1.概述

鋼(gang)鐵企業煉鐵、煉鋼(gang)、連鑄、熱軋、制氧、自備電廠(chang)等各(ge)單元(yuan)均有大(da)(da)量(liang)(liang)的(de)工(gong)(gong)業循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)用(yong)(yong)戶，工(gong)(gong)業循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)如同主(zhu)工(gong)(gong)藝生(sheng)產的(de)生(sheng)命線，對于正常(chang)的(de)生(sheng)產和維護設(she)備的(de)安全起(qi)著至(zhi)關重要(yao)的(de)作用(yong)(yong)。工(gong)(gong)業循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)具有系(xi)(xi)(xi)統(tong)復雜、用(yong)(yong)戶多、水(shui)(shui)量(liang)(liang)大(da)(da)、循(xun)環(huan)水(shui)(shui)介(jie)質(zhi)種類多等特點。循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)能耗也極(ji)高，用(yong)(yong)電負荷約占整個單元(yuan)項(xiang)目用(yong)(yong)電量(liang)(liang)的(de)20~30%，大(da)(da)型(xing)鋼(gang)鐵聯合企業單元(yuan)內(nei)循(xun)環(huan)冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)能耗可達數千(qian)甚至(zhi)上萬(wan)千(qian)瓦的(de)電量(liang)(liang)。

 在工業(ye)(ye)循環冷卻水(shui)(shui)系統設(she)計過程(cheng)中，貫徹節(jie)能措(cuo)施(shi)，開展(zhan)節(jie)能設(she)計，降(jiang)低水(shui)(shui)系統的電耗(hao)，將有助于控制整個項(xiang)目(mu)的能耗(hao)，對(dui)于節(jie)能減排有積極(ji)的意(yi)義。本文(wen)就(jiu)如何進行鋼鐵企(qi)業(ye)(ye)工業(ye)(ye)循環冷卻水(shui)(shui)系統的節(jie)能設(she)計展(zhan)開討論，可(ke)作為實際工程(cheng)的借鑒和參考(kao)。

2.工業(ye)循環冷卻(que)水系(xi)統的分類(lei)和組成(cheng)

按循(xun)環水(shui)介質分(fen)類，鋼鐵企業(ye)工(gong)業(ye)循(xun)環冷卻水(shui)系(xi)(xi)統(tong)通常可分(fen)為以下(xia)幾類：純水(shui)(或軟水(shui))密閉式循(xun)環水(shui)處理(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)、敞開式工(gong)業(ye)凈循(xun)環水(shui)處理(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)、濁(zhuo)循(xun)環水(shui)處理(li)(li)系(xi)(xi)統(tong)等。

2.1純水(或(huo)軟(ruan)水)密(mi)閉式(shi)循(xun)環水系統

純(chun)水(shui)(或(huo)軟水(shui))密閉式(shi)循(xun)環水(shui)系統常(chang)用于(yu)關鍵設備的間接冷卻。純(chun)水(shui)(或(huo)軟水(shui))密閉式(shi)循(xun)環水(shui)系統內循(xun)環水(shui)基(ji)本與(yu)外界隔絕，以確保水(shui)質(zhi)。

常用的純水(或軟水)密閉式循環(huan)水系(xi)統的工藝流(liu)程如下：

? 水處理(li)站(zhan)循環(huan)供水泵(beng)出水→工藝(yi)設(she)備→板(ban)式(shi)換熱器(qi)→回(hui)水至水處理(li)站(zhan)循環(huan)供水泵(beng);

? 水(shui)處理站(zhan)循環供(gong)水(shui)泵(beng)出水(shui)→工藝設備→蒸發空冷器→回水(shui)至(zhi)水(shui)處理站(zhan)循環供(gong)水(shui)泵(beng)。

2.2敞開式工業凈循環(huan)水系統

敞(chang)開(kai)式(shi)(shi)工業(ye)凈(jing)循(xun)環(huan)水系統常用于一般設備的間接冷卻(que)及作為(wei)換熱器的冷媒(mei)水。工業(ye)凈(jing)循(xun)環(huan)水系統為(wei)敞(chang)開(kai)式(shi)(shi)系統，也是最常見的循(xun)環(huan)水系統。

工業(ye)凈循環水系(xi)統常用的工藝流程為：

? 水(shui)(shui)處理站循(xun)環(huan)供水(shui)(shui)泵(beng)出水(shui)(shui)→自清洗過濾器→工藝(yi)設備→冷(leng)卻塔→冷(leng)水(shui)(shui)池→水(shui)(shui)處理站循(xun)環(huan)供水(shui)(shui)泵(beng)吸水(shui)(shui);

