论文部分内容阅读
摘要:针对工业园内的循环水现状,总结了冷却水损失的途径,及损失量的相对大小。从节能降耗出发,减少循环水的损耗,结合实际对系统现状进行理论改造的探讨。
关键词:节能降耗 冷却塔 液位
所谓冷却水塔即是应用于散热冷却为目的的塔状洒水系统;以中泰化学工业园的冷却塔为例,其结构为方形PVC材料壳体,而壳体顶部由上而下分别为抽风马达及其带动的抽风扇,壳体内为挡水板,布(散)水器,散热材(填充材料),入风口,最底下为集水池、蓄水池、进出水管、排污水管旁滤器及抽水马达,运行中将在生产车间所产生的热量经由冷却循环水传送到冷却水塔中,与空气直接接触,或与抽风扇作用的空气对流将热能以热蒸汽的形式排放至大气中。其机理是从换热设备排出的热水从塔顶向下喷淋成水滴在填料上形成水膜状,空气由下向上与水滴或水膜呈逆向流动,在气水接触过程中进行传热和传质,使水温降低。由于水具有高潜热(蒸发热)热能,加上获取容易,而空气具有吸湿能力,在这种有利条件下,冷却水塔成为散热效果较佳且最便宜的工具。
据资料显示,新疆年均降水量为146毫米,达不到地球上相同纬度的其他大陆地区年均降水量的30%[1]。工业园所处的位置是世界上最严重的干旱地区之一,属于低水资源利用潜能的地区。随着近几年新疆工农业的发展,用水量高速倍增,水资源消耗惊人,对原本就比较脆弱的工业水来说,更凸显水资源的可贵。
工业园目前所利用的冷却水塔为开放式结构,空气中的污染物质很容易在与冷却水接触的同时被水吸收。随着冷却水不断蒸发、散失、溅落、排放及新鲜水的补充,使冷却水的离子浓度增加,另外掺尘及其它各种因素,亦会造成输送的冷却水水质污浊及离子浓度增加,在增大回水排污,增加工业用水消耗量的同时极易在循环水管路及冷凝器中形成结垢现象,这些积存的水垢不断累积导致流道缩减,造成输送泵的马力增加以及冷凝器内的热阻抗增加等,热交换效率因而降低使得系统的效率下降,形成能源浪费及热交换器使用年限降低等问题。
经过对工业园的敞开式冷却水塔的实际操作,总体归纳出其消耗水的途径分别为蒸发、飞散、溅落与排放,但根据理论分析与多次实际测量来量化各种耗水的比重,发现耗水的大小依次是蒸发、排放、飞散与溅落。从节水降耗来看,减少不必要的蒸发损失具有最大的节省空间,利用检测分析大气湿度及实际负荷,可以调整冷却水塔的循环水量以及送风量,大大地减少非必要的蒸发耗水,同时也可以通过为抽风电机加变频器来节省风扇所需要的的电量。其次,由水质的检测及适当的水处理,包括自动反冲洗超微过滤防止结垢,可以收到降低花费而节省排放损失的效果。另外,可实施循环排污水作为厂区冲厕、园区绿化二次水资源的循环利用。
冷却水塔内上层加挡水板主要用于阻挡细小水滴的散失。当热水透过洒水喷嘴均允喷洒在冷却水塔内的填料上端,即由重力作用向下方流动,由于空气的反向流动会造成较小液滴随空气流往上带走。为了减少冷却水的损失,须于水塔洒水喷嘴上方设置挡水板装置,小液滴遇到挡水装置受到阻挡而附着于挡水板上,等挡水板上的液滴累积至较大时,当其重力高于空气流带动之阻抗反向力时,水滴便会向下掉落于填料上,可以减少一部分水的散失。
蒸发量的损失常用E=a(R-B)%来作为参考。
a为蒸发损失率,a=e(t1-t2)%,B为排水量。
R为总循环水量,t1-t2为冷却塔温差,e为固定值,随着季节转换而改变[2]。
在PVC循环水的正常运行中,仅VCM界区的补水量在900m3/d左右,由于引风塔的风力夹杂有大量的水分,在出风口两米以上风力即可大大减小,因此可以在引风塔上方加载引流槽,在节流的同时可以利用空气冷却后进入冷却塔,以最大限度的减少蒸发。
通过实践证明,在进入夏秋季以后,冷却塔水池液位的控制对节能降耗也有很大的影响。工业园PVC公用循环水的有效容积为1178立方米,日常运行中水池液位控制在80%到92%时为正常状态,但当大气温度保持在33摄氏度以下时,四台30千瓦/每小时的风机的扇叶角度必须调整为电机的最大电流,并全部运行才能维护溴化锂机组的适当温度。高液位时集水池内的循环水和大气充分接触,与大气有充足的温度交换,反而降低了风机的冷却效果。同时由于与空气较长时间的接触,吸收了大量的微生物及其孢子,冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和養分都有利于细菌和藻类的生长,从而使系统粘泥增加,在换热器内沉积下来,造成了粘泥等的危害,也增大了喷头和填料堵塞的几率。
