循环冷却水系统的节能技术优化探讨

赵玮 侯毅 冉学良

摘 要：水资源对于我们的日常生活起着非常重要的作用，维持着人们的正常起居。另一方面，水也是一种比热容大的资源，在工业生产领域有着自己的应用空间。在现代工业的领域范围内，循环水应用非常广泛。本文将以工业生产企业作为例子，对工业领域的冷却水系统进行分析，针对现阶段的循环冷却水系统中的安全与节能技术以及制定出最佳的对策进行详细的阐述。

关键词：工业生产；循环水；冷却水系统；安全与节能技术

在进行工业生产的过程中，生产的设备会造成能源的消耗导致出现很多的热量，这些热量使得生产的设备温度逐渐变高，这时候就需要对设备进行循环冷却操作，从而保证工作人员与生产的设备处在安全的环境之下。这个冷却操作就需要用到循环冷却水系统。但是现阶段环境下，很多的工厂在进行生产的运行中，它们的设备基本是根据需要进行生产作业，而不是全天候的不间断运行工作，这就造成工厂在进行生产时的设备以及对冷却水的需求量就存在着差异与不同。一旦循环冷却水系统在进行设计的过程中出现了使用不当、设计不合理等问题的发生，就会直接造成对能源的浪费。这就需要我们的设计人员能够结合新型工业的发展道路，对能源能够做到充分的有效利用，更高程度的提升对循环冷却水系统的技术，在满足系统符合冷却的功能前提下，对能源也进行节约，最终实现生产与生态环保双赢的效果。

一、循环冷却水系统构成内容以及运行原理

循环冷却水系统主要是由监测换热系统、单级双吸式离心泵、冷却塔、风机、旁滤系统几个部分组成，整个系统的流程是将凉水塔池内的水通过离心泵打到生产的换热器中，这样就能够为换热器进行有效的降温作用，之后循环的水就通过泵流向了塔顶的位置，之后以横流以及逆流的冷却塔对换热器进行降温，这样进行不断地循环降温，水就形成了循环的冷却效果。

二、传统循环冷却水系统的技术应用问题

在对传统的循环冷却水系统进行节能设计的过程中，如果因为设计技术不合理等原因造成严重的浪费问题，就需要进行及时的优化改良。

（一）系统终端高差偏大

当化工企业的循环冷却水系统在进行生产的过程中，始终会遇到一个问题，那就是循环水供水高程不足，高程不足一般都与系统的工艺设计有着紧密的关系。譬如，对于一般的冷却塔它的实际标高是46m左右，但是系统的设计高程标高却为35m，这样一个强大的偏差就会使得循环冷却水系统在进行运行的过程中出现不利终端的情况发生。因此，如果在进行生产的时候，选择关闭冷却塔就会对塔阀的阀门造成蹩压，但是如果对水泵的输出扬程进行强行提高，输配管网的压力就会长期停留在一个高水平之上，直接导致水泵输出扬程浪费。

（二）管网水力不平衡

传统的循环冷却水系统在进行水路设计的时候一般都会设计的很复杂，且对系统终端需求非常多样化，这样的设计方式就会导致管网对的整体水力会出现不平衡的情况发生。譬如说，当循环水系统在一些时间段内进行换热器过流，就有可能会发生换热器欠流的情况，直接就会出现循环的水流量没有办法进行合理的分配，导致资源浪费。

（三）泵站供给量持续调控能力不强

传统的循环冷却水系统在运行的时候，自身会有很大的工艺负荷，当运行作业的过程中系统不仅要承受负荷的压力还要对环境的温度变化进行适应，当仅仅只是依靠水泵的台数来进行调节的话，就没有办法对循环冷却水系统中出现的连续循环供水的水量，进行及时有效的调节与控制，间接性的导致本组的系统能耗量太大，出现极大的成本浪费现象。

