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摘要:工業循環冷卻水對水溫、水質的控制難度較大，以具體工程為例，指出該試驗間內設計有循環冷卻水系統，并對該系統進行詳細的設計探討，從而為今后開展工作提供借鑒。

關鍵詞:循環冷卻水系統，設計分析，技術要求

0引言

現如今，隨著《中國制造2025》規劃方案的提出，我國科技產業發展速度在不斷加快，現代化的工業技術也越來越多，工業制造過程中所面臨的問題也越來越多，尤其是能源需求問題，更是呈現了多樣性以及復雜性。工業設備運行過程中，會產生大量的能源消耗，且散熱量也會隨著設備運行時間的推移而增加。為了使工業設備時刻保持良好的運行狀態，就必須要大量的冷卻水來對設備進行降溫散熱，這就給設備的循環冷卻水系統提出了更高的要求。

1循環冷卻水的技術要求

高溫實驗箱設備對循環冷卻水設計供水溫度要求在26℃以下，進水溫度與出水溫度的溫差應當為5℃，最低供水溫度則不能低于16℃。原來本工藝循環冷卻水都是從室外的30t冷卻塔中取用，而冷卻塔所提供的冷卻水溫度是很難控制的，其水溫會受到室外空氣溫度的影響，冷卻塔的出水溫度與空氣溫度的差別一般都在左右。將冷卻塔的尺寸進行擴大后，其差別可以控制在2℃。現在用戶為了保證試驗效果，采用大量自來水長時間循環降溫，水不經循環直接排掉。高峰期間，為了使本年的冷卻塔出水溫度分布狀況得到更加充分的體現，采用了室外氣象參數模擬軟件繪制出了以下冷卻塔出水溫度分布圖。冷卻塔在夏季出水溫度大于30℃的天數為23d;全年出水溫度小于20℃的天數為168d;能夠達到工藝要求的16℃≤T≤26℃的天數為174d(全年按365d計)。通過上述分析可以看出，長治夏季的冷卻塔出水溫度是不能達到冷卻水出水溫度小于26℃標準的。因此，在夏季高溫天氣下，應當采用輔助加冷設備，來對冷卻塔出水溫度進行控制，從而確保冷卻塔出水溫度能夠符合工藝要求。

2使用問題

目前實驗設備運行情況存在以下幾個問題:1)冷卻水溫度達不到工藝要求。2)折中方案用自來水循環直排保證工藝要求，單月水量2000t左右，造成水資源大量浪費，費用居高。選用閉式冷水塔，確保水質同時提高循環水利用率，大大降低水資源消耗。3)設備選型不合理。現在水池泵房流量24m3，5臺設備運轉情況下，無法保證循環流量。根據系統要求重新配置水泵。4)冬歇期間，循環系統存在溫度過低及凍裂隱患。增設超低溫熱泵供熱系統，保證冬歇后使用工藝用水溫度，消除凍裂隱患。

3方案設計要點

3．1增加夏季的輔助冷源

原來試驗站設備6臺，通過30t開式循環冷卻水系統冷卻塔冷卻試驗箱降溫。考慮實驗設備價值較高，建議選用密閉式循環冷卻水系統。高溫螺桿工業冷水機組，制冷量430kW～470kW，漢鐘壓縮機RC2-180B，冷媒R22，電源380V-3-50Hz，機組在蒸發器進出水溫度23℃/18℃，冷凝器進出水溫度30℃/35℃工況下，制冷量:471．7kW，壓縮機輸入功率:83．1kW，該機組為非標訂制產品，蒸發進出水溫度23℃/18℃，考慮設備運行特點，建議選用雙機頭設計，既保證低負荷冷水輸出，同時強化機組使用的安全性，充分保證試驗要求。

3．2冷水塔的選型

選用閉式冷水塔100m3。1)運行穩定。采用軟水來作為冷卻介質，不僅能夠有效保障水質的穩定性，防止結垢的問題的發生，還能夠有效避免腐蝕現象，使設備的使用壽命得到有效延長，確保工業設備能夠得到有效的冷卻。2)節水節省費用。我國北方一些地區的水資源比較缺乏，如果采用開式冷卻塔來進行工業設備的降溫，會大大增加水資源的消耗量，使原有的水資源缺乏問題變的更加嚴重。而采用閉式循環冷卻系統，能夠避免冷卻水與外界空氣的接觸，從而減少水分的蒸發，使軟水的消耗得到大幅降低，不僅能夠減少水資源的使用量，還大幅減少了工業企業的運營成本。