? 換熱器(qi)冷媒水(shui)出水(shui)(溫度升(sheng)高)→冷卻塔(ta)→冷水(shui)池→換熱器(qi)循環供水(shui)泵→自清洗過濾(lv)器(qi)→換熱器(qi)冷媒水(shui)進水(shui)。

2.3濁(zhuo)循環水系統

濁循環水系統常用于冶(ye)金行業(ye)的煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋(ya)等單元的煤氣清洗(xi)、沖渣、火焰切割(ge)、噴霧冷卻(que)、淬(cui)火冷卻(que)、精(jing)煉除(chu)塵等。

濁循環水(shui)系統常用的工藝流(liu)程如下。

? 煤氣清洗(xi)濁循環水(shui)：廢水(shui)→高(gao)架流槽→粗顆(ke)粒(li)分離器→輻(fu)流式沉淀池→熱水(shui)池→冷卻塔(ta)→冷水(shui)池→回水(shui)至用戶;

? 沖(chong)(chong)渣濁循環(huan)水(shui)(shui)：沖(chong)(chong)渣水(shui)(shui)→鐵皮溝→旋流池→平(ping)流沉(chen)淀(dian)池(帶撇油裝置)→高速(su)過濾(lv)器→冷卻塔→冷水(shui)(shui)池→回水(shui)(shui)至用戶;

? 淬(cui)火冷(leng)卻濁循(xun)環水(shui)：用戶(hu)回(hui)水(shui)→鐵皮(pi)溝(gou)→熱水(shui)池→部分水(shui)過濾(lv)→部分水(shui)上冷(leng)卻塔→冷(leng)水(shui)池→與(yu)未冷(leng)卻、過濾(lv)的水(shui)混(hun)合→回(hui)水(shui)至用戶(hu);

? 火焰切割(ge)與噴(pen)霧冷卻(que)濁循環水(shui)：用(yong)戶回(hui)水(shui)→鐵皮溝→旋流池(chi)→平流沉淀池(chi)(帶撇油(you)裝置(zhi))或化學除油(you)沉淀器→熱水(shui)池(chi)→冷卻(que)塔→冷水(shui)池(chi)→高速過濾器→回(hui)水(shui)至(zhi)用(yong)戶;

? 精煉(lian)除塵濁循環水(shui)(shui)：用戶回水(shui)(shui)→熱井罐或熱水(shui)(shui)池(chi)(chi)→混合池(chi)(chi)→反應池(chi)(chi)→平流沉(chen)淀(dian)池(chi)(chi)(或斜(xie)板沉(chen)淀(dian)池(chi)(chi))→熱水(shui)(shui)池(chi)(chi)→冷卻塔→冷水(shui)(shui)池(chi)(chi)→回水(shui)(shui)至(zhi)用戶

3.工業循(xun)環冷卻水系統能耗的(de)組成

從上述各種(zhong)工業(ye)(ye)循環冷(leng)卻(que)水(shui)系統流(liu)程分析來看(kan)，工業(ye)(ye)循環冷(leng)卻(que)水(shui)系統的能耗(hao)由以下幾部分組成：水(shui)量(liang)能耗(hao)、水(shui)壓能耗(hao)、用(yong)水(shui)方式能耗(hao)、熱量(liang)能耗(hao)、距離能耗(hao)和(he)水(shui)力不平(ping)衡能耗(hao)等。

3.1水量能耗(hao)

無論對于密閉式循(xun)環(huan)(huan)水系統、敞開式工業凈循(xun)環(huan)(huan)水系統還是濁循(xun)環(huan)(huan)水系統，工藝設(she)備(bei)用戶(hu)都需要(yao)大(da)量(liang)的循(xun)環(huan)(huan)冷卻水，要(yao)供水則必(bi)須供電，用戶(hu)多、水量(liang)大(da)則用電需求量(liang)大(da)，也(ye)意(yi)味(wei)著(zhu)能耗(hao)高，擁護(hu)少(shao)、水量(liang)小(xiao)則用電需求量(liang)小(xiao)，也(ye)意(yi)味(wei)著(zhu)能耗(hao)小(xiao)。

3.2水壓能耗

密閉式(shi)循環(huan)水系統、敞開(kai)式(shi)工(gong)業凈循環(huan)水系統或是濁循環(huan)水系統，不同的(de)工(gong)藝設備用戶(hu)，其用水水壓(ya)要求(qiu)也(ye)不同，壓(ya)力要求(qiu)高則能耗高，壓(ya)力要求(qiu)低則能耗低。

