水循环系统范文1
【关键词】流量；设计；水压；管损；水质；功率
中图分类号： S611文献标识码： A
1引言
在很多化工生产中，循环水系统的电耗占生产成本很大一部分，以20万吨燃料酒精的生产线为例，其循环水系统的电耗约占总电耗的23.6%，因此循环水系统的设计优劣在很大程度上决定燃料酒精产品的生产成本。由于项目建设的独特性决定循环水系统应用在生产中无法形成统一的技术标准，循环水系统的设计技术指标参差不齐，存在较大的节能空间。在耗能方面主要反应在水力输送的水头损失、静压损失、机泵的运行效率和循环冷却水的冷却效果等。
2循环水站位置和高程的确定意义
为尽可能的减少管道的沿程水头损失、局部水头损失和水柱高程，循环水站应布置在便于进出水管配置，靠近负荷中心或主要用水点附近，建筑物的顶部或厂区内的最高点建设。
例如：某项目需建设一个循环水站（地面高程±0.00），分别向+6.00平面供水1000m³/h和+12.00平面供水1500m³/h。若将循环水站建在±0.00平面，供水压力必须大于水柱压力∑hf（0.12Mpa）和水头损失∑hj1之和hw，若将循环水站建在+12.0平面，供水压力只需满足大于最远处的水头损失∑hj2。假设管道的阻力特性及长度等同，则∑hj1=∑hj2。通过理论计算
Pe=ρg（qv1H1+ qv2H2）/3600s
=1000×9.8×（1000×6+1500×12）/3600s
=65.3kw
（ρ=1000kg/m³，qv1=1000m³/h，qv2=1500m³/h，H1=6m，H2=12m）
可见，在+12.0平面建设循环水站至少节约电耗65kw。
3汽蚀现象对泵性能的影响
由于管路设计的不合理，造成泵进口管道压力较低，当叶轮入口处压强降至输送液体在工作温度下的饱和蒸汽压时，将产生汽化现象，产生的气泡进入高压区后会急剧收缩凝结，产生高强度的冲击波，简称“汽蚀”。汽蚀现象不仅直接造成设备的损害，同时造成设备性能的下降。
图1 ns=70的单级离心泵发生汽蚀的性能曲线
由图1可知，以ns=70离心式泵为例，当泵距水面的几何安装高度为6m时，最大可调节流量约为95m³/h。若继续开大阀门，扬程曲线急剧下降，且流量增加不明显，形成断裂工况。在发生汽蚀后，大量气泡很快布满叶轮流道，形成断流，造成压力、效率急剧下降。因此，循环水系统的设计，要避免泵的进口压力过低，防止汽蚀产生。
4供水方式的确定
对于有多个用水点的循环水系统，根据各用水点对供水要求指标的不同，统筹考虑供水方式，设计原则主要为“以流量大、压力集中的工况点为设计技术主线，采用同质同压、集中供给与分散供给相结合的方式”。对于流量和压力均偏低的用水点，可适当采用高质低用的方式供给；对于小流量高压力的用水点，可就近采用增加管道加压泵供给方式供给。
5泵的选择
在我国水泵耗能总量约占全国总发电量的20～25%，而我国水泵的平均效率仅为75％，比国际先进水平约低5%。因此，泵设备的合理选择，同样存在极大的节能潜力。在设备选型过程中，应当选择水力模型设计先进，高效节能的泵，另外，每种型号的泵都有自身最佳运行工况点，应尽可能选择管道阻力特性和流量特性与设备额定工况相吻合的泵。
图2泵的运行曲线
以图2为例，泵的最佳运行工况点为Q=160L/S，H=13m，此时，泵的效率约为68%。若实际工况点为Q=60L/S，H=16m，此时效率为42%。
6管道的合理配置
在管道的配管过程中，利用经济流速来确定配管，同时减少配管过程中过的“瓶颈”现象，减少管道输送距离，减少管道弯头、变径等管附件，做到低点排污，高低排空，减少“布袋”现象出现。
所谓经济流速是一次投资与运行费用之和最小时的流速为经济流速，而相应的管径即为经济管径。在设计过程中，常采用经验参数作为经济流速。但是，在较大规模的循环水系统配管设计中，需反复比较管道的动力损耗费用与投资，针对性确定管道的经济流速。经济流速确定需综合考虑管道造价、折旧、动力费用及用水变化规律等，选用适当的经济技术指标和管损计算公式进行确定。
7泵设备的合理搭配
设计中选择选流量大、电机电压等级高的泵作为主泵，配合部分小泵作为负荷调节。减少设备并列运行的台数，提高设备出力。多台泵并联运行后所能增加的流量越少，即每台泵输送
的流量减少，故并联台数过多并不经济。
图3相同性能泵并联工作运行曲线
如图3所示，2台同样性能曲线的泵（Ⅰ、Ⅱ），其单独运行时的标定工况点为C点。当并列运行后，其工况点转移为M点，此时qVB
8变速调节负荷的应用
