工业循环冷却水系统的安全与节能设计对策

化工设计通讯　工业生产　第４４卷第４期　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　２０１８年４月　工业循环冷却水系统的安全与节能设计对策　许　泳　（南通醋酸纤维有限公司，江苏南通２２６００１）　摘要：循环水在现代工业中使用广泛，水作为比热容相对较大并且来源丰富价格便宜的降温资源，在工业生产中广泛应　用。以化工企业为例，对其在工业生产过程中的冷却水系统的基本构成和原理进行详细的论述，并且细致分析了当前循环冷却　水系统中安全与节能方面存在的问题，根据目前的现状对相关的设计制定相应的对策，并且根据各项参数指标提出具体的优化　方案。　关键词：工业循环冷却水；安全；节能；对策　中图分类号：ＴＵ９９１．４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００３－６４９０（２０１８）０４　１６７＿ｏ２　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓａｖｉｎｇ　ｏｆ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　Ｃｏｏｌｉｎｇ　Ｗａｔｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｍｏｄｅｍ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｗａｔｅｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌａｒｇｅ　ａｎｄ　ｒｉｃｈ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　ｃｈｅａｐ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｈａｓ　ａｔｔｒａｃｔｅｄ　ｗｉｄｅ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｈｔｅ　ｂａｓｉｃ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｉｎ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｈｔｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｆｏｒｍｕｌａｔｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ，ａｎｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｓｐｅｃｉｉｆｃ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｗａｔｅｒ；ｓａｆｅｔｙ；ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ；Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　１工业循环冷却水系统构成及原理　过以下思路，确保系统运行过程中，使设备的水压相等：首　工业循环冷却水系统由单级双吸式离心泵、冷却塔、风机、　先，调整水头损失，提高设备与设备之间压力的平衡性。其次，　旁滤系统，以及监测换热系统等部分构成。通过离心泵将凉　加大各设备的支管水头损失，确保水压平衡。②冷却塔冷却　水塔池中的水打到生产车间的换热器中，从而给换热器降温，　效果安全思路：通过计算，将冷却水量均匀平摊到各个冷却　然后循环回来的水在泵压作用下流向塔项，再通过横流式和　塔上。优化冷却塔布置。　逆流式冷却塔将其降温，如此循环往复，使水资源在不断冷　３．２工业循环冷却水系统节能设计思路　却过程中实现循环利用　］。　