就(jiu)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)能耗而言(yan)，密閉式循(xun)(xun)環水(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)(tong)所須(xu)增加的水(shui)(shui)(shui)壓(ya)用(yong)(yong)于補(bu)償(chang)整個管網(wang)系(xi)統(tong)(tong)水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失(shi)(shi)(包括設(she)備、管路(lu)、閥門等的水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失(shi)(shi));而敞開(kai)式工業凈循(xun)(xun)環水(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)(tong)和濁(zhuo)循(xun)(xun)環水(shui)(shui)(shui)系(xi)統(tong)(tong)存(cun)在泄壓(ya)點，供水(shui)(shui)(shui)壓(ya)力根據用(yong)(yong)戶(hu)要(yao)求并(bing)計(ji)算沿程管路(lu)的水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失(shi)(shi)而定。

敞開式工(gong)業(ye)(ye)凈(jing)循環(huan)水(shui)系統(tong)雖然在車間(jian)工(gong)藝(yi)設備用戶(hu)處是閉路(lu)管網，但(dan)到了水(shui)處理站有冷卻(que)塔，冷卻(que)塔就(jiu)是敞開式工(gong)業(ye)(ye)凈(jing)循環(huan)水(shui)系統(tong)的(de)泄(xie)壓點。濁循環(huan)水(shui)系統(tong)通(tong)常在工(gong)藝(yi)設備處就(jiu)是泄(xie)壓點，因為濁循環(huan)水(shui)一般是用來直接冷卻(que)工(gong)藝(yi)設備或沖洗用的(de)，必然泄(xie)壓。

所以，就水(shui)(shui)壓(ya)能耗而言，由于(yu)敞(chang)(chang)開(kai)式(shi)工業凈循(xun)(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)和濁循(xun)(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)都(dou)存在泄(xie)壓(ya)泄(xie)能，因(yin)此密閉式(shi)循(xun)(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)的水(shui)(shui)壓(ya)能耗要遠(yuan)低(di)于(yu)敞(chang)(chang)開(kai)式(shi)工業凈循(xun)(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)和濁循(xun)(xun)環(huan)(huan)水(shui)(shui)系統(tong)(tong)。

 另外，在考慮(lv)水(shui)(shui)壓能(neng)耗時(shi)，不僅要考慮(lv)供水(shui)(shui)壓力的因素，也同時(shi)要考慮(lv)壓力回水(shui)(shui)這(zhe)一因素。對于循環水(shui)(shui)系(xi)統而言，有供水(shui)(shui)則必有回水(shui)(shui)。回水(shui)(shui)的壓力必須能(neng)滿足(zu)從(cong)主工藝單元車(che)間回水(shui)(shui)至循環水(shui)(shui)處理站。

3.3用(yong)水方式能耗

用(yong)(yong)水(shui)(shui)方式能耗主要體現在用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)上(shang)。用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)分為連續用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)和間斷用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)。連續用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)用(yong)(yong)電量一(yi)定高于間斷用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)，連續用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)能耗也一(yi)定高于間斷用(yong)(yong)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)度(du)(du)能耗。

3.4熱量能耗

工業(ye)循環冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水，特別是(shi)閉式循環冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水系統和(he)敞開式工業(ye)凈循環水系統，其主要(yao)作(zuo)用是(shi)帶走(zou)在生產(chan)過(guo)程中由工藝(yi)設備所產(chan)生的(de)(de)(de)大量熱(re)量、冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)設備。對于(yu)工業(ye)循環冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)水系統而(er)言(yan)，帶走(zou)熱(re)量的(de)(de)(de)主要(yao)途徑是(shi)換熱(re)器(qi)、蒸發空冷(leng)(leng)(leng)器(qi)或(huo)是(shi)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔，如果(guo)采(cai)用換熱(re)器(qi)作(zuo)為間(jian)接冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)的(de)(de)(de)手段，其最后起冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)作(zuo)用的(de)(de)(de)還(huan)是(shi)冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)塔。

冷(leng)(leng)卻(que)塔與蒸發空冷(leng)(leng)器要實現熱量在(zai)循(xun)環水(shui)系統(tong)(tong)與大(da)(da)氣(qi)之間的(de)交(jiao)換(huan)，勢必也要消(xiao)耗(hao)電力、消(xiao)耗(hao)能(neng)量。循(xun)環水(shui)系統(tong)(tong)供回水(shui)溫(wen)差越大(da)(da)，需要交(jiao)換(huan)的(de)熱量就越大(da)(da)，風機(ji)的(de)電耗(hao)也越大(da)(da)，能(neng)耗(hao)就越高。另(ling)外，如果用(yong)戶(hu)要求的(de)水(shui)溫(wen)越低，也會直(zhi)接導致冷(leng)(leng)卻(que)塔或蒸發空冷(leng)(leng)器用(yong)電量的(de)增大(da)(da)和(he)能(neng)耗(hao)的(de)上升。

