闭式循环水冷却系统的应用

循环冷却水处理技术在钢铁企业中的应用摘要：钢铁是现代工业和社会发展的基础材料，也是我国国民经济的支柱产业之一。

然而，钢铁生产过程中需要消耗大量的水资源，同时也会产生大量的废水和废渣，对环境造成严重的影响。

根据统计，我国钢铁行业每年消耗的工业用水约为200亿立方米，占全国工业用水的20%左右，而每吨钢产生的废水量约为10立方米，其中含有大量的悬浮物、油脂、酸碱、重金属等污染物。

如果不加以处理，这些废水会对水源地、土壤、植被、生态系统等造成不可逆转的破坏。

本文中笔者阐述了循环冷却水系统的设计和优化、循环冷却水的化学处理和维护等，为相关技术人员提供参考。

关键词：循环冷却水；处理技术；钢铁企业；应用1循环冷却水系统的设计和优化钢铁企业的循环冷却水系统应根据不同的工艺和设备，合理设计和优化水量、水质、水温、水压等参数，以满足冷却效果和设备安全运行的要求。

同时，应尽量减少循环水系统中的漏水、渗水、蒸发等损耗，提高循环水的利用率。

具体的措施包括：采用闭式或半闭式循环冷却水系统，减少与外界的接触，降低污染物的引入和蒸发损失。

采用节能型的冷却塔、换热器、泵等设备，提高冷却效率和节约电能。

采用分级或串级循环冷却水系统，根据不同的冷却需求，合理分配循环水的温度和压力，实现循环水的多次利用[1]。

采用自动控制和监测系统，实时调节循环水的流量、压力、温度等参数，保证循环水系统的稳定运行。

2循环冷却水的化学处理和维护钢铁企业的循环冷却水在使用过程中，会受到空气、原水、设备等多种因素的影响，导致循环水中出现腐蚀、结垢、污染、生物滋生等问题，影响冷却效果和设备寿命。

因此，必须对循环冷却水进行定期或连续的化学处理和维护，以保持循环水的良好状态。

具体的措施包括：根据循环水的水质特点，选择合适的缓蚀剂、阻垢剂、分散剂、杀菌剂等药剂，定量加入循环水中，防止金属腐蚀和结垢现象的发生。

定期对循环冷却水进行取样分析，监测循环水中的pH值、电导率、硬度、碱度、余氯等指标，及时调整药剂投加量和方式，保证循环水达到预定的标准。

一、发电机定子冷却水系统的作用发电机定子冷却水系统是在发电机运行的全过程中，提供温度、流量、压力和品质（水质和纯度）符合要求的水作为冷却介质，通过定子绕组空心线圈将绕组损耗产生的热量带出，在水冷却器中由闭式循环冷却水带走高纯度定子冷却水从定子绕组吸收的热量。

定子绕组冷却水系统是一个闭式循环水系统。

该系统在发电机运行中，应保证向定子线圈不间断地供水，监视水压、流量和电导率等参数在规定范围内。

利用自动水温调节器，以调节定子线圈冷却水进水温度，使之保持在规定范围内并基本稳定。

设置了离子交换器，用以提高进入定子线圈冷却水的水质。

系统的特点及功能简介如下：（1）采用冷却水通过定子线圈空心导线，将定子线圈损耗产生的热量带出发电机。

（2）用水冷却器带走冷却水从定子线圈吸取的热量。

（3）系统中设有过滤器以除去水中的杂质。

（4）用分路式离子交换器对冷却水进行软化，控制其电导率。

（5）使用监测仪表及报警器件等设备对冷却水的电导率、流量、压力及温度等进行连续的监控。

（6）具有定子线圈反冲洗功能，提高定子线圈冲洗效果。

（7）水系统中的所有管道及与线圈冷却水接触的元器件均采用抗腐蚀材料。

二、发电机定子冷却水系统的流程该冷却水系统自成为一个独立的封闭循环系统。

水泵从水箱中吸水后送入水冷器降温，然后经过过滤器除去机械杂质。

经流量孔板后分两路进入发电机定子线棒中的空导线和引线定子出线套管，冷却水由励端进入，由汽端流出，出水流回至水箱中，如此循环。

为了冲洗发电机内冷却管方便，还设有反冲洗管逆向流回至水箱。

三、系统设备组成及作用该系统的设备主要由定子冷却水箱、定子冷却水泵、定冷水冷却器、定子水滤网、离子交换器、导电度仪等及有关管道、流量控制开关、阀门组成。

1、定子冷却水箱：定冷水箱是定子水冷系统中的一个储水容器。

发电机出水管口伸入水箱内液面以下，可以消除发电机回水的汽化现象，回水中如含有微量氢气也可在水箱内释放，当箱内气体压力高于设计整定值时，安全阀自动排汽，水箱上装有水位控制开关和就地水位计，当水箱水位下降时，控制开关动作，自动向水箱内补水及对不正常水位发出报警。