在用水负荷变化量较大、对压力要求不高的循环水工艺中，可采用变频器调速的方法来调节负荷，做到节约电能目的。由电机特性分析可知，均匀改变电机供电频率F，就可以平滑地改变电动机的转速，从而改变泵机的转速；结合泵机特性分析，降低电动机转速，电动机输入功率也随之减少，泵机轴功率就相应减少。
变速调节的曲线特性可根据泵的比例定律求得：
（Q:流量、H:扬程、P：压力）
9水处理
在生产中循环水的主要用途作为循环冷却用水，当水质较差，导致换热设备的污垢系数较低，造成循环水浪费严重，同时管道阻力也将增大。因此，做好水处理的设计工作，有种重要意义。在《工业循环冷却水处理设计规范》B50050-951中，对于工业循环水的水质有种详细要求。水处理的设计控制措施主要有以下几方面：
9.1做好循环水的补水水源选择；
9.2 投加杀菌灭藻剂，控制藻类的滋生；
9.3投加阻蚀缓垢剂，防止管道和换热设备结垢和腐蚀；
9.4 增加旁滤设备，降低浊度；
9.5保持合理的水质浓缩倍数。10余压利用
在向高层生产单元供水的系统中，其回水管线形成虹吸，换热设备出口压力（绝压）等于回水工作温度对应的饱和蒸汽压，则说明有部分流动能可能没利用。利用余压再用技术对能源进行回收。目前市场上余压利用技术比较多，比较典型的节能技术就是驱动水轮机发电。
例如：某项目循环水站在±0.00平面向+42.0面生产单元供水，回水温度为50℃（对应饱和蒸气压为12.4kpa），冷却塔进口管线标高为+10.0米，冷却塔的阻力损失为5kpa。
不计管道损失，回水势能为H总，已回收回水势能为H回，可回收回水势能为H可：
H总=42m-10m-0.05m
=31.95
H回=10.336m-1.269m
=9.067m
H可= H总-H回
=31.95m-9.067m
=22.883m
11结论
通过上述对循环水系统设计的研究分析，充分挖潜优化设计的思路，做到投资最省、运行合理经济。在项目建设完毕后，总结设计经验，对于已安装的循环水系统进行实地技术测量，收集泵的出口压力、流量和消耗功率等技术参数，对于仍有挖潜节能空间的设备，采用叶轮切割的方式，进一步优化改造。
[参考文献]
[1]郭立君,何川.泵与风机 [M].北京：中国电力出版社,2004.
[2]赵振兴，何建京.水力学[M].北京：清华大学出版社, 2005.
[3]李玉柱，苑明顺.流体力学[M]（第二版）.北京：高等教育出版社， 2008.
[4]魏龙.泵维修手册[M].北京：化工工业出版社， 2009.
[5]张文钢，黄刘琦.水泵的节能技术[M].上海：上海交通大学出版社，2010.
水循环系统范文2
关键词：BacComber 防垢 杀菌 节水 环保
中图分类号：X773 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）05-0321-01
一、BacComber循环水处理系统应用环境
1.循环冷却水系统为敞开式，采用单机―单塔循环冷却方式，循环水的补充水来自龙王沟、冢岗庙水库，系统设计四台循环水泵，单台循环水泵出力：10440t/h。
2.试验前，循环水系统添加水质稳定剂，运行控制总磷在2.5―3.5mg/L；杀菌灭藻剂采用间接冲击性投加非氧化性杀菌剂；循环水的浓缩倍率控制2.5―3.0；水质超标时，通过风塔底部排污来控制。凝汽器为单壳体对分双流程表面式，冷却面积为7100m2，冷却水流速约为1.8m/s。凝汽器冷却管材质为：TP304，规格：Φ25*0.5*7565，运行中投入胶球清洗以防止粘泥沉积。
二、试验情况
2010.03.26，#1.2机循环水系统开始BacComber试验， 当日停加药剂。具体监测情况如下：
1.垢类及腐蚀监测
循环水的运行控制采用氯根的浓缩倍率与碱度的浓缩倍率、硬度的浓缩倍率之差来判定。当A=CL - JD ≤0.2或H=CL - YD ≤0.2时，表明系统处于不结垢的亚稳定状态。同时当循环水的YD≥7.5mmol/L或JD≥5.5mmol/L或CL≥55mg/L时，要求循环水进行排污。
BacComber通过低频发生器感应线圈发射到水体中并形成超低频交变电磁场，使Ca2+ 、Mg2+ 和CO32-相互隔开，运动速度降低，结合的机率减小，从而阻止CaCO3 形成，达到控垢的目的。另外，特定的能场能够改变CaCO3 的结晶过程，提高碳酸钙在水中的溶解度。
1.1冷凝器内部及换热管内壁检查
