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循环水系统智慧运行关键技术及应用

摘要：当今社会，能源短缺已经引起了社会、政府和企业的高度重视，尤其是在高速发展的中国。许多石化、冶金企业也是典型的高能耗企业，降低能耗是为企业提高效率、节约成本，也是企业管理水平的体现。目前我国循环水系统行业还没有指定主管部门和协会，不同厂家的标准差异较大。此外，专业性互动性较低，很少有企业对循环水系统节能进行系统研究，导致使用循环水系统的企业运营成本过高，浪费大量能源。这些问题在现在许多企业也是不可避免的，主要表现在电机效率低、实际输出轴功率低、冷却塔风机转速恒定不变。泵机组整体运行效率低，系统损耗过大。另一方面，随着循环水系统运行，水质变差会造成水垢、污垢、微生物粘泥等附着在管道系统内，影响换热效率等。

关键词:冷却塔风机；节能；变频、飘水率、旁滤器、加药装置、优化运行；

引言

化工、冶金企业生产中存在大量高温设备，需要通过水热交换进行冷却。企业既要保证高温设备的正常运行，又要节约水资源，需要将换热后的水作为循环冷却水循环使用。为了保证循环冷却水的冷却效果，循环冷却塔是重要的冷却设备之一，在工业生产中广泛采用电机驱动风机冷却的形式。许多企业安装的循环冷却塔有几十座甚至上百座，每年耗电量相当巨大。近年来，受国家节能要求和企业精细化发展的影响，各企业越来越重视循环水的节能运行，不少企业对冷却塔、水泵等循环水系统设备进行节能改造。

循环水系统

（一）冷却塔

冷却塔塔体一般由上、中、下组成，其内部构造由上至下为风机、收（除）水器、配水系统、淋水填料、进风窗、底盘（或水池）组成。下面是各部分结构。

1、淋水填料

淋水填料是热水在塔内进行冷却的主要部件，需要冷却的热水经多次溅散成水滴或形成水膜，增加水与空气的接触面积和延长接触时间，促使热水与空气进行热交换，使水得到冷却。

2、配水系统

配水系统的作用是将热水均匀地分布在整个填料上，热水分布是否均匀，对冷却效果影响很大。

3、通风设备

在机械通风冷却塔的上塔体风筒内，设置用电机带动的风机，利用风机转动产生设计的空气流量，以保证足够的空气与水进行热交换，达到冷却效果。

4、空气分配装置

空气分配装置是指进风口、百叶窗及导风板等，目的是引导空气均匀地分布于冷却塔的整个截面上，不使空气在塔内产生不均及涡流、回流等，保证水与空气均匀地接触。

5、通风筒

通风筒的作用是创造良好的空气动力条件，减少通风阻力，把排出冷却塔的湿热空气送入高空，防止或减少湿热空气回流。机械通风冷却塔的通风筒又简称风筒，目前基本上均用玻璃钢制作。风筒式自然通风冷却塔的通风筒，直径大而高起通风和把湿空气送往高空的作用，用钢筋混凝土浇筑而成。

6、除（收）水器

将要排出塔外的湿空气中所携带的水滴，在塔内利用收水器把水滴与空气分离，减少逸出水量的损失和对周围环境的影响。

7、塔体

塔体指冷却塔的外壳体，机械通风冷却塔和风筒式自然通风冷却塔的塔体是封闭的，其作用是起到支承、围护和组织合适的气流功能；开放式冷却塔的塔体沿塔高做成开敞的，使空气自然进入塔内。

8、集水池

设在冷却塔下部，汇集多台塔从淋水填料落下来的冷却水。集水池具有一定的容积，有时还起调节水量的作用。

（二）过滤器（旁滤）

循环水系统过滤器一般采用多介质过滤器、浅层砂过滤器和纤维过滤器，工作原理：利用深层介质，能有效去除颗粒物和降低浊度。若装上特定的滤料，例如活性炭、沸石等，还可以吸附去掉相应的有机物、离子等。系统中的流化装置（底部排水装置）能流化过滤介质，清除被截留在介质上的污染物，并将其排出，得到彻底清洗。

过滤系统的反洗系统有手动和全自动两种方式，分别可通过手动按钮、PLC、压力差进行启动。系统内部有一个计时器，通过这个计时器可以为特定的工艺情况设定最佳反洗时间。通过设计特别的控制器，可以实现集中或远程等高要求的控制。

（三）加药装置

成套加药装置是是由计量泵、溶液箱、控制系统、管路及阀门等组件安装在同一底座上，实现药液溶配、计量投加功能。循环水加药装置有杀菌剂加药装置、缓蚀剂加药装置、调节PH值加酸(碱)装置以及阻垢剂加药装置等。按其形式分两泵两箱、多泵多箱等。通过PLC控制能实现自动加药功能。

二、飘水率

飘水率是冷却塔节水性能的重要指标，飘水率大意味着冷却塔耗水量多。冷却塔的水损失包括三部分：蒸发水量损失、风吹飘水损失以及排污损失。蒸发水量损失是冷却塔不可避免的损失,而排污损失相对来说比较少，节水主要体现在减少飘水损失。飘水率是单位时间内的飘水量(质量流量,单位kg/h)与进塔冷却水流量(质量流量,单位kg/h)之比。安装除水器是减少飘水的措施之一，但同时会增加整塔的阻力,导致能耗上升,降低冷却塔的冷却能力。

飘水率较高时冷却塔的补水量较多,而且已经被冷却的部分水滴被带走会