)：设计高水位(10%超越天文潮位+可能最大风暴潮增水)等于+6.35 m 珠江口海平面标高(PRD)；设计低水位（10%超越天文潮低潮位+可能最大风暴潮减水+安全裕度）等于-3.50 mPRD。
(2)常规岛循环冷却水设计水位：设计位(百年一遇位)等于2.89 mPRD；设计低水位（百年一遇低潮位）等于-2.18 mPRD。
(3)核岛循环冷却水设计水温：设计基准水温30.8 ℃；设计最高水温34.5 ℃；设计最低水温11.0 ℃。
(4)常规岛循环冷却水设计水温：设计基准水温23.0 ℃；设计最高水温33.0 ℃。
(5)其它要求：①满足泵房前池水面波动不大于0.3 m的要求，以保证有一个很好的流态； ②为防止漂浮物及鱼类进入渠道，取水头部处流速接近海流流速，理论断面处（相应百年一遇低水位条件下，取水头部入口处的过水断面）渠道平均流速不大于0.2 m/s。
3 循环冷却水取排系统的平面布置原则
滨海核电站的循环冷却水取排系统属于大型海域工程，结合岭澳核电站工地的现场情况，在循环冷却水取排系统的设计上主要遵循下列原则：
（1）平面布置应以核电站总体规划为基础，结合当地的风、浪、流、泥沙（风和浪影响各构筑物结构的安全设计标准，海流影响取水头部与排水口的平面布置，泥沙含量影响循环冷却水取排系统的设计流速）等自然条件，远近结合，统筹兼顾，与陆域设计协调，充分体现技术先进、安全可靠的设计指导思想。
（2）布置方案的重点应放在如何减少两座核电站的温排水对取水温升的影响问题上。取排水口、取排水渠道的位置、型式、朝向应以循环冷却水模型试验、局部整体模型试验和泥沙淤积分析为根据，合理布局，满足取排水工艺要求，有利于安全使用。
（3）进水渠的长周期波动对循环水联合泵站的安全不能造成影响。
（4）因为核电站排洪沟的水直接排入循环冷却水的排水渠中，为了不影响已经投产的大亚湾核电站的安全运行，所以设计时需保证在百年一遇位+2.89 mPRD 和百年一遇洪水相叠加时，排水渠涌高不超过大亚湾核电站的排水虹吸井的自由流水位+3.15 mPRD。
（5）因交叉渡槽位于大亚湾核电站的排水口位置，所以无论采用陆上施工还是水上施工，交叉渡槽的施工应对大亚湾核电站的排水影响最小。
按照以上的原则，岭澳核电站的取排水系统选取了西取东排的方式，即岭澳的取水放在厂区海域西侧，而排水将岭澳和大亚湾合二为一，经过岭澳取水口向东排放，取排水系统的平面布置见图1。
4 试验分析工作
4.1 循环冷却水取排系统方案试验研究
4.1.1 研究目的
图1 取排水系统平面布置
分析大亚湾核电站的温排水对岭澳核电站进水的影响，选择排水方案。在取排水总体布局确定后，通过优化试验确定排水渠的长度、排水方向、排水渠断面、流速以及4 ℃温升线分布图，提出最终方案，为工程设计及编写安全分析报告、环境影响报告提供依据。
4.1.2 研究手段
二维数值模拟计算，全潮整体物理模型试验，近区物理模型试验。
4.1.3 结论
推荐采用明渠西取、两核电站排水合并后向东排放的取排水布置方案。试验表明该方案两核电站的温排水对它们的取水口头部水温都不产生干扰，能有效利用潮流运动特性，将温排水扩散到较远的区域，取水温度低，对环境也有利。
4.2 取水头部与进水明渠波浪模型试验
4.2.1 试验目的
验证取水布置方案泵房前池的波浪扰动及取水流速是否满足要求，推荐取水口的合理布置方案。并通过取水头部进水明渠最终布置方案的长周期水面波动的试验研究，确定取水口防波堤和北导堤的最终长度，验证长周期波对厂区安全的影响。
4.2.2 主要结论
（1）无论在小风区南风向，还是东南风向百年一遇大浪作用下，泵房前池水面波动均小于0.3 m。
（2）取水头部底宽150 m时，4台机组同时运行，在百年一遇低潮位时，进水口的平均流速小于0.2 m/s。
（3）由于大亚湾防波堤绕射波的影响，在东南风向浪作用下，泵房前池水面存在明显的长周期波动，平均升降幅度为1.06 m。因此，在7 m高程的厂区护岸上需加筑1.2 m高的挡墙。
（4）取水口采用双堤是必要的。
5 排水渠设计方案优化
核电站的循环冷却水排水受到温度与低放射污染。这种温排水有可能通过排水渠两岸渗入或者将温度传入取水渠道和取水头部的附近海域，对循环冷却水的取水造成温度与低放射污染。所以排水系统的防渗隔热的问题是设计的重点，而解决此问题的关键在于排水建筑方案的选择。在初步设计阶段，综合考虑各种因素选用了箱涵方案。后经多次设计优化，最终采用了地连墙明渠方案，现分别对两种方案的优缺点给予介绍。
5.1 箱涵方案
箱涵方案的最大优点是防渗性能好，可以防止大亚湾的低放热水进入岭澳的取水明渠。如果低放热水进入取水明渠，会给核岛重要生水水泵及其它设备和相关系统带来低放污染，而且使核岛重要生水取水温度超过设计温度，将直接危及核反应堆及整个电厂的安全。但是，箱涵方案也存在下列问题：