在BacComber循环水处理系统正式投入的第11、18、21天，分别对#1、#2凝汽器的进行了3次检查。目测：凝汽器水室清洁无异味，凝汽器冷凝管内壁洁净度明显好转，有机粘泥附着物脱落；系统运行3个月：换热管内壁无明显结垢现象，手触光滑，轻擦粘泥即脱落，内壁见金属本色。系统运行6个月：管内壁出现明显铁磁保护层，触摸光滑。
2.细菌检测
BacComber通过MOX离子发生器向水中不断释放氧化性离子，在超低频波的作用下，提高水中氧化还原电位，抑制微生物的繁殖和藻类孢子生根发芽，起到杀菌灭藻效果。
对比试用前后的粘泥、细菌含量，效果明显。
3.浓缩倍率
2010.09以前，蒲山电厂的循环水浓缩倍率维持在2.2～2.5左右。为更全面的了解BacComber水处理产品的性能，通过人为调整厂内用水方式，把浓缩倍率提高至4.5～5.5倍进行观察，冷凝器内壁未发现明显异常。
4.端差监测
4.1 凝汽器端差
凝汽器端差可以反映凝汽器管子清洁程度和凝汽器真空系统严密性。系统试验期间，凝汽器端差变化见下（图二）：
4.2辅机冷却器端差
辅机冷却器包含汽机油冷油器、给水泵工作冷油器、给水泵冷油器，BacComber试用后，夏季设备常出现冷却效果差的现象未再出现。
5.循环水硬度、碱度、氯离子指标
BacComber投运后，循环水的硬度、碱度、氯离子含量等检测，发现在相同范围硬度下，水质的碱度和氯离子含量较使用前偏低。具体见下表二。
结语
蒲山电厂循环冷却水系统采用BacComber，实现了系统无加药安全运行的目的；提高了循环水的浓缩倍率，达到了发电用水零排放，切实做到节约用水，节约能源。凝汽器端差在同类机组中处于较低值，优化了机组主要运行参数，有效降低能耗。
BacComber水处理产品作为一种新型的工业水处理系统，适用于蒲山电厂敞开式风塔循环冷却水系统，拉宽了循环水质控制范围，提高了循环水变工况运行时的浓缩倍率适应性，实现了防垢、杀菌、节水和环保一体的功效。
参考文献
[1]周本省 工业水处理技术 化学工业出版社 2002
[2]DL/T783-2001火力发电厂节水导则.2001-10-082002-02-01实施
[3]宋丽莎，曹长武，汪建军 火力发电厂用水技术 中国电力出版社 2007
水循环系统范文3
关键词 循环冷却水系统；正磷；结垢；腐蚀
中图分类号TQ085 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）71-0096-02
0 引言
敞开式循环冷却水系统通常采用投加化学药剂的方法来控制系统的结垢、腐蚀等问题。工业循环水系统大多采用以有机磷、聚合磷为主要成分的磷系缓蚀阻垢剂，但其受水温、系统PH值等因素的影响，磷系缓蚀阻垢剂易发生水解。正磷过高既可能引起腐蚀也可能产生结垢现象。因此在投加磷系缓蚀阻垢剂时应考虑多方面的因素，如补水水质、系统水温和pH值等，在综合考虑这些因素后，合理地投加药剂以达到系统平稳运行的效果。
1 循环水系统中正磷的来源
正磷的来源主要有两个方面：一是水稳剂的水解，磷系配方的水稳剂易受多种因素的影响发生水解，水解速度会随这些影响因素的不同而有所不同。二是循环水的补水也有可能带入正磷。另外，循环水场的不断浓缩水质，各种离子浓度不断增大，也是正磷含量升高的另一个原因。
2 正磷含量对系统的影响
为了尽可能节约水资源，循环水系统通常是在高浓缩倍数的情况下运行的，浓缩倍数越大要求系统的稳定性就越高，稍微的腐蚀或是结垢倾向都会对循环水系统造成很大的影响。缓蚀阻垢剂水解产生的正磷酸盐易与水中的钙、锌离子产生磷酸盐垢，容易形成难以去除的硬垢，影响换热器的换热效果；生成的磷酸盐垢还会引起垢下腐蚀，使换热器穿孔而损坏。
正磷酸盐还是菌藻的营养物，大量的菌藻会吸附系统中的悬浮物及泥沙、尘土等，形成附着或堆积的软泥性沉积物。这些沉积物不仅会降低换热器的换热效果，引起设备的腐蚀、降低药剂的效能。
3 正磷含量对循环水系统影响实例
燕山石化水务管理中心五供水六循的补水以地下水为主，钙离子浓度为300mg/L左右，浓缩倍数长期在4左右运行，循环水钙离子浓度在1 200mg/L左右，属于高钙高硬循环水；下面以五供水六循2010的实际运行情况为例说明。
六循4月份～9月份水质及补水情况如下表所示：
从表中可以看出，5月～7月循环水中正磷和钙离子浓度均较高，系统粘附率一直居高不下，但系统腐蚀速率偏低。对表格中数据作如下分析：