但当水池液位降低到78%以下时,即可适当调整风机的运行,有时还需要调整回水上塔水量。由于现行的敞开式冷却塔的冷却效果明显,使回水上塔冷却后的温度可以达到19摄氏度以下,而且在夜间的冷却效果会更好(见下表)。水池在保持低液位的补水量和高液位时的补水量相同时,通过地下补充的冷水也可以很大程度上调节蓄水池内的温度,通过两台泵(2050立方/小时)大流量的循环,能够充分有效地利用冷却塔的冷却效果,而减少冷却水与空气的长时间接触,并能节约一台风机的能耗,减少粘泥腐蚀等危害,降低冷却水的飞散与溅落损耗,达到节能降耗的目的。
数据分析:在水池液位比较低的时候,降低了环境的影响,在节省一台风机的情况下能保证水温在工艺需求范围之内,相对于高液位时有明显的节能降耗并保持低水温的效果。
在实际运行中发现,入池温度与泵出口温度相差约1-3度,尤其是在液位较高时受环境影响温差加大。
R代表循环水量,是每小时用泵输送的总水量。V是循环水系统保有水量,是管线、水池和水冷交换器容积之,即有这三部分组成的循环水系统中所保存的水量。《工业循环冷却水处理设计规范》规定:循环冷却水的系统,容量(V)与总循环水量(R)的比值≤1/3[3]。限制了保有水量不宜过大,保有水量不宜大于循环水量的1/3,先进的设计以1/5为宜。V/R越大,达到所要求的浓缩倍数需要的运行时间越长,不便于调整和实际操作管理,药剂在系统内停留的时间越长,耗用量越大,更容易产生失效甚至负作用。高液位的运行在用水量和药剂的投入相对于低液位不仅高,而实际运行的效果却并不好。
通过对水质稳定剂改进及综合利用来调节浓缩倍数,采用更先进的回水旁滤设备,增大过滤量等,控制水质,减少回水的排放,也可以很大程度上降耗节能。同时对岗位的操作能力提出了相对比较高的标准和要求,这些在实际的研究中有很大的空间可以挖掘和利用,需要在实践中获得更多的经验和更深入的研究。
参考文献:
[1]张家宝.《新疆气象手册<新疆自然概况>》气象出版社,2005,03,11.
[2]周本昌.《工业水处理技术》.化学工业出版社,1997,3(1):35.
[3]祁鲁梁,李本高.《冷却水处理技术问答》.中国石化出版社,2003,22.
关键词:节能降耗 冷却塔 液位
所谓冷却水塔即是应用于散热冷却为目的的塔状洒水系统;以中泰化学工业园的冷却塔为例,其结构为方形PVC材料壳体,而壳体顶部由上而下分别为抽风马达及其带动的抽风扇,壳体内为挡水板,布(散)水器,散热材(填充材料),入风口,最底下为集水池、蓄水池、进出水管、排污水管旁滤器及抽水马达,运行中将在生产车间所产生的热量经由冷却循环水传送到冷却水塔中,与空气直接接触,或与抽风扇作用的空气对流将热能以热蒸汽的形式排放至大气中。其机理是从换热设备排出的热水从塔顶向下喷淋成水滴在填料上形成水膜状,空气由下向上与水滴或水膜呈逆向流动,在气水接触过程中进行传热和传质,使水温降低。由于水具有高潜热(蒸发热)热能,加上获取容易,而空气具有吸湿能力,在这种有利条件下,冷却水塔成为散热效果较佳且最便宜的工具。
据资料显示,新疆年均降水量为146毫米,达不到地球上相同纬度的其他大陆地区年均降水量的30%[1]。工业园所处的位置是世界上最严重的干旱地区之一,属于低水资源利用潜能的地区。随着近几年新疆工农业的发展,用水量高速倍增,水资源消耗惊人,对原本就比较脆弱的工业水来说,更凸显水资源的可贵。
工业园目前所利用的冷却水塔为开放式结构,空气中的污染物质很容易在与冷却水接触的同时被水吸收。随着冷却水不断蒸发、散失、溅落、排放及新鲜水的补充,使冷却水的离子浓度增加,另外掺尘及其它各种因素,亦会造成输送的冷却水水质污浊及离子浓度增加,在增大回水排污,增加工业用水消耗量的同时极易在循环水管路及冷凝器中形成结垢现象,这些积存的水垢不断累积导致流道缩减,造成输送泵的马力增加以及冷凝器内的热阻抗增加等,热交换效率因而降低使得系统的效率下降,形成能源浪费及热交换器使用年限降低等问题。