（1）在设计高水位（+2.89 mPRD，百年一遇位）时，不能满足大亚湾核电站排水口虹吸井的自由出流，须对其进行改造。
（2）从施工角度看，箱涵方案须有特大吨位的半潜驳预制。箱涵安装也须在水下进行，工期长，接头止水难度大，施工质量难以保证。
（3）箱涵须设计检修闸门和人孔，运行管理复杂。
5.2 地连墙明渠方案
地连墙明渠方案是一种设计创新，它打破常规的设计理论，在防波堤上设置了柔性地连墙。该方案的优点是增加了过水断面，降低了水位壅高，使最高设计水位不再对大亚湾核电站的排水虹吸井自由出流影响，在运行和检修方面也有很大的优越性。另外，由于柔性地连墙的防渗隔热效果较好，排水口又远离取水头部，所以排水口不需要做特殊的处理，可采用自由排放。这种方案也为干施工方案提供了可能性。地连墙明渠方案的技术难点：
（1）防波堤的波浪稳定性：在防波堤的设计理论上，堤心要求有较大的透水性，以减少波浪反射对坡面稳定的不利影响。而此方案在防波堤上设计了柔性地连墙，与防波堤设计原理是相反的。
（2）柔性地连墙的抗震强度与稳定性：防波堤抗震设计标准为Ⅱ类抗震物项设计，Ⅰ类抗震物项校核。柔性地连墙的作用是防渗，在地震工况下，其强度及稳定性是重点关注的问题。
（3）施工的可行性：防波堤上设置地连墙是首创，在含有大块石且空隙率很大的防波堤上挖槽、成孔、漏浆情况也无先例可以借鉴。
6 各构筑物的设计
6.1 防波堤
防波堤作为两座核电站的热水和低放废水的排水渠导流堤，防止热水和低放废水直接沿流程渗入大海；同时也用于保护中隔堤、厂区护岸、取排水交叉渡槽及联合泵房的安全，并保证联合泵房取水不受波浪影响。
防波堤采用柔性地连墙防渗，地连墙底标高-15.0 mPRD左右，顶标高4.7 mPRD，厚0.8m，位于防波堤内侧中部。根据陆上施工方案渗流及稳定模型试验论证，在施工期渗流量为0.020 1～0.131 4 m3/(d·m)。而根据干施工基坑抽干水后现场检查，柔性地连墙没有发现明显的渗水情况。在正常使用期间，由于排水渠内外水头差很小，所以渗流量会更小。
6.2 中隔堤
中隔堤位于防波堤和厂区护岸之间，与厂区护岸和防波堤一起共同组成取排水明渠，防止冷热水短路。并作为防浪墙的第二屏障，保证联合泵房取水不受波浪影响。
中隔堤整体设计要求在设计水位及校核水位下，各部位均稳定；在DBF水位（6.35 mPRD ，设计基准洪水位）下。中隔堤堤面允许有一定位移，但不丧失防浪隔热的基本功能。中隔堤及地连墙均为干式施工。
中隔堤的渗漏采用钢筋混凝土地连墙防渗，地连墙底标高-13.0 mPRD左右，顶标高为3 mPRD，厚0.6 m，设在中隔堤中部。地连墙根据地质条件打入粘土、粉质粘土或泥质粉砂岩中3 ～5 m，渗透系数很小，且排水渠内外水头差很小，故渗流量很小。
6.3 取排水交叉口渡槽设计
取排水交叉口渡槽采用支墩式渡槽结构，下层为岭澳核电站的取水渠道，上层为大亚湾核电站的温排水通道。渡槽总长为155.262 m，为双槽式，上层温排水通道的断面尺寸为21.8 m×8.5 m。
6.4 护岸设计
护岸是岭澳核电站的取水渠道的内边界，也是防浪的第三道屏障保护厂坪的安全。护岸的设计采用典型的块石斜坡堤，护面采用浆砌石，下设大块石棱体护脚，顶部设浆砌块石覆盖层。在堤心石内坡面设计反滤层，以避免因细颗粒的移动而造成厂区地坪的沉降。采用汽车在陆域向水域中推进的施工方式。
[关键词]工业循环冷却水、水处理药剂
Abstract:Industrial water accounts for a sizeable proportion of the whole community water consumption, and circulating cooling water which is about 80% of the industrial water, holds the largest proportion of industrial water. It will produce equipment and pipeline corrosion, scaling and microbiological slime obstacles if circulating cooling water is not addressed. Therefore, people more and more attention to the treatment of industrial water and circulating cooling water. This article focuses on industrial circulating water system problem and three Pharmacy of circulating water treatment.