1）药剂配方不合理。药剂配方中含有正磷加上水解产生的正磷，使循环水中正磷含量过高，产生了过多的磷酸盐沉淀，致使系统粘附速率偏高；2）锅炉冷凝水补水。冷凝水中正磷含量为3.0mg/L～4.0mg/L范围内，当将冷凝水补进循环系统后，系统正磷过高，产生磷酸盐沉淀，使系统粘附速率偏高，腐蚀速率偏低。
针对以上原因，采取以下方法来改善水质状况。
1）改变药剂配方
8月开始将药剂改为有机磷＋磺酸共聚物的配方，药剂中不含正磷，循环系统中有机磷的含量相对提高。总磷控制在7.0mg/L～8.0mg/L范围内，但从8月的实际运行效果看，系统的粘附速率与7月相比没有下降，分析原因为冷凝水的补水对循环系统正磷含量有一定的影响。
2）提高系统总磷含量
维持系统冷凝水补水量，将总磷提高到9.72mg/L运行，系统粘附速率从8月的18.8m.c.m降到了9月的12.9m.c.m，循环系统结垢趋势得到了缓解。
4 结论
通过长期的现场监测数据分析，水稳剂配方中正磷含量对循环水系统有较大影响。正磷含量偏高，则会使循环水系统偏结垢；正磷含量偏低，在循环水系统表面不能形成有效的保护膜，使循环水系统偏向腐蚀，设备得不到有效的保护。实际运行中需合理的选择药剂配方和药剂投加量，充分发挥正磷的积极作用，最大限度的减少其负面影响；
在实际生产过程中，根据每月的实时水质监测数据，分析循环水系统的结垢和腐蚀趋势，补水各种离子浓度的高低以及正磷含量的多少，及时的更改药剂的投加量，调整好总磷的控制指标，保证水体中的有机磷含量，使其能对系统起到良好的保护作用。另外，根据每种药剂配方的性质不同，及时调节循环水系统的pH值控制范围，避免缓释阻垢剂发生水解和变质，充分发挥药剂的缓释阻垢能力，可以避免大量的水耗药耗浪费，节省生产成本。
参考文献
[1]吴凯宁.循环水浊度、总铁、正磷高原因浅析[J].大氮肥，2002，23(5)：338-339.
水循环系统范文4
关键词：热电厂；循环水系统；处理技术；问题与建议
1.前言
首先，先对热电厂的循环水系统进行了解。其是通过泵将循环水输送到凝汽器中，在经过换热之后通过升温的方式，在达到一定温度之后在送至冷却塔中将热水从塔顶向下喷淋，以此形成水滴。其中，途经的空气会同热水气进行接触，以此形成热交换。而输入到冷却塔中的热水在使用完之后，或者达不到热水标准值时，则会通过再循环方式进行再次使用。因水蒸气在喷淋过程中与空气所接触，所以在一定程度上提升了循环水中离子的数量，如果在使用中达不到循环水要求，则只有通过不断的注入新鲜水才能将盐分保持在合理范围内达到循环水应用的标准，以此才能正常运行。而对于循环水同补充水之间所具有的离子比值则要与循环水系统浓缩倍数相符。[1]如果是热电厂特定的循环水系统对新鲜水的含盐量进行合理调整也能够达到循环水系统所具有的浓缩倍数值，才能确保循环水系统在稳定环境中所运行。
2.热电厂循环水系统概况
3.热电厂循环水系统处理技术的发展现状
热电厂循环水系统在运行过程中必然会对设备产生一定的腐蚀，如水垢或者微生物、粘泥等，都会对循环水系统设备产生一定影响，甚者对设备造成破坏。这些问题如得不到合理解决的话那么必然会对循环水系统所用水质产生影响，对热电厂正常运行上也会造成一定的影响。所以，为了热电厂循环水系统能够正常运行，减少其对热电厂正常运行所造成的影响，只有对循环水合理有效的管理才能得以改善。现今，国内热电厂循环水系统处理技术主要有以下几方面：
3.1对水垢的控制和清理
针对循环水系统设备水垢问题则要将循环水中的钙离子和镁离子进行去除，循环水添加新鲜水的时候也要将水质进行软化处理，并要将其中具有的镁离子和钙离子进行去除，以此才能确保循环水系统中的设备不被水垢所腐蚀。现今，对水质进行软化的方法主要有以下几种：第一种，采取石灰进行水质软化，此种方法较为简便，只需将石灰放置水中就可将水中的钙离子进行分离，以此产生CaCO3，产生沉淀物质所进行分离。[2]因此种方法较为简便，且所使用的成本相对较低。所以，如果热电厂所用循环补充水较多的话，且在原水中存有大量的钙离子，那么则可以使用这种方法将钙离子进行分离；第二种，通过加酸或者加入二氧化碳的方式，将水质中的PH值进行降低，保持水质中的碳酸盐具有恒久的稳定性，以将重碳酸盐保持在稳定的状态。其计算公式为：Ca（HCO3）2=CaCO3+H2O+CO2。