1 空压机冷却水现状1.1 空压机现状永坪炼油厂2009年800m3/h制氮站新增英格索兰压缩机一台，2011年空压站新增阿特拉斯压缩机3台，2013年后空压站和氮氧站相继各增加了一台阿特拉斯压缩机，6台压缩机均为进口设备，该设备的冷却器具有换热效率高、体积小、结构紧凑的优点，但同时对冷却水的水质要求也较高。

现6台机组的冷却水均由污水处理车间的一循装置供给。

在机组运行过程中多次出现因排气温度、水温、油温等高报所导致的联锁停机，且空压机联锁停机和酸洗频次都在逐年增加，2009年800m3/h制氮站投运的英格索兰压缩机冷却器结垢问题尤为突出，各级温度频繁报警，设备频繁停机酸洗检维修，曾创下一周酸洗了2次的记录，在夏季高温时节运行更加困难，油温持续报警，不得不外接喷淋水进行喷淋降温。

1.2 循环水现状永坪炼油厂循环水由污水处理车间循环水处理装置生产，由于受地理位置限制，永坪炼油厂长年缺水，循环水装置做不到定期排污，加之补水水质差，各生产装置冷换设备发生物料泄漏的频率高，导致循环水水质差，合格率低。

1.3 除盐水现状除盐水由动力车间锅炉水处理装置供给，其电导率、铁离子都较循环水低很多，而较高的电导率、铁离子对冷换设备的腐蚀和结垢影响较大，可影响到空压机排气和润滑油温度的升高，机组负荷加重，甚至会导致空压机联锁停机，而空压站和氮氧站肩负着全厂生产装置净化风、氮气供给的重任，空压机的安全长周期运行直接影响着全厂生产装置的运行平稳率和生产任务的完成情况，故闭式循环水系统技术在永坪炼油厂压缩机的应用需求迫切。

2 闭式循环水系统的应用原理2.1 闭式循环水系统工作原理 闭式循环系统为整体化设计，为撬装设备，将板式换热器、水泵、阀门、管道附件及仪表和控制部分集成在一个底座上，与空压机形成一个全封闭的水循环系统。

利用原有循环水（冷却水）作为冷介质，通过板式换热器降低除盐水温度，利用降温的除盐水进入空压机对空压机进行冷却，其中设备一次侧为循环水侧，和循环水系统构成独立循环系统，二次侧为除盐水侧，和空压机及设备循环水泵等构成循环系统。

课程设计(综合实验)报告( 2012 -- 2013 年度第一学期)名称：过程参数检测及仪表题目：闭式循环水系统院系：控制与计算机工程学院班级：实验自10学号：**********学生姓名：***指导教师：***设计周数：1周成绩：日期：2013年 1 月16日一、课程设计的目的与要求1)通过本次课程设计对锅炉整体系统及运行有一个更深刻的认识2)通过对系统进行设计仪表检测来加深对过程参数与仪表这门课的学习3)通过对仪表的使用了解锅炉系统中所要用到的各种仪表的使用特征、量程等规范4)学会运用VISIO、CAD等软件绘制系统监测图二、设计正文1.冷却水系统的介绍1.1直流冷却水系统在直流冷却水系统，冷却水直接从河、湖、海洋中抽取，一次通过凝汽器后，即排回天然水体，不循环使用。

所以，此系统的特点是：用水量大；水质没有明显的变化。

由于此系统必需具备充足的水源，因此在我国长江以南地区及海滨电厂采用较多。

但冷却水的操作费用大，不符合节约使用水资源的的要求，且长期使用直流冷却水，会对其水源（一般为江、河、湖、泊）造成热污染，对环境保护造成不利影响。

在火力发电厂中，除海滨电厂使用海水直流冷却外，早起建设的一些使用直流冷却水系统的机组大都已经得到了改造。

1.2开式循环冷却水系统该系统中、冷却水经循环水泵送入凝汽器，进行热交换，被加热的冷却水经冷却塔冷却后，流入冷却塔底部水池，再由循环水泵送入凝汽器循环使用。

此循环利用的冷却水则称循环冷却水。

此系统的特点是：有CO2散失和盐类浓缩，易产生结垢和腐蚀问题；水中有充足的溶解氧，有光照，再加上温度适宜，有利于微生物的孽生；由于冷却水在冷却塔内洗涤空气，会增加粘泥的生成。