Key words：Industrial cooling water, Water treatment chemicals
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
正文
工业用水在整个社会用水量中占有相当大的比重，而冷却用水在工业用水中又占有最大的比重，约为工业用水的80%左右，如果不加处理，将对设备与管道产生腐蚀、结垢和微生物粘泥等障碍，为此，人们对工业用水、冷却用水的处理倍加重视。因而循环水处理系统中产生的问题与水处理药剂成为了社会关注的焦点。
1 循环冷却水系统产生的问题
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水的温度升高，水流速度的变化、水的蒸发，各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备结构和材料等多种因素的综合作用，会产生比直流系统更为严重的各种问题。
1.1金属材质腐蚀的产生
循环冷却水金属设备腐蚀是指设备材料（金属材料或合金）与它所处的介质之间发生化学反应而腐蚀损耗的过程，它的本质是金属失去电子而被氧化，从而引起的金属设备的变质和破坏。
1.2 沉积物的析出和附着
天然水中溶解有重碳酸盐，这种盐是冷却水发生水垢附着的主要成份。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随循环冷却水蒸发、浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态时，会发生下列反应：Ca（HCO3）2= CaCO3+ CO2+ H2O 。CaCO3沉积在管道表面，形成致密的碳酸钙水垢，它的导热性能很差。水垢附着影响产量，增加能耗，严重时，则换热器、管道被堵。
同时循环水系统设备、管道主要材质是碳钢，其腐蚀产物主要是氢氧化物和铁的氧化物的水合物，呈胶体状态，稳定地悬浮于水中，但当通过热交换器时易在受热面胶体相互凝集沉淀。沉淀的Fe2O3由于它的不连续性和不致密性而对金属无保护作用，而且由于它的磁性，粘着力强，且比重大，消除困难，形成污垢。将造成传热不匀、设备腐蚀（垢下腐蚀）、阻塞管路，更可能造成非计划性停机停产。
1.3 微生物的滋生和粘泥
循环冷却水中的微生物一般是指细菌、真菌和藻类，在新鲜水中，一般来说细菌和藻类都较少。但在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。若未得到有效控制，则微生物不断繁殖滋生，大量细菌分泌出的粘液像粘合剂一样，能使水中飘浮的灰尘杂质和化学沉淀物等粘附在一起，形成粘糊糊的沉积物粘附在设备和管道的内表面，堵塞热交换器，阻碍水的流动，并降低热交换效率；而且在粘泥沉积的地方往往会造成沉积物下腐蚀。黏泥积附在换热器管壁上，除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从而降低换热器的冷却效率；严重时，这些生物黏泥会将管子堵死，迫使停产清洗。
2 循环水处理三大药剂
目前工业循环水系统设备已广泛地应用于现在工业的各个行业，为了防止出现金属材质腐蚀、沉积物的析出和附着、微生物的滋生和粘泥等现象，我们必须通过投加水处理药剂来确保循环水系统设备经济、正常、安全运行。
2.1阻垢分散剂
阻垢分散剂是含有羧基、羟基、硫磺酸、膦酸基等基团的共聚物，由于它的直链上和部分支链含有膦酸基，因此具有优异的防垢性能，并有一定的防腐效果，与常用水处理剂配伍性好，使用范围广泛。
2.1.1作用机理
(1）晶格畸变作用
水垢结晶成长过程中，抑制剂被吸附在结晶成长格子中，此吸附作用会改变结晶正常形态，而阻碍其成长为较大结晶。以CaCO3垢为例，它的成长是由正带电荷的Ca2+与带负电荷的CO3-相撞才能彼此结合，并按一定方向成长。当水中加入螯合分散剂时，它的成分物质会吸附到CaCO3晶体的活性增长点上与Ca2+螯合，抑制了晶格向一定的方向成长，使晶体畸变，不在增大。另外，部分吸附在晶体上的化合物，随着晶体增长而被卷入晶格中，使CaCO3晶格发生位错，在垢层中形成一些空洞，分子与分子之间的相互作用减少，使硬垢变软，因而极易被水流冲洗掉。