对于加酸方法的使用，在一些热电厂中仍得到应用，通过往水质中添加硫酸的方式，以对水质中钙离子进行游离。但是，使用这种方法要将酸量进行控制，如果所加入的酸过多，那么则会对循环水系统设备造成腐蚀，不但不会减少对水循环系统设备的影响，反而加快了对设备的腐蚀作用。而使用二氧化碳气体对水质PH值进行控制时，如果所使用PH值在控制上不能达到循环水系统对PH值的要求，那么则在经过冷却塔时就会因二氧化碳气体的溢出造成塔内出现CaCO3结晶的情况，虽然将水垢的影响进行了转移，但却对循环水系统正常运行产生严重的影响。
3.2对污垢的控制
新鲜水要先进行预处理以此才能够将其存在的污浊和泥沙等进行处理；其次，针对循环水水质存在的污垢给予重视，且通过有效方法将水质进行处理；第三，通过往水质中投加一定比例的分散剂对污垢问题进行处理；最后，可通过增设过滤设备的方式将污垢问题进行控制。且在循环水系统中使用过滤设备则要对设备中所流出的污垢等进行控制，以确保循环水在使用过程中减少污垢所造成的影响。[3]但是，污垢并不会完全去除，只能将污浊保持在水循环系统指标范围内，以此减少污垢对水循环系统所造成的影响。采取以上方法虽然能够将循环水系统中污垢问题得以解决，但是以上方法都是借助其他物质控制循环水系统中的污垢问题，而并未从根本上将污垢问题得以解决，并且对于盐浓缩所造成的影响以及破坏等并未得到根治。并且，因采取传统操作方法相对较为麻烦，在实际操作上程序较为复杂，且使用的药剂费用上也相当高，这样就导致热电厂循环水系统在运行的成本上过高。
4.热电厂循环水系统处理新技术分析
对于热电厂循环水系统管理上存在的不足问题，针对所用药剂费用较高，所以在对循环水系统中所存在的水垢和污浊以及滋生细菌等问题进行解决，采取有效的方法降低热电厂循环水系统中存在的问题，以达到节能减排的目的。因此，借助科学手段将循环水系统进行技术处理，采取过滤法、离子交换法第方法，以对这些技术进行循环水系统的处理。
4.1离子交换法
使用此种方法的话主要是采取物理方法将水质中的离子化物质进行去除。但是，因水质中还有部分非离子物质，尤其是在污泥中存在部分有机物质，且同固定离子间具有一定的结合力，如果只采取离子交换法的话则无法将循环水污垢问题得以改善。除此之外，一些非离子物质具有一定的氧化性，但是在性质上不够稳定，如果采取离子交换方法的话在效果上不够明显。
4.2电渗析法
将离子交换膜作为介质，借助离子通过性将水溶液中所具有的一些物质进行分离处理。电渗析法是现今热电厂循环水系统中所采取的一种新技术，能够将循环水中电解质物质进行去除，且根据物理方法能达到一定效果。但是，对电渗析法进行了解发现，其虽然取得效果较好，但是在运行过程中所花费成本较高，且在回收率上较低。因此，采取电渗透方法在热电厂循环水系统中应用也存在较大不足，不但不能进行再循环利用，且对热电厂所取得的经济效益上也会产生影响，更与节能减排要求相差甚远。
4.3反渗透法
这种方法在国内污水治理中以及水质去盐上应用较多，其主要原理是将水质中的离子以及分子进行溶解和分离，以对物质起到溶解作用。在操作的方法上也较为简单：将一定压力融入水质中，以此将溶剂水从渗透膜中进行渗透，在一定时间内就会变为淡水，而溶质则会被在应用过程中变为浓水。通过此种方法能够从含盐水中将淡水去除，且能够将处理过的浓水所具有的污浊物质进行溶解，以此还能被再利用。[4]采取这种方法不但在消耗上较低，并且所取得的效果较为明显，具有一定的实用性。所以，热电厂循环水系统中采取此处理技术不但提高了效率，且符合节能减排需要，可以在热电厂中被广泛应用。
5.结论与建议
虽然热电厂循环水系统在技术处理手段上取得了一定的成绩，但是在实际应用过程中仍存在诸多问题，可以通过以下方法得到改善：
5.1可以在循环水系统中增设旁滤装置，虽然在投资费用上较高，但是其在运行过程中可以对水处理起到重要帮助，且在实际的运行上所花费费用较低。因此，可以在循环水系统旁边安置旁滤装置，以此⒀环水中的部分污垢等进行处理；
5.2对循环水系统应进行严格监控和检测。对于一些重要部位应安装监测挂片器，能够随时的对循环冷却水处理的温度和效果等有一定了解，确保循环水系统设备在稳定环境中运行；
5.3对循环水中存在的泥垢等应进行取样，以对污浊物质进行研究和分析，对设备腐蚀情况有一定了解后才能根据实际情况提出合理解决方案；
5.4对循环水中所使用的药剂等要进行定期的检查。因所使用的水处理药剂不同对循环水系统设备存在腐蚀作用，则对使用的药剂应进行严格控制，对药剂的质量和性能等进行评估，以确保水循环系统在合理范围内得到应用。
参考文献：
[1]热电厂循环水系统处理技术研究[J].任振军.科技与企业.2014（09）：89-93.