①优化循环系统的节水设计，增加气水比，提高单位循　２工业循环冷却水系统安全与节能问题　环水的使用效率，增强冷却能力。②根据外界环境温度合理　２．１工业循环冷却水系统的安全问题　的调整冷却塔的各项参数，力求实现冷却塔的自动温控，通　通过对化工企业循环水系统的认真调查与分析，发现目　过感知温度来自动调节进水量等参数。③充分利用循环水的　前工业循环水系统主要问题有如下几个方面：①水流过程中，　余热，对反复经过循环系统并且温度达到一定指标的循环水　常会出现水流激荡管壁的现象。造成这种原因主要是水流和压　要充分发挥其自身的作用，提高节水的能力。　力的不平衡以及水在传输过程中法兰的不断阻挡，这与冷却　４具体设计对策　水的流动稳定性密切相关，根本上说是设计缺陷，管线布置　４．１冷却塔　不合理，管径不一造成水流的湍流现象严重，造成设备之间　根据温差对气水比重新进行设定，选择最优化的方案（表　水头的损失和水力的不平衡［２］。②冷却塔的效果效果较差。冷　１），计算冷却塔的具体热力值，在不同的气水比下计算循环　却塔的冷却效果较差，容易导致安全事故，这通常是因为循　系统中填料的性质，通过严格的理论计算得出冷却数，继而　环水系统管线的材料选择不合适以及塔的位置安置的不合理，　计算出冷却水的热力。另外要确定出风吹损失水率（表２）。　导致进水处造成阻碍，出水处水流不均匀，部分冷却塔的受　表１气水比的优化　水量负荷过大，并且水流速度过急，对管壁造成冲击，时间　一久就容易产生安全事故　】。　２．２工业循环冷却水系统的节能问题　目前工业循环水通常是设定固定的参数以后就不再进行　数据的维护，为了保障循环用水的稳定持续可靠的供应，通　塔型　开放式冷却塔　风筒式冷却塔　机械式冷却塔　常是将循环水的冷却效果达到最好，但是冷却的目的是为了　将温度降低，在不同的季节需要不断地进行调整，在冬季，　尤其北方的冬季就不需要将循环水系统中的水量控制在夏季　致的水准，倘若一年四季都采用同样的参数会造成水资源　４．２管路设计与设备选型　一的极大浪费，在不需要的循环水的情况下仍然供应大量的循　合适布置管路路线，对其基本的路线进行规划，尽量设　环水，导致资源浪费的产生，同时，冷却塔内的气水分配系　计同程系统，同时在管材设计中要选择耐受冲击并且能够耐　数不均也会造成能耗较高的问题，循环水不能发挥其最大的　受热胀冷缩的材料，多采用无缝钢管和镀锌管，值得注意的　作用，反而白白地浪费水源。　是要根据换热的要求及时选取合适的流量，根据管径的尺寸　３工业循环冷却水系统安全与节能设计对策　以及自身的需求筛选出最为经济合理的管径。　３．１工业循环冷却水系统安全设计思路　５结论　①水力不平衡问题的安全设计思路：在同一系统中，通　化工企业中循环水的用量巨大，但是目前在循环水的利　常采用同一水泵加压，因此，各个设备最初压力相同，可通　用方面存在瑕疵，尤其在安全和节水方面远远不够，这对节　水问题提出跳战。应该通过合理设置管线控制流量的方式来　收稿日期：２０１８－０３－０３　缓解水资源浪费的问题，工业循环冷却水系统的安全与节能　作者简介：许泳（１９８９一），男，江苏南通人，助理工程师，主要研　效果，与化工厂经济效益息息相关，化工厂应深入分析系统　究方向为化学工程。　（下转第２２８页）　·１６７·　第４４卷第４期　２０１８年４月　钻井完井　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　化工设计通讯　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　的因素，再选择合适的０型圈的压缩率。　泄漏问题通常是因安装不到位引起的。在０型圈安装过　程中不允许出现Ｏ型圈被划伤，及０型圈被扭曲等情况，且　要保证安装位置。装配时，对装配表面进行润滑，将密封沟槽、　密封接触面须清理干净。而实际，因高压管系处在复杂的往　复振动工况中，０型圈的偏移会直接影响密封效果，导致泄漏　故障。在现场安装操作中，因管道的各种复杂位置，安装空　间有限，管系自重大，安装人员很难保证０型圈安装的质量　可靠。据此推断这种。型圈的密封形式，不适合在高压往复　振动工况中的使用。　