（2）增溶作用
阻垢分散剂能与水中Ca2+、Fe3+、Mg2+等金属离子形成稳定络合物，从而提高了CaCO3晶粒的析出时的过饱和度，也就是说增加了CaCO3在水中的溶解度。另外，由于有机膦酸吸附在CaCO3晶粒增长点上，使其畸变，即相对于不加药剂的水平来说，形成的晶粒要细小得多。从颗粒分散度对溶解度影响的角度看，晶粒小也就意味着CaCO3溶解度变大，因此提高了CaCO3析出时的过饱和度。
（3）分散作用
螯合分散剂的分子在水中电离成阴离子后，由于物理或化学的作用，有强烈的吸附性，它会吸附到悬浮在水中的一些杂质的粒子上，使粒子表面带有相同的负电荷，因而使粒子间相互静电排斥，避免颗粒碰撞积聚成长，颗粒呈分散状态悬浮于水中。
2.2 缓蚀剂
添加到水溶液介质中能抑制或降低金属和合金属腐蚀速度，改变金属相合金腐蚀电极过程的一类添加剂称为缓蚀剂或腐蚀剂或腐蚀抑制剂。它的用量很小(0.1%～1%)，但效果显著。
2.2.1作用机理
由于金属腐蚀和缓蚀过程的复杂性以及缓蚀剂的多样性，难以用同一种理论解释各种各样缓蚀剂的作用机理，概括起来可以分为两种，即电化学机理和物理化学机理。
关键词：循环水系统；系统优化 ； 工艺优化；经济运行；
中图分类号：C35文献标识码： A
引言：本文简要介绍循环水系统及其重要性，从水质管理以及设备工艺优化等介绍了一些方法和做法，从而提高系统处理效率。
一、循环水系统简介
循环水泵是循环水系统中最重要的设备之一，在热力系统中发挥着至关重要的作用。机组运行中，凝汽器真空的形成主要依赖于循环水泵。停运初期，低压缸的冷却也主要依靠循环水泵来完成。
循环水冷却通常分为密闭式循环水冷却系统和敞开式循环水冷却系统。密闭式循环水冷却系统中，水是密闭循环的，水的冷却不与空气直接接触；敞开式循环水冷却系统，水的冷却需要与空气直接接触，根据水与空气接触方式的不同，可分为水面冷却、喷水池冷却和冷却塔冷却等。
循环冷却水一般占企业用水总量的50%～90%。循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。
空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。
在化学水处理行业中，有句行话：“三分药剂，七分管理”。所以，对于一个稳定的循环水系统而言，选择了合理的塔型和水稳配方固然重要，但若管理不善，同样可能使好的设备和水稳配方发挥不了好的作用，保证不了水温和水质，满足不了工艺，甚至设备能耗增加，水冷器短时间结垢腐蚀穿孔，直至停车，后果不堪而言。
二、火力发电厂在消耗大量煤的同时，也需要消耗大量的水资源。
对水循环系统的运行方式进行优化研究，不仅能够节约厂用电，对于水资源的节约来说也具有重要意义。循环水系统的优化运行一直以来都是人们关注的热点话题。但受制于技术和资金等因素，很多电厂在进行循环水量的改变以及维持凝汽器最佳真空等环节上依然存在很大的不确定性。在研究背压变化对汽轮发电机组电功率造成的影响上，目前出现有很多方法，但只有等效热降方法既简便又准确，本文将对此展开研究。随后对凝汽器最佳真空和最佳循环水流量的计算过程进行了修正
1、等效热降方法研究背压变化对汽轮机电功率的影响
在进行凝汽器的最佳真空计算以及确定循环水流量的最佳值过程中，首先需要研究明确汽轮机背压变化对其电功率的影响。在实际的工程计算中使用过很多方法[3]，但经验表明，等效热降法是最为简单和准确的方法。下面对这种方法进行分析。
2、最佳真空和最佳循环水流量确定方法分析
为了增大汽轮机的理想比焓降以及提高其电功率，最直接的办法是提高凝汽器的真空，但是受到设计和实际运行经济性的限制，并非是真空越高越好。对凝汽器中的真空造成影响的因素较为复杂。总起上来讲，要想提高凝汽器的真空，需要适当的增加循环水泵的泵耗。四、循环冷却水系统优化应做好灭藻杀菌工作
