循环水系统夏季高温运行瓶颈及解决办法

贾楷男++赵冬生++丁毓

[摘 要]夏季随着环境温度的不断升高，我厂循环水供、回水温度也不断升高，导致冷却能力下降，造成夏季高温时段减产现象，本文通过对这些现象的分析，提出有效的温度控制措施。

[关键词]循环水；夏季高温；水温；水质

中图分类号：S718.55+4.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）40-0009-01

1 引言

夏季随着环境温度的不断升高，冷却塔散热能力不足，导致循环水供、回水温度升高，笔者所在工厂每年高温季节都会多次出现循环水泵出口水温接近28℃和大于28℃的现象。这个时候经常导致下游装置由于水温过高，而进行降负荷生产，严重影响了企业的经济效益。

2 夏季高温运行瓶颈问题及现状

现以我厂一套循环水装置为分析样本，该循环水系统拥有4台循环水泵，每台流量为3084m3/h，正常狀态为两开两备，在夏季高温或下游各装置负荷较满的情况，可以达到三开一备的情况。系统采用敞开式冷却系统，冷却塔拥有6台轴流式风机，每台风机的功率为75KW。

现对该循环水下游一套装置2013～2017年的因吸收水温度过高（循环水温度高引起）而产生的波动情况做出统计，表1是环境温度对下游装置的影响，表2是循环水供水温度对下游装置的影响：

由表1和表2可以看出，环境温度和循环水供水温度是影响装置平稳生产的重要因素。而供水温度的影响比环境温度的影响更直接。我们再结合特定日期的天气情况就会发现，有些阴雨天气环境温度并不高，但是由于环境潮湿导致饱和蒸汽压较高，不利于冷却塔蒸发散热，而热量散发不出去，同样会导致循环水温度偏高。

由表2可以计算出当循环水供水温度大于29℃时，对装置造成影响的概率为45%，可见当夏季高温天气时循环水温度偏高，是我厂夏季稳定生产的一大隐患。同时夏季环境温度过高，还会导致循环水浓缩倍数升高、水里细菌和藻类繁殖加快、塔壁滋长青苔等等一系列问题。

3 问题分析

循环水的冷却主要是通过水与空气间的接触，由蒸发、对流、辐射三个过程共同作用，三种散热过程在冷却中所起的作用也不同，炎热的夏季蒸发散热量可达总散热量的90%以上，主要通过冷却塔来进行换热，利用冷却塔中轴流风机产生的空气流量进行换热，夏季往往需要同时开启多个风机，来增加冷空气与热水的接触时间，以保证冷却效果。而在实际生产中，夏季高温期间在循环水场风机全开的情况下，循环水温度依然不能满足正产生产要求，主要原因是环境温度不断升高，当环境温度大于循环水温度时，环境会利用水与空气间的温差向水中传递热量，导致循环水温度过高，达不到下游装置要求的循环水温度。

同时，由于水中含有钙、镁等离子，夏季会通过大量蒸发和飘逸等损失一部分循环水，增加了循环水中离子浓缩效果，水场浓缩倍数会随温度升高。图1是2016年夏季（6月至9月）我厂循环水浓缩倍数的变化情况，图中空白为循环水场化学清洗阶段。浓缩倍数的逐渐增大，导致该系统的含盐量相对增加，就会在换热器及管道表面造成沉积，而形成水垢。水垢产生后造成换热器过水断面减少，传热效率降低，导致一些工艺设备控制温度指标不合格，也是对生产造成影响的一方面因素。

另外，在夏季气温升高就会使藻类在水冷却构筑物与水接触的漏光部位大量繁殖，因为藻类群体的生长，影响了水和空气的流动，而藻类脱落后也将污垢沉淀。除此之外，它们的群体体积很大，阻碍了热传递，同时有机污垢也能引发强烈的腐蚀。所以污垢对循环水的伤害巨大，不仅使传热效率下降，过水断面减少，也加重了腐蚀。极大的影响了冷却水系统的正常运行，进而影响生产甚至会出现严重的事故。

4 解决办法

4.1 加强循环水设备的维护和管理

循环水装置应在入夏前，组织一次对循环水风机、布水器、分水管、冷却塔填料等全面的检修维护，保证冷却塔的冷却效果。在夏季期间加强对循环水换热器的监测，对水冷换热器的进出口温差进行对比分析，以便及时对冷却效果不好的循环水换热器进行反冲洗或离线清洗。

4.2 加强循环水的水质处理

每年进入高温时期前，对循环水系统进行一次集中的化学清洗，彻底对管线及水冷设备进行清洗。进入高温时段后，要加强日常微生物指标控制。时常检查冷却塔、池壁、水池虑网上有没有黏液和藻类等：对监测挂片进行检验，通过外观的检测、腐蚀速度测量和对蚀孔的监控，确定腐蚀循环冷却水系统的腐蚀速率，并定期投加杀菌剂，使冷却水系统中微生物的数量降到最低。

4.3 增大循环水系统排污量

夏季高温时段由于蒸发量过大，循环水浓缩倍数也会相应升高，如前文分析，水中钙、镁离子含量升高后会产生结垢，所以应该在浓缩倍数过高的时段，加大循环水排污量并相应加大新鲜水补水量，将浓缩倍数控制在5～6的范围内。另外，由于新鲜工业水的温度普遍都在20℃以下，通过补充新鲜工业水的方式，可对循环水系统起到一定降温的作用。

4.4 合理分配循环水下游用水量

通过合理调整各岗位和塔器的用水量，提高换热效果，保证换热温差。当环境温度变高时，加大循环水供水量，有时并不能起到降温作用，因为接近总管或泵出口的地方会优先得到水，而远离总管或泵出口的地方却难得到水，冷水无法充分换热，只能使回水温度趋近于供水温度，降低换热温差，并不能实际解决问题。所以合理控制各冷换设备的循环冷却用水，保证夏季换热量不足的部分关键设备的正产运行，是维持循环水供给系统稳定的最有效途径。

4.5 进行技术改造和优化

对循环水系统进行技术改造，可以通过对冷却塔进行改造来增强其能力，具体可以通过改变风机扇叶的直径、角度和叶片数以增加其风量，也可以针对自身实际情况对冷却塔填料和分水器、布水管等进行改造。如果从循环水用户入手，可以考虑对换热器进行改造和工艺优化，增强其换热能力。另外，考虑到环境昼夜温差的变化，可以根据自身条件对部分水泵和风机进行变频改造，通过定压泵和变频泵组合运行的方式满足不同的工况需求，同时还可以达到节约能源的作用。

5 结论

夏季环境温度升高，肯定会给工艺条件造成比较大的影响，这是生产状态发生变化的根本原因，我们通过分析影响循环水温度和水质变化的因素，并结合问题采取相应的措施，就会确保重要生产指标控制的相对稳定，保证整个系统的正常运行。

参考文献

[1] 付荣卿，乔志军等.循环水系统温度升高的原因分析及解决方案.石油化工应用，2013.32（2）.

[2] 王廷非.夏季生产循环水管理之我见.安徽化工，2001.5（2）.

[3] 王兵，李长俊等.管道结垢原因分析及常用除垢方法.油气储运，2008.27（2），59～61.endprint