[2]H热电厂循环水余热回收项目风险管理研究[J].张鹤群.吉林大学.2015（06）：109-113.
水循环系统范文5
【关键词】电石炉；循环水系统；选型
近年来随着国内PVC行业的迅速发展，电石的需求量也在不断增加，电石工业的迅猛发展带动电石炉设备向大型、环保、节能的方向发展。电石炉是将电能转化为热能的设备，在电石生产过程中，因电石炉炉面的温度非常高（600℃以上），这就决定了它始终处在高温的状态下运行。为保障电石炉的安全、长周期、可靠运行，延长电石炉的使用寿命，在炉盖、炉门、短网、电极接触元件、烟道等处安装了循环冷却水系统。
1 电石炉循环水系统概述
1.1 直接冷却系统
早期的电石炉循环水系统由开式冷却塔、循环水池、循环水泵三部分组成，采用此方案能基本满足电石炉装置的换热需要，但未考虑循环水在浓缩倍数大于3倍，温度在35～45℃运行过程中产生的结垢问题。加上电石生产区域粉尘大，循环水易受外界环境污染而影响水质问题，以上两点导致随着时间增长，电石炉换热效率不断下降，引起炉盖温度过高而烧毁导电元件等事故，影响到电石炉的稳定运行。
1.2 间接冷却系统
经过改进，用间接冷却系统取代直接冷却系统，将送往电石炉的循环水由原水改为软化水，并增加板式换热器，将软化水与原水通过板式换热器间接换热对电石炉进行冷却，改进后的电石炉循环水系统由开式冷却塔、冷水池、冷水循环泵、板式换热器、热水循环泵、热水池六部分组成。可以看出，通过板式换热器间接换热后，软化水进入电石炉，避免了在电石炉内部形成水垢而影响电石炉的换热效率，延长了电石炉的使用寿命，保证了电石炉的安全运行。但因热水池和冷水池均置于室外，受外界环境影响而污染水质的因素仍然存在，且相比早期方案，无论是设备投资、土建投资还是运行费用都成倍增长。
1.3 间接冷却系统改进
因间接冷却系统存在设备繁杂，投资较大的问题，现在普遍采用的电石炉循环水系统由闭式冷却塔、循环水池、循环水泵三部分组成。相比间接冷却系统改进重点在于将开式冷却塔和板式换热器“合二为一”，用闭式冷却塔代替，软化水冷却由闭式冷却塔内部喷淋水泵完成，喷淋水泵为大流量、低扬程水泵，与间接冷却系统热水泵相比较，功率大为降低，运行费用降低明显。整体比较，初期投资及运行费用相比间接冷却系统有很大下降，且循环水池可置于室内，解决了软化水易受外界环境污染的问题。
2 方案比较
因直接冷却系统现在已经不采用，本文以托克逊电石项目为例，对间接冷却系统改进（方案1）和间接冷却系统（方案2）进行详细比较。
2.1 项目概况
托克逊电石项目建设规模50万吨/年，采用10台30MVA密闭电石炉。一期工程生产规模30万吨/年，采用6台30MVA密闭电石炉。电石炉循环水流量为6×600m3/h，循环水供水温度37℃，回水温度45℃，循环水供水压力0.68Mpa，循环水回水为重力自流回水，外循环（闭式冷却塔喷淋水）补水量为114m3/h，内循环补水量为3m3/h，蒸发损失量97m3/h，排污量17m3/h。
2.2 初期投资比较
由表3可知，方案1的初期投资费用和运行电费明显低于方案2，方案1具有明显优势。
2.3 应用效果
托克逊电石项目闭式冷却塔建成后的实际效果表明，闭式冷却塔应用在电石炉上是可行的，与目前通用的组合使用开式冷却塔、板式换热器的冷却工艺相比具有明显的经济优势。
3 存在问题及改进建议
尽管闭式冷却塔在电石行业的运行效果优势明显，但还需进一步完善。以下三个方面我认为需改进。
3.1 喷淋水浓缩倍数控制
以托克逊电石项目为例，闭式冷却塔外循环喷淋水蒸发损失量为97m3/h（六台），闭式冷却塔所配喷淋水池容积60m3（六台），可见，蒸发损失量较大，实际运行过程中，无法控制外循环喷淋水浓缩倍数，旁滤及加药装置无法投入使用，基本相当于补水直排。以上原因导致冷却塔填料结垢较明显，且排水量较大。建议将喷淋水池从冷却塔中分离，单独建设，容积增大，满足旁滤及加药装置的运行要求。《工业循环冷却水处理设计规范》（GB5550-2007）规定：“循环冷却水的系统容积宜小于小时循环水量的1/3，当按规定的公式计算出的系统容积超过上述规定时，应调整水池容积。”设计时应予以参考。
3.2 密闭循环系统的运用
因目前电石炉循环水回水为重力流回水，如果回水能改为带压回水，回水回到循环水站后不设水箱直接进入循环水泵，则能形成密闭循环系统，进一步降低能耗，运行的经济效益更加明显。
3.3 北方冬季空冷运行