循环冷却水系统与其他水处理系统一样，循环水在使用一段时间之后，水质容易变差，并且会出现藻类漂浮物和多种细菌。处于保护循环冷却水系统和优化循环冷却水系统的目的，我们应做好循环冷却水的灭藻杀菌工作。从目前循环冷却水系统的灭藻杀菌工作来看，电解水是主要的灭藻杀菌方式。
电解水过程产生的部分臭氧和过氧化氢对细菌微生物有较强的杀灭作用，电极安装的铜银合金片电解产生的微量铜银离子可以使蛋白质变性。利用这一过程，可以有效去除循环冷却水系统中的藻类和细菌，达到改善循环冷却水系统水质的目的，使循环冷却水的水质能够得到净化，延长循环冷却水的使用时间，保证循环冷却水系统优化取得积极效果。
为此，我们应将电解水作为灭藻杀菌的主要方式，在系统优化中积极应用电解水过程，提高灭藻杀菌效率。
三、循环冷却水系统优化应做好防腐降氯工作
为了保证循环冷却水系统能够正常工作，需要做好冷却水的防腐降氯工作，主要应从以下几个方面入手：
1.电解水过程中部分活性氧和活性氢结合水体中DO（溶解氧）和水分子生成臭氧和过氧化氢，利用臭氧和过氧化氢的特性有效去除水质中的杂质和细菌，保证循环水水质满足使用要求，提高循环水的活性，达到改善循环水水质的目的。
2.热交换器表面由于除垢效应，变得平整光滑，从而防止了垢下腐蚀，在目前循环冷却水系统中，热交换器表面的污垢是处理重点。如果不能及时处理掉表面的污垢，会影响热交换器的正常工作，因此，做好防腐降氯工作是保证热交换器正常工作的重要手段。
3.系统中氯离子由于蒸发浓缩，浓度逐步增大，氯离子对冷却水的水质影响较大。为此，在防腐降氯过程中，应重点降低循环冷却水中的氯离子，主要应采取吸附和中和反应的方式消除循环冷却水中氯离子。
四、设备工艺优化
1.循环水系统变频运行
循环水系统采用高压电机拖动水泵工频运行的方式进行生产，根据所需水量不同，需要靠阀门对系统压力、流量进行控制，电能浪费较大。经技术人员研究，对该水泵进行高压变频器改造，把电机、水泵共同组合成为一体，操作人员根据生产工艺的实际情况设定系统压力期望值，通过变频器闭环控制程序结合DCS模拟采样、控制的方式，跟踪和调整工艺指标，自动运行电机转速，调整系统压力和流量；也可手动设置频率，根据工艺要求运行水泵，从而节约大量电能。根据实测：改造前后每月可节约132480kw/h，节能意义巨大。
2.优化循环水系统管理
公用循环水泵在其变频基础上，其后续单位用水量的多少直接导致水泵频率的高低，高低最高可相差20%，因响应公司节能降耗，避峰用电号召，很多用水设备都是间歇运行，用水量的多少与各岗位员工的责任心有直接关系加强员工责任心意识，就能在停用设备的时候即使关闭循环水阀门从而降低循环水用水量。
为了降低公用循环水泵运行频率，对用水岗位循环水阀门关闭的及时性进行考核并制定了具体考核办法。此举极大地提高了员工岗位责任心，避免了岗位员工对此种现象习以为常，不肯做出改变，通过循环水系统优化管理措施，有效提高了员工责任心和节能减排意识，公用循环水泵频率都有了很大降低，降低循环水泵耗电量。经过方案实施后统计，公用循环水泵频率由原来的95%降低为现在的80%左右，每天节约电耗3000度。
种种措施，目的只有一个，那就是使循环水系统运行达到最优化，使系统处理效率最高，使其运行成本最低，进而真正做到节能减排。
结语：随着我国的工业进程也在不断发展和加速，冷却水在一般的工业生产中占到了百分之八十以上的比例，是工业在发展过程中一个不可忽视的、举足轻重的环节。所以，为了更好更快的发展工业建设，我们就必须先研究好冷却水循环问题。只有做好的了冷却循环水系统的节能工作，我们才能在财政上减少一笔开支；只有做好了冷却循环水系统的应用工作，我们才能真正在实际工作中得到事半功倍的收获效果。
参考文献：
关键词：循环；冷却水；
中图分类号： U664.81+4 文献标识码： A 文章编号：