进一步分析，通过对５寸由壬的结构分析，该型由壬公头　与母头之间螺纹连接扣型采用美制梯形螺纹ＡＣＭＥ。由壬螺　帽上用到的扣型为一般用途ＡＣＭＥ螺纹。一般用途螺纹有三　个等级一一２Ｇ、３Ｇ和４Ｇ。这种螺纹依靠螺纹牙侧来保持对中。　在内、外螺纹的大径留有有限的间隙，以便靠大径的支撑来　保持（内、外螺纹）的轴线近似在直线上，防止在螺纹牙侧　处发生卡死。在本次故障中的由壬采用的螺纹规格为６　１／４”．４　ＡＣＭＥ．２Ｇ的美制梯形螺纹，由于该螺纹的螺纹升角与当量摩　擦角的差值较ＮＰＴ螺纹的大，故其自锁性较通常所用的ＮＰＴ　螺纹要差，在往复振动的工况中，可能出现松动，导致由壬　公头与母头之间产生活动间隙，导致金属密封失效；进而引　起０型圈在管内高压介质的作用下的变形，当活动间隙过大，　导致Ｏ型圈弹性变形不足以弥补间隙时，即会出现Ｏ型圈断　裂、金属密封被刺穿，引起泄漏故障。　综上分析，推断：根据现场复杂的工况，震动较大，５寸　ＦＩＧ１００２由壬不适用于高震动的工况环境，容易因震动，导　致由壬螺母松动，导致公母由壬分离，密封圈不贴紧密封面，　压力泄漏，导致由壬密封面、密封圈损坏等结果。因此，建　议高压管线尽可能使用硬管线连接，选用４寸ＦＩＧ１５０２由壬形　式与５寸２３．５ＴＨＫ管线配合，替代５寸ＦＩＧ１００２由壬。　参考文献　【１］ＡＳＭＥ　Ｂ１．５～ｌ９９７（Ｒ２００４）爱克母（ＡＣＭＥ）螺纹［ｓ］．　［２】ＡＳＭＥ　Ｂ３１．３—２Ｏ０４工艺管道［Ｓ］．　［３】胡继栋．Ｏ型密封圈的设计与应用［Ｊ］．华北石油设计，１９９８，（４）：　１７—２１．　［４］姜继海，胡志栋．Ｏ型密封圈在使用中的失效和解决措施［ｃ］．２００１　上海ＰＴＣ展览会技术报告会论文，２００１，Ｉ卷：３０．　［５］５李猛，徐虹，王艳华，等．化工设备的管道和连接进展［Ｊ１．黑龙江　科学，２０１２，３（２）：２９—３７．　（上接第１６６页）　参考文献　［１］王领，汤湛，王俏．滴眼剂的抑菌增效研究进展［Ｊ］．中国新药与临　床杂志，２０１７，３６（１２）：６９３—７００．　［２］刘晓伟，刘邦国，张凤俊．单剂量滴眼液的分析与应用现状［Ｊ］．中　国执业药师，２０１６，１３（６）：３１—３４．　［３］胡士高，窦颖辉，罗京京，等．浅谈滴眼剂生产车间的工艺设计要　求［Ｊ］．机电信息，２０１５，（２３）：４４—４７．　（上接第１６７页）　参考文献　［１】王锋．工业循环冷却水系统安全与节能设计对策［Ｄ】．西安建筑科技　存在的问题，根据自身需求，对系统参数以及设备等进行优　大学，２０１５．　化，提高系统运行的稳定性、安全性及节能性。　（上接第１９８页）　理工程中的应用［Ｊ１＿水电能源科学，２０１６，３４（０７）：１６７－１７０．　参考文献　［１］黄小群．多方位生态修复技术在河道水环境治理工程中的应用［Ｊ］．　江西化工，２０１７，（０６）：４４—４５．　【３］庞雨欣．农村水环境污染现状与治理方法的分析［Ｊｌ＿中国高新区　２０１６，１０（０１）：９６—９８．　［２］苗伟波，邹剑，刘国庆，等．多方位生态修复技术在河道水环境治　（上接第１９９页）　［１】金沁，张良璞，吴缨．中小城镇生活垃圾填埋场地下水环境质量评　价研究［Ｊ］．环境科学与管理，２０１６，（１）：１８１—１８４．　基于此，为了落实环境保护，要做好项目环境影响评价，充　［２］李菲菲，孙耀明．生活垃圾填埋场的环境影响后评价研究［Ｊ］ｌ资源　分反映建设项目的环保情况。　节约与环保，２０１６，（１）：１６９．　参考文献　（上接第２０１页）　测水平，改善我国的生态环境。　３结束语　参考文献　Ｊ／ＯＬ］．中国战　环境监测对于环境保护工作的开展来说有着重要作用。在　【１］桑文帅．分析环境检测技术的应用现状及发展前景［略新兴产业，２０１８，１（０２）：１．　进行环境监测时，要对监测过程中涉及到的生产性要点进行　２］王飞．浅析现代仪器分析技术在环境监测中的应用［Ｊ］．科技资讯，　合理分析，增加相关工作人员对环境监测的了解。此外，在　［２０１５，１３（２１）：８１．８３＋８５．　环境监测过程中，还要加强对生产方式的创新，提升环境监　·２２８·