3．3冬季防凍熱源的選型

由于春節會有一段放假時間，工業設備有很多都會停止運行，而在停止運行的過程中，冷卻水管道內的水溫就會逐漸下降，等再次開始工業生產的時候，水溫必然會低于15℃，而管道的防凍溫度設計僅在5℃，很可能會出現管道凍住的現象。所以，在冬季設備恢復運行之前，需要對管道內的軟水進行適當的預熱處理，確保管道內的水溫控制在18℃以上，為設備的正常穩定運行提供有效的保障。方案一，利用廠區鍋爐內的熱水，來實現對管道內軟水的預熱，從而確保水溫能夠達到設備運行要求。方案二，引入低溫空氣源熱泵機組預熱管道中的循環冷卻水選配一臺低溫空氣源熱泵機組－25℃正常工作，保證運行后管道中水溫不小于16℃。建議選配成熟的空氣源熱泵技術，隨開隨用，不受大廠供熱能力的制約，冬歇后對冷卻水進行適當的循環預熱，從而確保其水溫能夠符合工藝要求標準，確保工藝設備安全。

3．4管路系統的設計要點

3．4．1管道設置方式

管網在運行過程中有水資源損耗是無法避免的，但是管道的漏水如果太過嚴重的話，那么就會給密閉式管路系統帶來嚴重的影響，會導致管網水壓出現大幅度的波動。這是由于密閉式水循環管路系統是由循環水泵來帶動水循環的，管道內會具有一定的壓力，如果出現漏水現象，那么管道內的壓力就會從漏水處泄掉很多，從而使冷卻水的循環速度達不到規定要求。在進行密閉式循環冷卻水系統管道設置的時候，應當堅持便于維護、便于檢修的基本原則，盡可能的采用架空式的設計方案。原有管溝運行多年，滴漏泡水現狀嚴重，建議架空走管，便于維護系統。

3．4．2管路系統的排氣

密閉式循環冷卻水管路系統的排氣主要有以下兩個部分:1)排出充水過程中管道內所產生的空氣。2)排出因管道內冷卻水流速過高所產生的空氣。在進行密閉式循環冷卻水管網安裝的時候，一般都會盡可能的避開工業生產設備、水處理設備，都會將管道安裝在土建墻面、柱子上，因此，會出現大量的管道折疊現象，這就大大提高了管道積氣的排氣難度，很難使管道內的空氣得到有效的排出，給管道運行壓力值帶來一定的影響，甚至會導致管道振動問題的發生。因此，在進行密閉式工業循環冷卻水系統進行設計的時候，應當在管理系統上安裝一定數量的安全膨脹水箱，使其充分發揮出自身的排氣功能，使管道內的積氣能夠得到有效的排出。在進行排氣閥安裝位置設置的時候，必須要嚴格遵循以下原則:1)將排氣閥設置在容易產生空氣的管道部位;2)盡可能的將排氣閥設置在高處;3)盡可能的將排氣閥設置在距生產車間較近的地方;4)將排氣閥設置在便于維修與檢查的地方。

3．5系統控制設計

該工程設計中，為了使夏季冷卻水溫度能夠達到工藝要求標準，使冷卻效果得到有效的保障，采用了工業冷水機組制備冷凍水來實現。而在其余季節中，采用單一冷源形式的冷卻塔，就能夠使冷卻水溫度達到工藝要求。隨著室外溫度的不斷下降，冷卻塔的供冷能力也會隨之加強，通過對冷卻塔出水溫度的監測，來對冷卻塔的運行狀態進行控制，能夠起到節約運行成本的作用。

參考文獻:

［1］李志斌，劉暢，方毅然，等．工業循環冷卻水系統綜合教學實驗平臺設計與實現［J］．實驗室研究與探索，2017(12):209-212．

作者：石玉磊 張崢 單位：山西恒星瑞邦供熱有限公司 淮海工業集團