三、循环冷却水系统的节能技术

（一）参数优化

根据整个的系统设备功能消耗的数据分析来看，循环水泵以及风机是最耗能的两个部件，而且这两大部件对于在流量设计以及扬程方面的耗能非常关键。同时，水、隔离层、空气以及填料之间也会因为相互受到影响而决定耗能的消耗。结合循环系统的工作原理来进行分析得出，将气水比的比例进行固定，然后对空气干球的温度以及换热器的面积进行提升后，水与气之间进行蒸发以及接触的传热量就都会获得增长；如果对气水比以及空气干球的温度同时进行固定，生产所需要的空气与循环的水量就会随之减少，这样整体的运行耗能也在发生降低的改变，整体的成本得到降低与节约。这就意味着，在进行生产的过程中，要根据实际生产的需求来找寻最佳的一个负荷与耗能的平衡点支撑，然后以数学模型来进行条件的优化设置，就能够得到最合理的一个参数。

（二）热泵技术

热泵是在最近几年来才被逐步应用起来的一种节能技术，它主要是将热量通过对高位能的有效利用从低到高进行热源流向的节能装置，因为自身使用的是可再生的清洁能源，在使用的过程中能够有效的进行节能环保导向。很多的一些企业譬如钢铁制造企业在进行炼铁、热轧等生产工作的时候就需要利用循环冷却水的技术，直接为热泵技术的使用奠定基础。一般情况下，水的温度在冬季为12-22℃，整体温度比空气的温度要高一些，如此一来，水源热泵机组就可以充分利用好这个温差效果，来对热泵循环进行蒸发与供暖能力的功能提升。到了夏天的时候，水的温度一般都在18-35℃，这时候的温度会比空气的温度低很多，导致冷凝的温度进行了降低，此时的冷却效果要比冷却塔的效果好的多，从而对机组的运行效率进行了提高。通过四季环境温度的变化对比显示，热泵技术无论在哪个季节都能夠依据自身温差实现节能环保的功效。

（三）变频调速技术

在进行节能环保的技术改造过程中，对于变频调速技术的应用，直接减少了设备发生故障的频率，对能源进行了有效的节约。在进行变频调速技术操作，主要就是通过变频来控制循环水泵电机以及冷却塔风机，以此来调整水泵以及冷却塔的运行情况。具体的操作过程就是，第一步，对PLC程序进行设计工作，即对水温度以及电机电流进行两者之间的参数模型比例关系的建立，就可以对参数进行控制、比较以及显示功能；第二步，结合PLC来进行相关的数据运算，通过查看温度的变化来对变频器输出进行调节，这样就可以进行人工指令的设计，来进行温度的选择控制。这些基本的参数，能够在不一样的水温、季节的变化之下，对动力设备进行调节，来改变设备的运行状态，这样就可以确保设备在各种负荷之下都能够进行冷却工作。

（四）余热利用

在进行循环冷却水的运行时，当冷冻机的温度降低到32℃的时候，就会有一些冷凝热在没有进行合理的利用就被从冷却塔中给排出去。因此，如果能够对这些冷凝对的余热进行有效的利用之后，也能够起到很大的节能作用。对冷却水的余热进行充分利用，一般有两种方法，一种为直接法，即通过对热交换器的增加设置将冷却水的热量进行交换出去；另外一种是间接法，即专门增加一个热回收冷凝器，从冷凝器中分割一部分添加制冷剂，然后将热量进行释放，释放出的热量就通过冷却水进行释放，无论是哪一种方法，都能够对热量的余热进行很好的利用与回收作用。

结束语：

在进行化工生产的过程中，因为对循环水的使用数量非常大，就需要对它的系统节能技术进行不断的设计与优化，才能够使水系统循环水得到最大的功能发挥。工业企业要对水系统中所存在的问题结合系统的参数进行深入的分析，通过建立PLC变频控制程序，并同时充分运用热泵技术、余热回收利用技术等对循环冷却水的系统进行节能化改造，全面提升循环水系统运行的安全、稳定与节能。

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