热电站是生产装置的主要电力和热力供应单位。电站有一套闭式循环水系统，为热电站汽轮机、锅炉等装置提供循环冷却水。工业冷却水的循环使用是工业节水的重要措施，并已被推广，但由于冷却塔的冷却原理主要是依靠传质传热，即依靠水的蒸发，从液态变成气态时吸收大量的气化热实现的，所以工业冷却水循环系统存在一定数量的水的蒸发消耗。另外，冷却水循环系统为避免水蒸发引起水中盐分的过度浓缩还必须有一定量的排污，因此，为了保持系统水量的平衡，必须对系统进行补充新鲜水。水的蒸发消耗量在目前的情况下相对难于收回，因此，在正常工况下，如何能够减少新鲜水的补充量减少排污是节水减排的关键。
一、 循环水系统的组成
循环水系统中主要是由风吹损失、蒸发损失、排污、系统渗漏、旁滤反洗排污等几部分损失构成了系统补水量，在下面将对其进行技术分析，提出循环水节水减排的措施。
二、分析与探讨
2.1 蒸发水量
冷却塔传热依靠热传质，传质即水的蒸发将热量从水传递到空气，然后由蒸汽带出塔外，在这部分热量传递过程中，冷却塔水的蒸发水率按下式计算：
Pe=KzfΔt
即：E/R=（0.1+0.002T）（T1+T2）
式中：E为水的蒸发量，m3/h；R为循环水量，m3/h；T为进塔空气干球温度，℃；T1、T2为进塔和出塔水温，℃。
在一般情况下：T=30℃，T1-T2=10℃，则E =1.6%R。
由上式可见：蒸发水量为循环水量的1.6%。往往占到补水量的70%左右。良好的水质，较大的水量，在冷却塔上是否可以考虑蒸气水的回收系统，回用到循环水补水上，是十分有益的。
2.2 旁路过滤
冷却塔利用空气将水中的热量带出塔外，但同时又将空气中大量的灰尘洗涤至水中。清洁空气含尘量约为0.2mg/L，中温差冷却塔运行气水比为0.8，洗尘率为10%，则要冷却1m3工业冷却水约有14.3mg灰尘进入循环水，灰尘的绝大部分会沉淀，但其中一小部分会悬浮水中增加水的悬浮物含量。除此之外，循环水悬浮物含量还与水中原有的泥砂、粘土、难溶盐、生物粘土、菌藻以及电解质的渗透等因素有关。由于他们会对系统造成污垢和腐蚀，因此，为了保证循环水系统的正常运行，必须控制循环水的悬浮物含量、加大旁滤水处理量，旁滤水量建议为循环水量的10%左右。在旁滤效果不能保证时，循环水的排污水量将大幅度增加，控制好旁滤效果是循环水节水的最重要措施之一。
大型敞开式循环冷却水系统采用旁流处理的目的是节约用水，主要思路是采用适当旁流处理工艺，将循环冷却水系统中不断增加的、限制水处理效果的有害成分除去，并将排污水再生处理后作为补充水回用到循环冷却水系统中。 这样可以提高工业水的重复利用率、减少废水的排放量，基本实现系统的“零排放”，具有节水、节能及降低生产成本等作用。
2.3 改善循环水水质，提高浓缩倍数
循环水系统的排污损失水量应根据对循环水水质的要求通过计算确定，可按下式计算：
Qb=【Qe－（N－1）Qw】/（N－1）
式中：Qb为排污损失水量，m3/h；Qe为蒸发损失水量，m3/h；Qw为风吹损失水量，m3/h；N为循环浓缩倍率。
由上式可以看出：浓缩倍数的提高意味排污损失的减少，节水率的提高，但也使系统的含盐量越来越高，运行也越来越不稳定。因此循环水的水质控制是提高浓缩倍数的关键。基于循环水处理药剂的水平和使用局限性，为使目前的循环系统在高浓缩倍数，特别是随着水质相对较差的新水或回用水做系统补充水的状况下，系统能够保持平稳运行，不带来严重的污垢、生物粘泥、腐蚀和结垢等问题，需要针对不同性质的补充水和循环水质开发经济有效的水处理工艺和设备，适度改善循环水水质。减小排污水量、提高浓缩倍数，是循环冷却水系统节约用水、降低水处理成本的重要措施。 采用旁流处理选择性地去除冷却水中的悬浮物、 溶解固体和微生物等有害成分， 是实现冷却水系统即时在线清洁和冷却水水质改善的积极措施。 与提高浓缩倍数和市政污水再生回用等手段相比，旁流处理是容易实现而且成本较低的节水方式，它与化学处理相配合使用时， 一方面可以不断改善冷却水水质， 提高缓蚀阻垢效果， 延长生产设备的使用寿命，改善换热设备的传热效果；另一方面还可以显着减少系统的排污水量和补充水量， 减少因排污而导致的水处理剂的流失， 并减轻由此引起的水体污染 高华生提出的由“化学混凝纤维过滤—弱酸树脂软化—反渗透” 三个基本单元构成的新型三级旁流处理工艺，具有流程简单、功能齐全、设备紧凑、