3.5距離能(neng)耗

距(ju)離(li)能(neng)(neng)耗主要是指水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理站(zhan)與主體(ti)工(gong)藝單元(yuan)車間之(zhi)間的管(guan)(guan)道距(ju)離(li)所產生(sheng)的水(shui)(shui)(shui)(shui)頭損失(shi)。供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)回水(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)路短，管(guan)(guan)道的水(shui)(shui)(shui)(shui)頭損失(shi)就小(xiao)，可以適(shi)當的降低供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)泵的電機功率，在長(chang)期的運行中可節約能(neng)(neng)源，以一座循(xun)環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)量為(wei)10000m3/h的工(gong)業(ye)凈循(xun)環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理站(zhan)為(wei)例，每縮短100m的供(gong)回水(shui)(shui)(shui)(shui)管(guan)(guan)路，約可節約用電40kW左右。

3.6水力不平衡能(neng)耗

鋼鐵企業(ye)工(gong)業(ye)循環(huan)冷卻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統復雜、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量大(da)、用(yong)(yong)戶多且分(fen)散，用(yong)(yong)戶位置的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)低、用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量的(de)(de)(de)(de)大(da)小(xiao)也(ye)(ye)往往不(bu)同(tong)，在調試和生(sheng)產(chan)運行過程中，各用(yong)(yong)戶之間水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)平(ping)衡(heng)(heng)的(de)(de)(de)(de)現象時(shi)有(you)發生(sheng)。有(you)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝設(she)備用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)點(dian)的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量和供水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓力(li)要求始終偏小(xiao)得不(bu)到滿足，通常采取以下措(cuo)施(shi)來(lai)應(ying)對：①局部用(yong)(yong)戶前增(zeng)(zeng)設(she)新(xin)的(de)(de)(de)(de)加壓泵場提(ti)高(gao)(gao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓，如果直接從管(guan)(guan)網抽(chou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)則要求是(shi)(shi)(shi)被(bei)抽(chou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)總管(guan)(guan)管(guan)(guan)徑足夠大(da)，不(bu)影響附近用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)(de)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，如果是(shi)(shi)(shi)增(zeng)(zeng)設(she)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)池，勢必增(zeng)(zeng)加額外動(dong)能，同(tong)時(shi)也(ye)(ye)增(zeng)(zeng)加了(le)土建(jian)的(de)(de)(de)(de)投(tou)資;②在整個循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統中增(zeng)(zeng)加總循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量和水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓。但這些都只(zhi)是(shi)(shi)(shi)掩(yan)蓋水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)平(ping)衡(heng)(heng)并沒有(you)真正解決(jue)問題。有(you)的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝設(she)備用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)點(dian)剩余水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)頭過多，在大(da)量泄(xie)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)或處于超(chao)壓狀態，只(zhi)能在管(guan)(guan)網上增(zeng)(zeng)設(she)減壓節流措(cuo)施(shi)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)平(ping)衡(heng)(heng)不(bu)僅造(zao)成了(le)循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統內部的(de)(de)(de)(de)混亂，影響生(sheng)產(chan)，也(ye)(ye)大(da)量浪(lang)費了(le)能源，這就是(shi)(shi)(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)平(ping)衡(heng)(heng)能耗。

4.節能設(she)計措(cuo)施

要(yao)實施(shi)循(xun)環(huan)(huan)冷卻水系統(tong)的節能(neng)，就要(yao)針對上述工(gong)業循(xun)環(huan)(huan)冷卻水系統(tong)的能(neng)耗(hao)組成進(jin)行分析，對于各種能(neng)耗(hao)提出合理的節能(neng)建(jian)議和(he)措(cuo)施(shi)，具體如下。

4.1水(shui)量能耗(hao)

通(tong)(tong)常，鋼鐵企業(ye)工業(ye)循(xun)環冷卻(que)水系統的(de)(de)循(xun)環水量(liang)是(shi)通(tong)(tong)過匯總(zong)各工藝設備所需求(qiu)的(de)(de)水量(liang)而成的(de)(de)。從表(biao)面看，水量(liang)似(si)乎是(shi)確(que)定的(de)(de)和唯一的(de)(de)，但實際(ji)上完全可以通(tong)(tong)過合(he)理的(de)(de)技術分析，控制(zhi)循(xun)環水量(liang)，降低水量(liang)能耗。