此系统较直流式系统的主要优点是节水，对一台300MW的机组，循环水量按3.2×104（t/h）计，如果补充水量为2.5%，则每小时的耗水量仅800t，因此该系统在水资源短缺的我国北方地区被广泛采用。

冷却循环水的开式闭式系统解析冷却循环水检测的循环水系统可分为封闭式(闭式)和敞开式（开式）两种。

闭式冷却水系统中，冷却水不暴露于空气中，水量损失很少，水中各种矿物质和离子含量一般不发生变化；开式循环水系统中，水的再冷却是通过冷却塔进行的，因此冷却水再循环过程中要与空气接触，部分水在通过冷却塔时还会不断被蒸发损失掉，因而水中各种矿物质和离子含量也不断被浓缩增加。

简单讲开式是敞开式，开放式，也就是冷却水与空气直接接触进行热交换，可通过以下方式体现：1.贮水池跟直流式有点相类似，只是人工造了一个池子，里面放点水，主要靠水的自然冷却（蒸发）来降温，约占总散热量的55%。

因此贮水池越大越好。

2.喷水池（喷泉）就是喷泉，把水用水泵喷到空气中从而达到散热的效果。

场地越开阔越好，同时也能美观厂区。

但是损耗比较大，约为1-5%。

3.水塔即一种塔式装置。

二、闭式循环水系统相对于开式，闭式冷却就是一次循环水不大面积与空气接触，相对隔离的系统。

闭式系统可分为两种：一种是被动式，也就是利用环境温度的空气作为根本热平衡的介质，冷却效果仍然会受到环境温度的影响。

降温下限是环境温度对应的湿球温度。

也是直接利用水塔来降温；另一种是主动式，比如带压缩机的冷水机，使用压缩机来为水降温，主要好处如下：1.可大大低于环境温度的湿球温度，即便在夏季热的时候，仍能提供4℃附近的冷水；2.目标温度精准可控，可以将水温设定在设备最适宜的温度附近，增强制冷效果，延长设备寿命；3.内循环系统污染少，使得维护周期大大延长，维护成本大大降低，有效保护了仪器设备。

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闭式冷却塔的介绍闭式冷却塔（Closed circuit cooling tower，简称闭式塔）是一种利用水进行换热的设备，广泛应用于电力、冶金、化工、制药、空调制冷等行业。

闭式塔的工作原理是通过将水与外界空气进行接触，将水中的热量传递给空气，以实现水的降温目的。

与开放式冷却系统相比，闭式冷却塔能够更好地避免水与外界环境接触，减少水的蒸发损失和水质污染，提高能源利用效率。

以下将详细介绍闭式冷却塔的结构、工作原理、优点和应用领域。

闭式冷却塔主要由外壳、风机、填料、喷水系统、回水系统、放水系统等组成。

外壳是冷却塔的主体结构，可以阻止空气和水之间直接接触。

风机用于将外界空气引入塔内，形成空气对流，加快水的降温速度。

填料的作用是增加水和空气之间的接触面积，提高传热效率。

喷水系统将循环水均匀喷洒在填料上，使之与外界空气进行交换。

回水系统用于收集经过填料的冷却水，使其重新循环。

放水系统则用于排放冷却塔中的污水。

闭式冷却塔的工作原理是通过空气对流和传导来实现水的冷却。

空气进入冷却塔后，通过与喷洒下来的水进行接触，吸收水中的热量，从而使水温降低。

同时，喷洒下来的水通过填料的表面积扩大，增加了与空气的接触面积，加快了传热速度。

经过冷却的水被收集起来，通过循环泵送至相关设备，实现对其进行冷却。

闭式冷却塔相较于开放式冷却系统具有一系列优点。

首先，闭式塔能够有效减少水的蒸发损失，降低水的用量，节约了水资源。

其次，由于闭式塔能够防止水与外界环境接触，减少了污染物的进入，提高了水质的稳定性，减少设备的维护频率。

此外，由于闭式塔能够减少水的用量，同时通过与外界空气进行换热，提高了能源的利用效率，降低了能耗成本。

闭式冷却塔在各个行业都有广泛的应用。

在电力行业，闭式冷却塔被用于发电厂的冷却循环系统，提供给主蒸汽凝结器或辅助蒸汽凝结器冷却用水，从而减少发电过程中的热能损失。

在冶金行业，闭式冷却塔用于冶炼过程中冷却设备的冷却循环系统。