经济合理、操作灵活、便于实施等特点，适用于大型工业循环冷却水系统，以实现系统的“零排放”运行。分析结果表明，采用三级旁流软化—净化处理工艺，
可以大大减少补充水、 排污水量和水处理剂等费用支出，在实现系统的“零排放”运行的同时可以改善水质处理效果，具有良好的经济效益。
3 结语及展望
通过以上几点分析，标明循环冷却系统的节水应主要以提高稳定浓缩倍数、加强旁滤处理效果等为主要技术手段。我们对循环冷却水节水技术展望如下：
（1）加强对循环冷却水的现场监测，包括水质、黏泥、挂片及监测换热器等，应用和开发新型的查漏技术，做好节水工作。
（2）开发高效的高浓缩倍数循环冷却水处理技术及其节水成套技术。
（3）重视水质稳定处理技术的进步，采用高效优质水处理药剂和配方来适应高浓缩倍数运行的要求。
（4）重视补充水水质，降低补充水浊度以减少带入循环水中的泥沙等悬浮物的含量， 对补充水进行软化，采用混合补水模式，提高浓缩倍数，减少排污和新鲜水的用量。
（5）重视循环冷却水的回用，开发循环冷却水回用新技术、新工艺，达到节约用水的目的。
参考文献：
[1]史贵华. 火电厂降低循环冷却水损耗及优化运行的措施[J]. 热电技术,2007,01:15-17.
【关键词】 空调 冷却水系统 设计
引言
空调系统管路错综复杂，循环冷却水管理系统以整体的形式安装在一个经防腐处理的金属机箱内，直接固定于系统的机房就进测量、便于观察的墙壁上，水路，电路经过防水接头连接分别进入干箱和湿箱。因为水体具有很大的比热物理特性，是良好的冷媒，因此，空调的循环冷却水系统多是利用自来水作为冷却的载体，迅速带走制冷机组压缩机转移的热量。本文着重探讨一下空调冷却水系统的设计问题。
1.空调冷却水系统的设计原则
1.1灵活性
冷却系统设计应具有的特点是减少或避免与安装新设备有关的系统停运。这些特点应适用于集中站房内的冷却系统和建筑物内的冷水管路构架，其中一些特点包括为以后的设备，如水冷式机架、集中式空调器、计算机房空调器与集中站房设备等安装时需预留管道阀门和管盖。集中站房应考虑在负荷增加时能添加冷水机组、水泵与冷却塔。全面的灵活性时常会受到集中站房内管道分布系统的限制。当数据中心在线后，从避免运行中断和实施费用的角度看，一般禁止用改变管道尺寸的方法去求得容量增加。
1.2可扩展性
冷却系统需要有扩展能力，以适应负荷增加。建筑物内的管路系统设计，应能支持建筑物内的冷负荷密度。还需考虑水泵的能耗、系统的灵活性和冷水储存，以确定总投资。机房应有足够的空间供未来的冷水机组、水泵和冷却塔之用。机房内冷水和冷却水系统的分、集水器的大小，从运行的第一天起到容量增加，以及达到未来的规划容量，应都能很好地适应其变化。
1.3便捷性
冷却水系统设计应安装方便，位置可见、易近。设计者应提供维护与操作阀门、控制装置、传感器和大型设备所需的通道。在集中机房内，可设置升降机、吊车、起重机等，用于搬动重的设备和部件。冷水管与冷却水管的走向应避免与冷却系统的设备搬动发生冲突；像水泵、冷水机这类机械设备的布置，应方便彻底更换；切断阀门的位置也必须能在更换时不便服务中断。因此，它们的布置与整个管路系统的集成是非常重要的。
2. .空调冷却水系统的设计
2.1水冷却
水冷却的方法采用一套复杂的外置冷却系统，通过机架内一个闭合回路水冷系统对电子元件进行冷却，供水和排水管道布满整个数据中心。这种紧凑型的系统能够减少空气流过的路径，从而减少了风扇的能耗。这种紧凑型散热方法最大程度上降低甚至是完全消除了冷热空气的混合，解决当前数据中心大幅增长的能耗成本的问题。
2.2安装传感器