首先，對于(yu)(yu)各工藝(yi)設備(bei)用(yong)戶而言，循(xun)環(huan)水(shui)(shui)(shui)的主(zhu)要(yao)(yao)目的是(shi)為(wei)了(le)帶(dai)(dai)走熱量(liang)、冷卻設備(bei)。各工藝(yi)設備(bei)擁護(hu)所(suo)控制(zhi)的主(zhu)要(yao)(yao)指(zhi)標也(ye)是(shi)溫(wen)度，特別是(shi)進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)。設定(ding)(ding)由循(xun)環(huan)冷卻水(shui)(shui)(shui)系統所(suo)須帶(dai)(dai)走的熱量(liang)為(wei)W，進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)為(wei)t1，出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)為(wei)t2，循(xun)環(huan)水(shui)(shui)(shui)量(liang)為(wei)Q，水(shui)(shui)(shui)的比熱為(wei)γ，則W=Q·γ·(t2-t1)。熱量(liang)W是(shi)在工藝(yi)設備(bei)生(sheng)產過(guo)程中(zhong)產生(sheng)的，一般是(shi)確定(ding)(ding)值，進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)由于(yu)(yu)有較為(wei)嚴格的限定(ding)(ding)，也(ye)是(shi)確定(ding)(ding)的。如果能(neng)(neng)提高出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)溫(wen)，則可以降低循(xun)環(huan)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)量(liang)，從(cong)而達(da)到降低水(shui)(shui)(shui)量(liang)能(neng)(neng)耗的目的。如將(jiang)工藝(yi)設備(bei)用(yong)戶的進(jin)出水(shui)(shui)(shui)溫(wen)差由10℃提高到15℃，可使(shi)循(xun)環(huan)水(shui)(shui)(shui)量(liang)降低1/3。

 當(dang)然(ran)，提(ti)高了工藝設備的(de)出水溫度勢必增加后(hou)續冷卻塔(ta)或是蒸發空(kong)冷器的(de)進水溫度，造成(cheng)熱(re)量能(neng)耗的(de)上(shang)升，這(zhe)一點在后(hou)文(wen)再做相(xiang)關(guan)討論(lun)。

4.2水壓能耗

水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓能(neng)耗包括(kuo)供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓能(neng)耗和回水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓能(neng)耗。一般循環(huan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系統的(de)類型是根(gen)據用戶(hu)(hu)的(de)重(zhong)要程度和用戶(hu)(hu)對供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質的(de)要求(qiu)確定的(de)。供(gong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓力也是根(gen)據用戶(hu)(hu)的(de)需求(qiu)確定的(de)。因(yin)此(ci)降低水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓能(neng)耗最為關鍵之處(chu)理在于如何處(chu)理好(hao)回水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓能(neng)耗的(de)問題。

對于密閉式循環(huan)水(shui)(shui)(shui)系統和(he)敞開式工業凈(jing)循環(huan)水(shui)(shui)(shui)系統而言，回水(shui)(shui)(shui)壓(ya)力即供(gong)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)力扣除工藝(yi)設備的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)頭損失后(hou)的(de)(de)余壓(ya)，只(zhi)要(yao)(yao)計算準(zhun)確(que)(que)，確(que)(que)定了合理的(de)(de)供(gong)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)力也就(jiu)確(que)(que)定了回水(shui)(shui)(shui)壓(ya)力了。但對于濁循環(huan)水(shui)(shui)(shui)系統而言，情況就(jiu)較(jiao)為復雜了。濁循環(huan)水(shui)(shui)(shui)主(zhu)要(yao)(yao)用于設備的(de)(de)直(zhi)接冷卻或沖洗等。經過用戶后(hou)通(tong)常都會泄壓(ya)。因此，要(yao)(yao)控制回水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)壓(ya)能耗，其實就(jiu)是(shi)要(yao)(yao)盡量實施重(zhong)力流回水(shui)(shui)(shui)。

要實(shi)施重(zhong)力(li)(li)流回水，首先要判斷從主工藝設備到循環水處理設施，兩者的高程是否(fou)可以滿足重(zhong)力(li)(li)回水最基本的要求(qiu)。其次(ci)，要對現場情況或是各專(zhuan)業施工圖紙進(jin)行周密的分析，尋找合適合理的路(lu)由。目前，寶鋼已經成功的實(shi)施了(le)(le)RH濁循環無(wu)壓重(zhong)力(li)(li)流回水，改變了(le)(le)以往(wang)RH濁循環回水采用熱(re)井泵提(ti)升送往(wang)水處理設施的做法，起到了(le)(le)良(liang)好的經濟效(xiao)果，大(da)(da)大(da)(da)的降低(di)了(le)(le)RH的能耗。