闭式冷却塔源于蒸发冷却器，而实际上乃是一种将水冷式冷却器和常规冷却塔的性能相结合的热交换器，也是一种界于水冷器与空冷器之间的热交换器，所以还有厂家称之为“蒸发空冷器”。以托克逊当地气候为例，根据本地气象资料，年极端最低温度为-33℃，如能利用冬季气温较低的因素，以空冷运行，则能节约用水且能避免冬季防冻的困扰。
4 结语
采用闭式冷却塔技术的间接冷却系统能直接提高电石炉本体及诸多设备的换热效果并延长其使用寿命，综合效益显著。在看到效果的同时，对存在的问题需完善，使其能更加高效、节能。
参考文献：
水循环系统范文6
关键词：循环冷却水；水垢；腐蚀；冷却塔
中图分类号：P339 文献标识码：A 文章编号：
1循环冷却水运行过程中问题产生的机理
1．1冷却水中附着物的形成
循环冷却水系统中附着物的组成通常很复杂，可把附着物分为水垢和污泥。水垢是以盐类化合物组成的沉积物，其组成主要是一些难溶性的化合物，如碳酸钙、硫酸钙、磷酸镁和硅酸镁等。污泥可以遍布冷却水系统的各个部位，尤其是水流滞缓的部位，例如冷却塔水池底部。
1．2冷却水中悬浮物的形成
冷却水中的悬浮物主要成因:水源沉清处理的效果不佳，以致泥沙、氢氧化铝、铁的氧化物等悬浮物进入循环冷却水系统;冷却水系统运行时处理的工艺条件不当;水通过冷却塔时，将空气中的杂质带入冷却水系统。
1．3冷却水系统中微生物的滋长
冷却水系统中真菌大都属于藻状菌纲，大量繁殖后形成棉团状物附着在金属表面上，影响换热器热交换、堵塞管道。影响微生物在冷却水系统中的因素主要有温度、换热管洁净程度和光照情况。多数微生物的繁殖生长温度为20℃左右，如高于30℃，大部分常见微生物就会死亡。在洁净的换热器管路中，微生物也不易生长。光照对水中藻类的繁殖和生长也有很大关系，即光照越强，藻类越容易繁殖，所以藻类易于在冷却塔内出现。
1．4腐蚀问题的产生
循环冷却水系统中的悬浮物是加速冷却设备腐蚀的重要因素。由于回用污水中的有机物、氨氮、硫化物、含盐量、氯离子、硫酸根离子等物质的浓度比新鲜水高，循环冷却水在系统循环浓缩后，对水质稳定性产生了较大的影响，腐蚀性大大增强，同时对微生物繁殖提供了更加有利的条件。目前，国内外对于局部腐蚀形成机理的研究，大部分都认为点蚀形成的原因一是与腐蚀产物膜的不均匀致密有关;二是与流体流动对腐蚀产物膜的破坏有关。在不同流速的作用下，腐蚀产物膜薄弱的地方先出现破损，露出没有腐蚀产物膜保护的基体，这部分将会有较高的腐蚀速率。
2解决办法
2．1水垢的控制
循环水系统中最易生成的是碳酸钙，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，一般采用以下几类法:
(1)从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子。目前常用的软化方法有两种:一是离子交换树脂法，该法适于补充水量小的循环水系统用;二是石灰软化法，即投加石灰。该方法成本低，适于原水(尤其是暂时硬度大的结垢型原水)钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统。
(2)加酸或通入CO2气体，低pH值稳定重碳酸盐。使下列平衡左移。
加酸法目前仍有使用，关键是控制好加酸量，否则酸量过多会加速设备腐蚀。通CO2气体同样应注意控制好pH值，否则循环水通过冷却塔时，由于CO2溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。
(3)投加阻垢剂:在循环水中投加阻垢剂，破坏的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多酸盐、有聚磷酸盐、聚丙烯酸盐等。
2．2悬浮物的控制
(1)对循环水进行预处理
清洗和预膜工作被称为循环水系统化学处理的预处理。对于新系统，主要是清除设备和管道中的碎屑、杂物和尘土以及冷却设备的锈蚀和油污，以便提高预膜效果，减少腐蚀和结垢。对于老系统，主要是清除冷却设备中的垢、黏泥和金属腐蚀产物。循环水系统的预膜是为了提高缓蚀剂的成膜效果，常在循环水系统开车初期投加较高的缓蚀剂量，待成膜后再降低药剂浓度维持补膜。
(2)增大浓缩倍数
在敞开式循环冷却水系统，由于蒸发、风吹，系统中的一部分不含盐分的水会损失掉，导致系统循环水中的各种矿物质和离子浓度越来越大。为了使循环水中的含盐量维持在一定的范围，必须不断地补充新鲜水，排出浓缩水。提高循环冷却水浓缩倍率的途径主要有水质稳定剂处理法、加酸降碱度法、旁流过滤法、补充水石灰处理法、补充水弱酸阳床处理法和补充水反渗透膜法。
(3)投加分散剂