在回水母管循环水泵的前方，设置一个引流口，通过一个针形调节阀引出一个很小的水样，滤除较大的颗粒胶体或杂质进入测量装置，有效延长传感器的维护周期，流经电导池测量装置之后另一端与大气开放进入积水槽，这个测量旁流流量仅有100-300mL/min，这个水量与冷却塔蒸发和风吹损失水量相比显得微不足道。冷却水管理系统的整体机箱尽可能与取样点的距离就近安装，水样进入流通测量装置后，可以再通过流通装置上的两调节阀进行微调，使出水到集水槽末端口的流量控制在200-400mL/min之间，又因为流通装置的出水口与大气相通，传感器不承受压力会使得传感器的运行更加平稳、使用寿命明显延长很久。因为循环水水质的老化是一个缓慢的进程，不存在测量数据滞后的问题，测量装置和仪表直接安装在一个壁挂的箱体内，由于就近测量减少了很多干扰的可能，检查维护显然十分方便。加强循环冷却水的运行管理是空调实现节能减排，延长设备使用寿命的重要环节，而通过电导率的变化控制循环冷却水浓缩倍数，实现有科学依据的排污、换水又是节省水力资源的优先手段，可以有效的避免过量的排污造成水源的浪费，加大废水处理的投入，减少药剂的浪费，实现高效、低耗、节能运行。
2.3设置排污管
排污管采用插入母管的形式安装，已获得最大的固定强度，靠近母管的附近设置一个高压截止阀，供检修时关闭水源。排污管路一般在工程施工的过程已经预留，电导率浓缩倍数超标排污是由循环冷却水管理系统来自动驱动完成的，当达到预先设置的浓缩倍数的上限时系统自动启动排污。在遭遇低气压引起的循环水温度很难降下来的工况下，循环冷却水管理系统的温度传感器检测到持续超温之后自动启动超温紧急换水程序，这项功能系统内部自动组态指向排污，启动同一个电磁阀实现紧急排污。由于静态水压取决于建筑物的高度，循环水的压力可能会很高，必须选择先导型电磁阀，并充分的考虑电磁阀的耐受压力等级。如果空调具有利用谷电制冰水功能，当出现持续超温状况时，还能自动启动冰水热交换功能的循环，以最快的速度平抑热负荷过载。
2.4测量取样管
取样管采用1/2无缝钢管焊接，母管里面的开口迎向水流，避免沿管壁形成的杂质进入取样管线，增加内部过滤器的负荷。针形阀上方一定要设置截止阀以便于维修。
2.5信号传输设计
循环冷却水系统具有流量统计功能，在排污口和补水口安装两台电磁流量变送器，将信号传递给管理系统，可以获得整整一个运行季节的排污量统计，补水量统计，蒸发损失量统计，能够提供一个运行季节的经济数据的分析数据，对于提升运行经济性管理至关重要。为补充缓释阻垢药剂的补充与投加提供了数据支持，管理系统的内部可以自动依据每吨水量需要补充的药剂数量，或者通过药剂的浓度比例自动算的补充药剂数量，换算成计量泵的动作时间或脉冲数量，这一功能完全实现了药剂投加的量化管理，及节省药剂成本，又能有效的避免药剂的不足引发的运行隐形事故，有效地延长设备的使用年限。系统在设计安装排污或补水流量计时充分的考虑到系统的压力不确定性，安装距离的不确定性，而选择电磁流量计做配套，使用远传信号做信息传输。
2.6整体化机箱
循环冷却水管理系统采用集成的模式，将电化学专业测量、人机界面、热工测量，组态控制、专业软件，通信软件，取样流通等技术全部整合成为一个整体的弱电系统，形成一个系统化的整机，系统具有很好的兼容性和稳定性，客户能够通过一站式采购得到成套管理系统，并且有制造商提供技术支持和商业培训，在产品升级换代时可以得到相应的升级。循环冷却水管理系统分为干箱和湿箱两个部分，干箱内部是电子系统，湿箱内部是取样流通、过滤装置。所有的测量都在湿箱完成，仅需将水样的管路进行连接就可以了；干箱内部集合了全部测量和控制系统。
结束语
综上所述，冷却水的设计仅是空调系统设计的一部分，采用综合控制系统，可以使工程施工更加轻松，循环水系统得到更多的保护和监控，确保空调系统的正常运行。
参考文献：
[1] 胡磊，卢军，陈明，王曦，曾永攀.集中空调冷却水变流量节能研究[J].暖通空调.2011.09.
[2] 崔景立.空调循环冷却水设计若干问题探讨[J].给水排水.2011.04.
[3] 王珏.民用建筑中用户冷却水系统设计的探讨[J].给水排水.2011.02.
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