4.3用水方式能耗

目前(qian)在實際生(sheng)產過(guo)程中(zhong)，大(da)部分的(de)(de)用(yong)(yong)戶都是間(jian)斷用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)，而從安全生(sheng)產的(de)(de)角度(du)出發，鋼鐵企業的(de)(de)循環冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)無論從設計角度(du)還(huan)是生(sheng)產運行角度(du)均按各用(yong)(yong)戶連續(xu)用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)考慮。循環冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)均為恒壓(ya)供水(shui)(shui)(shui)系統(tong)，常(chang)規的(de)(de)做法是，在循環水(shui)(shui)(shui)總(zong)管(guan)上設置旁通(tong)閥或是泄壓(ya)閥，當用(yong)(yong)戶用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)需求量減小或是用(yong)(yong)戶數(shu)量減少(shao)時(shi)，會(hui)造(zao)成(cheng)管(guan)網(wang)壓(ya)力的(de)(de)上升，這時(shi)開(kai)啟旁通(tong)或是泄壓(ya)閥，仍使恒定的(de)(de)流量通(tong)過(guo)循環冷(leng)卻(que)水(shui)(shui)(shui)系統(tong)回至水(shui)(shui)(shui)處(chu)理站。這樣的(de)(de)做法造(zao)成(cheng)了(le)很大(da)的(de)(de)能源浪費(fei)。因此，如何降低因用(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)方式造(zao)成(cheng)的(de)(de)能耗必(bi)須(xu)加以(yi)研究(jiu)。

隨著國(guo)內(nei)技術的發展(zhan)，國(guo)產變(bian)(bian)頻技術已經日趨成熟可靠(kao)，設(she)置變(bian)(bian)頻水泵組(zu)(zu)或是在一組(zu)(zu)水泵內(nei)設(she)置1~2臺變(bian)(bian)頻水泵應成為可靠(kao)的節能手段(duan)。

由GB12497《三相(xiang)異步電動機經濟運行(xing)》強制性(xing)國家標準實施監督(du)指(zhi)南中的計算公式，Ki為(wei)調速后的節(jie)電率，QN為(wei)額定流(liu)量(liang)，Q為(wei)實際流(liu)量(liang)，若流(liu)量(liang)的調節(jie)范圍為(wei)Q=(0.5~1)QN，則調速后節(jie)電率為(wei)Ki=1-(Q/QN)3/[0.45+0.55(Q/QN)2]，節(jie)電率最(zui)高可達(da)78.7%。

4.4熱量能耗

熱量能(neng)耗主(zhu)要體現(xian)為在循環水系統中冷(leng)卻(que)塔或蒸發空冷(leng)器為冷(leng)卻(que)工業用(yong)水所消耗的動能(neng)。

冷(leng)卻(que)塔(ta)或(huo)蒸(zheng)發(fa)空(kong)冷(leng)器(qi)(qi)所(suo)(suo)要(yao)帶走(zou)的(de)熱(re)(re)量(liang)為在(zai)工藝生產過程中由設備(bei)傳遞(di)(di)給(gei)循環水(shui)的(de)熱(re)(re)量(liang)。冷(leng)卻(que)塔(ta)或(huo)蒸(zheng)發(fa)空(kong)冷(leng)器(qi)(qi)所(suo)(suo)要(yao)帶走(zou)的(de)熱(re)(re)量(liang)的(de)多(duo)(duo)少也取決(jue)于(yu)設備(bei)傳遞(di)(di)給(gei)循環水(shui)的(de)熱(re)(re)量(liang)的(de)多(duo)(duo)少。該熱(re)(re)量(liang)值的(de)多(duo)(duo)少決(jue)定了冷(leng)卻(que)塔(ta)或(huo)蒸(zheng)發(fa)空(kong)冷(leng)器(qi)(qi)所(suo)(suo)須消耗(hao)的(de)動能。