经过对工业园的敞开式冷却水塔的实际操作,总体归纳出其消耗水的途径分别为蒸发、飞散、溅落与排放,但根据理论分析与多次实际测量来量化各种耗水的比重,发现耗水的大小依次是蒸发、排放、飞散与溅落。从节水降耗来看,减少不必要的蒸发损失具有最大的节省空间,利用检测分析大气湿度及实际负荷,可以调整冷却水塔的循环水量以及送风量,大大地减少非必要的蒸发耗水,同时也可以通过为抽风电机加变频器来节省风扇所需要的的电量。其次,由水质的检测及适当的水处理,包括自动反冲洗超微过滤防止结垢,可以收到降低花费而节省排放损失的效果。另外,可实施循环排污水作为厂区冲厕、园区绿化二次水资源的循环利用。
冷却水塔内上层加挡水板主要用于阻挡细小水滴的散失。当热水透过洒水喷嘴均允喷洒在冷却水塔内的填料上端,即由重力作用向下方流动,由于空气的反向流动会造成较小液滴随空气流往上带走。为了减少冷却水的损失,须于水塔洒水喷嘴上方设置挡水板装置,小液滴遇到挡水装置受到阻挡而附着于挡水板上,等挡水板上的液滴累积至较大时,当其重力高于空气流带动之阻抗反向力时,水滴便会向下掉落于填料上,可以减少一部分水的散失。
蒸发量的损失常用E=a(R-B)%来作为参考。
a为蒸发损失率,a=e(t1-t2)%,B为排水量。
R为总循环水量,t1-t2为冷却塔温差,e为固定值,随着季节转换而改变[2]。
在PVC循环水的正常运行中,仅VCM界区的补水量在900m3/d左右,由于引风塔的风力夹杂有大量的水分,在出风口两米以上风力即可大大减小,因此可以在引风塔上方加载引流槽,在节流的同时可以利用空气冷却后进入冷却塔,以最大限度的减少蒸发。
通过实践证明,在进入夏秋季以后,冷却塔水池液位的控制对节能降耗也有很大的影响。工业园PVC公用循环水的有效容积为1178立方米,日常运行中水池液位控制在80%到92%时为正常状态,但当大气温度保持在33摄氏度以下时,四台30千瓦/每小时的风机的扇叶角度必须调整为电机的最大电流,并全部运行才能维护溴化锂机组的适当温度。高液位时集水池内的循环水和大气充分接触,与大气有充足的温度交换,反而降低了风机的冷却效果。同时由于与空气较长时间的接触,吸收了大量的微生物及其孢子,冷却塔内的光照、适宜的温度、充足的氧和養分都有利于细菌和藻类的生长,从而使系统粘泥增加,在换热器内沉积下来,造成了粘泥等的危害,也增大了喷头和填料堵塞的几率。
但当水池液位降低到78%以下时,即可适当调整风机的运行,有时还需要调整回水上塔水量。由于现行的敞开式冷却塔的冷却效果明显,使回水上塔冷却后的温度可以达到19摄氏度以下,而且在夜间的冷却效果会更好(见下表)。水池在保持低液位的补水量和高液位时的补水量相同时,通过地下补充的冷水也可以很大程度上调节蓄水池内的温度,通过两台泵(2050立方/小时)大流量的循环,能够充分有效地利用冷却塔的冷却效果,而减少冷却水与空气的长时间接触,并能节约一台风机的能耗,减少粘泥腐蚀等危害,降低冷却水的飞散与溅落损耗,达到节能降耗的目的。
数据分析:在水池液位比较低的时候,降低了环境的影响,在节省一台风机的情况下能保证水温在工艺需求范围之内,相对于高液位时有明显的节能降耗并保持低水温的效果。
在实际运行中发现,入池温度与泵出口温度相差约1-3度,尤其是在液位较高时受环境影响温差加大。
R代表循环水量,是每小时用泵输送的总水量。V是循环水系统保有水量,是管线、水池和水冷交换器容积之,即有这三部分组成的循环水系统中所保存的水量。《工业循环冷却水处理设计规范》规定:循环冷却水的系统,容量(V)与总循环水量(R)的比值≤1/3[3]。限制了保有水量不宜过大,保有水量不宜大于循环水量的1/3,先进的设计以1/5为宜。V/R越大,达到所要求的浓缩倍数需要的运行时间越长,不便于调整和实际操作管理,药剂在系统内停留的时间越长,耗用量越大,更容易产生失效甚至负作用。高液位的运行在用水量和药剂的投入相对于低液位不仅高,而实际运行的效果却并不好。
通过对水质稳定剂改进及综合利用来调节浓缩倍数,采用更先进的回水旁滤设备,增大过滤量等,控制水质,减少回水的排放,也可以很大程度上降耗节能。同时对岗位的操作能力提出了相对比较高的标准和要求,这些在实际的研究中有很大的空间可以挖掘和利用,需要在实践中获得更多的经验和更深入的研究。
参考文献:
[1]张家宝.《新疆气象手册<新疆自然概况>》气象出版社,2005,03,11.
[2]周本昌.《工业水处理技术》.化学工业出版社,1997,3(1):35.
[3]祁鲁梁,李本高.《冷却水处理技术问答》.中国石化出版社,2003,22.