将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中，随水流流动而不沉积，从而减少污垢对传热的影响，部分悬浮物还可随排污排出。
(4)增加旁滤设备
旁滤水处理目的是保持循环水水质，使循环水系统在满足浓缩倍数条件下有效和经济地运行。循环冷却水处理系统设计中有下列情况时，应考虑设置旁滤水处理设施:设定的浓缩倍数超过允许指标;存在外界污染(如空气中飘尘);工艺物料泄漏及其他污染物;需要去除下列杂质的一项或几项的:悬浮物、生物粘泥;含其它有害污染物质和油类污物等。
2．3循环冷却水系统金属腐蚀的控制
循环冷却水系统金属腐蚀的控制方法常用的有以下四种:
(1)添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂，不改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备和对设备表面进行处理，因此使用缓蚀剂是一种经济效益高且适应性较强的金属防护措施。缓蚀剂的作用机理主要有钝化作用和吸附成膜作用两种。钝化作用是指改变金属表面元素的结构及化学性质，从而起到保护作用。吸附成膜是利用缓蚀剂和金属之间的吸附作用，使其沉积在金属表面，形成一层保护膜，阻止腐蚀性介质和金属表面的接触，降低腐蚀速率。
(2)提高循环水的pH值
提高循环水的pH值是使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大且易于钝化，从而控制设备腐蚀。但提高循环水的pH值后，循环水水垢倾向增大、设备腐蚀速度下降，以及导致某些缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决。
(3)选用耐腐蚀材料的换热器
比如聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器，但由于换热效果差，很少使用。
(4)用防腐涂料涂覆，通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH值缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
(5)杜绝设备泄漏,避免氨对冷却水的污染
实践证明,循环水中含有3~5 mg/L的氨对水质影响不大,但是当超过10 mg/L时水质就容易恶化。对所有接触氨的水冷器和氨冷器进行重点监测。氨泄漏严重时应及时停车补漏;但如果在运行中泄漏量减小,可就地排放,以减少对整个水系统的污染。此外可适当加大循环水排污量,增加新鲜水量来降低冷却水中氨量。
避免氨对冷却水的污染,还应加强水源及环境的防范。禁止废氨水向水源的排放,消除一切氨的跑冒滴漏,尽量避免循环冷却水受到氨的污染。
2．4循环冷却水系统微生物的控制
微生物大量繁殖会产生微生物黏泥沉积在换热器管的表面，从而降低工厂产量。流体流动可以供给微生物养分，并移走产生的废物。增加流速可使紧靠生物黏泥的流体层流底层变薄，从而使养分的传递速率及废物的移出速率增大，使生物黏泥增厚。综合考虑流速对腐蚀结垢的影响，循环水的流速宜选择在1．0m/s，此时的瞬时污垢热阻值、沉积率、垢层厚度达到最低值。温度对生物膜的生长也具有很大影响。对循环水系统中的微生物引起的腐蚀、粘泥的控制方法有:选用耐腐蚀设备;控制循环水中的含氧量、PH值、悬浮物和微生物养料等指标;在防腐涂料中添加杀生剂，抑制微生物的生长;采取冷却水水池加盖等措施，防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理，以及颇有前途的噬菌体法等。
3结论
循环冷却水占整个工业用水的80%左右，且对水质要求并不苛刻，将深度处理后的污水回用于冷却水系统具有很大的潜力。在实际应用中需要根据原水水质、循环水量级温升、补水水质和价格、使用循环水的换热器设备材质等实际情况，综合考虑经济效益和环境效益，选择适宜的措施，制定出经济、实用、可行的循环水处理方案。但这些传统的方法，有时不能从根本上解决盐浓缩引起的问题，且投加各种水处理剂的操作复杂、药剂费用高，使循环水浓缩倍数不高，运行管理成本较高，还需要我们进一步的研究和探讨。
参考文献
［1］周菊芬．工业循环冷却水系统旁滤水量的确定［J］．科技创新导报，2011(27)．
［2］徐庆轶．炼油厂污水回用于循环冷却水系统的工业试验研究［J］．工业用水与废水，2011，42(1):32－34．