但是(shi)，決定冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)塔或蒸發空冷(leng)(leng)(leng)器所(suo)須消(xiao)耗的(de)(de)(de)動能(neng)值(zhi)除了(le)工(gong)(gong)藝設備在(zai)生產過程中產生的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)之外，冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)塔的(de)(de)(de)出水溫(wen)度(du)即所(suo)需要冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)至某(mou)個溫(wen)度(du)指標的(de)(de)(de)值(zhi)對冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)塔能(neng)量(liang)(liang)(liang)消(xiao)耗也起到了(le)很大的(de)(de)(de)作用。例如，帶走(zou)同(tong)樣的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)(liang)值(zhi)，將(jiang)循(xun)(xun)環水由(you)50℃降低至40℃所(suo)需消(xiao)耗的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)要遠小于將(jiang)循(xun)(xun)環水由(you)43℃降低至33℃的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)(liang)。在(zai)工(gong)(gong)藝設備條(tiao)件允許的(de)(de)(de)前提(ti)下(xia)，應盡量(liang)(liang)(liang)提(ti)高循(xun)(xun)環冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)水的(de)(de)(de)供水溫(wen)度(du)即冷(leng)(leng)(leng)卻(que)(que)(que)塔或蒸發空冷(leng)(leng)(leng)器的(de)(de)(de)出水溫(wen)度(du)。

在前文水(shui)(shui)量(liang)能(neng)耗(hao)中提到提高工(gong)(gong)藝(yi)設備的(de)(de)(de)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)溫，可以降低(di)循(xun)環水(shui)(shui)水(shui)(shui)量(liang)，從而達到降低(di)水(shui)(shui)量(liang)能(neng)耗(hao)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。但工(gong)(gong)藝(yi)設備的(de)(de)(de)出水(shui)(shui)溫度勢必增加(jia)(jia)后續冷(leng)卻(que)塔或(huo)是蒸發(fa)空冷(leng)器的(de)(de)(de)進(jin)水(shui)(shui)溫度，造(zao)成熱量(liang)能(neng)耗(hao)的(de)(de)(de)上升。從工(gong)(gong)程實際來(lai)看，提高工(gong)(gong)藝(yi)設備的(de)(de)(de)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)溫所(suo)增加(jia)(jia)的(de)(de)(de)熱量(liang)能(neng)耗(hao)要遠(yuan)小于通過(guo)降低(di)循(xun)環水(shui)(shui)水(shui)(shui)量(liang)所(suo)節(jie)省的(de)(de)(de)能(neng)耗(hao)。因此，在工(gong)(gong)藝(yi)允許范圍內提高工(gong)(gong)藝(yi)設備的(de)(de)(de)出水(shui)(shui)水(shui)(shui)溫仍是有效的(de)(de)(de)節(jie)能(neng)措施(shi)。

另外，在目前實際(ji)工程(cheng)設(she)(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中，常有按照工藝設(she)(she)備最不(bu)利溫(wen)度(du)或溫(wen)差作為冷(leng)卻塔或蒸發空冷(leng)器(qi)選型(xing)依據的(de)(de)。實際(ji)上，循環(huan)水(shui)系(xi)統內有大量(liang)的(de)(de)循環(huan)水(shui)用(yong)戶(hu)，有的(de)(de)用(yong)戶(hu)供(gong)回(hui)水(shui)溫(wen)差大，有的(de)(de)用(yong)戶(hu)供(gong)回(hui)水(shui)溫(wen)差小。因此(ci)，建議采(cai)用(yong)加權平均設(she)(she)計(ji)的(de)(de)方法，計(ji)算出(chu)綜合的(de)(de)循環(huan)冷(leng)卻水(shui)系(xi)統的(de)(de)供(gong)回(hui)水(shui)溫(wen)差來進行冷(leng)卻塔的(de)(de)選型(xing)。在循環(huan)水(shui)系(xi)統的(de)(de)溫(wen)度(du)和熱量(liang)計(ji)算時，更(geng)多的(de)(de)采(cai)用(yong)熱量(liang)平衡的(de)(de)設(she)(she)計(ji)方法而不(bu)是簡單或機(ji)械的(de)(de)收集工藝設(she)(she)備的(de)(de)數據，這對于減(jian)少不(bu)必要的(de)(de)因計(ji)算過(guo)于富裕而產生(sheng)的(de)(de)熱量(liang)能耗起到了(le)極(ji)其(qi)重要的(de)(de)作用(yong)。

4.5距離能耗

在條件許可的情況下，工(gong)(gong)業循(xun)環冷卻水處理站的選(xuan)址(zhi)首先要盡量(liang)貼近主工(gong)(gong)藝、緊鄰主要用戶布置(zhi)。

4.6水力(li)不平衡能(neng)耗

水(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡通常分為(wei)四(si)種情況：①由(you)于(yu)設(she)計(ji)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)合(he)理，將(jiang)用(yong)水(shui)(shui)(shui)壓力(li)要求(qiu)相(xiang)(xiang)差懸殊的(de)(de)用(yong)戶(hu)(hu)設(she)置(zhi)在了一個循環水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)中，人為(wei)的(de)(de)造(zao)成了系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)內部的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡;②由(you)于(yu)管網水(shui)(shui)(shui)力(li)計(ji)算的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)合(he)理，管徑選取不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)當，使同(tong)(tong)一循環水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)內的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)用(yong)戶(hu)(hu)之間的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)頭損失相(xiang)(xiang)差較大(da)，導(dao)致(zhi)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡;③工(gong)業循環水(shui)(shui)(shui)用(yong)戶(hu)(hu)本(ben)(ben)身(shen)的(de)(de)情況可能是在變(bian)化的(de)(de)，用(yong)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)變(bian)化致(zhi)使管道性能曲線和工(gong)作(zuo)點不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)斷變(bian)動(dong)，導(dao)致(zhi)循環水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)泵的(de)(de)流量(liang)(liang)(liang)和揚程隨之變(bian)化，造(zao)成了系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)水(shui)(shui)(shui)力(li)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡，這種情況對于(yu)密閉式循環冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)作(zuo)用(yong)和影響尤(you)為(wei)明顯;④同(tong)(tong)一系(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)內的(de)(de)各用(yong)戶(hu)(hu)本(ben)(ben)身(shen)的(de)(de)局(ju)限性所(suo)(suo)造(zao)成的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡，如距離(li)水(shui)(shui)(shui)泵近或者位置(zhi)較低(di)的(de)(de)用(yong)戶(hu)(hu)供水(shui)(shui)(shui)壓力(li)高(gao)、相(xiang)(xiang)對流量(liang)(liang)(liang)大(da)，距離(li)水(shui)(shui)(shui)泵遠或者位置(zhi)較高(gao)的(de)(de)用(yong)戶(hu)(hu)供水(shui)(shui)(shui)壓力(li)低(di)相(xiang)(xiang)對流量(liang)(liang)(liang)小(xiao)，而工(gong)藝設(she)備用(yong)戶(hu)(hu)生產所(suo)(suo)需(xu)要的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)(liang)、水(shui)(shui)(shui)壓是有一定要求(qiu)的(de)(de)，造(zao)成了這種不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)平(ping)衡。

水(shui)(shui)力不(bu)平衡能耗實質(zhi)上是因循(xun)環水(shui)(shui)系統(tong)的(de)不(bu)合理或(huo)不(bu)完善所造成的(de)能量浪費。在(zai)系統(tong)設(she)(she)計時實施(shi)水(shui)(shui)力平衡設(she)(she)計，是降低水(shui)(shui)力不(bu)平衡能耗的(de)唯一途徑(jing)和措施(shi)。具體如下：

①要求(qiu)通(tong)過(guo)合(he)理的(de)系(xi)統劃(hua)分(fen)與歸并，使工(gong)程(cheng)內工(gong)業循(xun)環冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統數量最(zui)小化(hua)，以節約一(yi)次(ci)性工(gong)程(cheng)造價和投資;②通(tong)過(guo)較為(wei)準確的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)力計算，合(he)理選(xuan)擇循(xun)環水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)管道的(de)管徑,避(bi)免(mian)循(xun)環水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)管網阻力過(guo)大或(huo)(huo)過(guo)小;③采(cai)取適當的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)壓(ya)調節措施，使同(tong)一(yi)循(xun)環水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)系(xi)統中的(de)不同(tong)的(de)用(yong)戶(hu)(hu)盡量少(shao)受距離水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源遠近或(huo)(huo)用(yong)戶(hu)(hu)位(wei)置高低(di)等外(wai)界(jie)因素的(de)影響，系(xi)統內各用(yong)戶(hu)(hu)相互(hu)之間(jian)的(de)影響也最(zui)小化(hua);④通(tong)過(guo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)泵(beng)的(de)合(he)理選(xuan)型，使供水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源盡可能的(de)具(ju)備一(yi)定的(de)調節能力，符合(he)生產的(de)慣例。

通過上述工(gong)作，使循環水(shui)系統(tong)內(nei)部各用(yong)戶用(yong)水(shui)量和供(gong)水(shui)水(shui)壓的要求(qiu)均(jun)能得(de)到滿(man)足，且(qie)要符合(he)節(jie)能的要求(qiu)。

5.小結

鋼(gang)鐵企(qi)業的(de)工業循環冷卻水系統(tong)的(de)節(jie)(jie)能(neng)(neng)設計是一項系統(tong)設計，需(xu)要對各個(ge)能(neng)(neng)耗環節(jie)(jie)進行分析、計算和不斷的(de)優化。

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