熱的工藝介質(zhì)在熱交換過程中降低溫度，冷卻水被加熱而溫度升高。工業(yè)冷卻水的用量往往很大，在化學工業(yè)許多企業(yè)中占到工業(yè)用水總量的90%~95%以上，因此要進行回收循環(huán)使用。

　　化學工業(yè)、石油工業(yè)、冶金工業(yè)及建筑的空調(diào)系統(tǒng)中常需要將熱工藝介質(zhì)進行冷卻，水的特性很適合用作冷卻介質(zhì)。工業(yè)冷卻水通過換熱器(或稱熱交換器、水冷卻器、水冷器)與工藝介質(zhì)間接換熱。熱的工藝介質(zhì)在熱交換過程中降低溫度，冷卻水被加熱而溫度升高。工業(yè)冷卻水的用量往往很大，在化學工業(yè)許多企業(yè)中占到工業(yè)用水總量的90%~95%以上，因此要進行回收循環(huán)使用。

　　1、直流水系統(tǒng)

　　在直流水系統(tǒng)中，冷卻水只經(jīng)換熱器一次利用后就被排掉了，所以直流水又稱為一次利用水。直流冷卻水系統(tǒng)通常用水量很大，水經(jīng)換熱器后的升溫較小，而排出水的溫度也較低，水中的含鹽量基本上不濃縮。一般只在具有可供大量使用的低溫水，并且水費便宜的地區(qū)采用這種系統(tǒng)。但由于排水對環(huán)境的污染問題，所以現(xiàn)在即使在水量豐富的地區(qū)也不提倡采用直流水系統(tǒng)。

　　2、循環(huán)水系統(tǒng)

　　在循環(huán)水系統(tǒng)中，冷卻水可以反復使用。水經(jīng)換熱器后溫度升高，由冷卻塔或其他冷卻設備將水溫度降低下來，再由泵將水送往用戶。水在如此不斷地進行重復使用，所以采用循環(huán)水系統(tǒng)可提高水的重復利用率。隨著節(jié)約用水的需要，現(xiàn)代工業(yè)已基本采用循環(huán)水系統(tǒng)。

　　北方某廠空壓機房，空壓站多臺空壓機設備一直采用自來水直排冷卻方式，并且24h運行，浪費很大。通過對水質(zhì)、水溫、水壓進行處理可實現(xiàn)循環(huán)使用，運行結(jié)果表明：該系統(tǒng)運行正常，節(jié)能效果顯著。并進行了該工程運行一年后的效益分析。

　　問題

　　空壓站多臺空壓機設備一直采用自來水直排冷卻方式，日耗水量2000多噸，月耗水量60000多m3，年耗水量72萬m3，浪費很大。按廠內(nèi)生產(chǎn)用水價格2.190元/m3計，則每年約流失水費72萬m3×2.9元/m3=208.8萬元。經(jīng)考查，可以將空壓站設備的直排冷卻方式改為循環(huán)冷卻方式，每年可節(jié)約費用200多萬元。

　　設計方案

　　設計依據(jù)及參數(shù)要求

　　1）空壓機冷卻水應采用較清潔的水，不允許用渾濁水或硬水，最好是軟水，以免結(jié)垢影響冷卻效果。冷卻水內(nèi)不應含有腐蝕性介質(zhì)、泥沙、水草及其它雜物。

　　2）單臺空壓機冷卻水進水溫度應在30℃以下，冷卻水出水溫度一般在30～40℃，水量為70m3/h，進水工作壓力在0.2～0.3MPa；

　　3）7～8月份時空壓站運行4臺100m3和1臺40m3空壓機，總水量為3.5m3/h，其他月份運行3臺100m3空壓機，總水量為210m3/h。

　　4）冷卻水經(jīng)循環(huán)使用后，由于水質(zhì)變化會對空壓站設備產(chǎn)生不利的影響。

　　冷卻水影響

　　1、結(jié)垢

　　水在冷卻塔中蒸發(fā)，使循環(huán)水中含鹽量逐漸增加，加上水中二氧化碳在塔中解析逸散，使水中碳酸鈣在冷卻器及管道結(jié)垢，使換熱效率降低，嚴重時影響生產(chǎn)，甚至出現(xiàn)嚴重事故。

　　2、腐蝕

　　冷卻水在循環(huán)使用過程中，水在冷卻塔內(nèi)和空氣充分接觸，使水中的溶解氧得到補充，所以循環(huán)水中的溶解氧總是飽和的。水中溶解氧是造成金屬電化學腐蝕的主要原因，故會腐蝕冷卻器及管道。

　　3、生物生長和玷污腐蝕

　　冷卻水和空氣接觸，吸收了空氣中大量的灰塵、泥砂、微生物及其孢子，使系統(tǒng)的污泥增加。冷卻塔內(nèi)的光照、適宜的溫度、充足的氧和養(yǎng)分都有利于細菌和藻類的生長，使系統(tǒng)粘泥增加，在冷卻器內(nèi)沉積下來，造成危害。

　　以上問題將使冷卻水循環(huán)使用后溫度會很快增加。

　　直排冷卻方式循環(huán)冷卻方式

　　改造

　　空壓機冷卻后的水進入排水管網(wǎng)回收到地下熱水池，利用水泵提升進入冷卻塔進行冷卻降溫，降溫后流到地下冷水池，再利用另一組水泵提升進入水處理設備后通過供水管網(wǎng)直接供給空壓機，完成一個循環(huán)過程。保留原使用自來水直接供給空壓機的自來水管路及閥門，做備用系統(tǒng)。在地下冷水池處設自來水補水管路，補充冷卻塔的日消耗水量。

　　水質(zhì)

　　采用全程處理器設備(一種水處理設備)解決循環(huán)水中含有的小顆粒狀物質(zhì)及其它雜物，達到超凈過濾和防止冷卻器及管道結(jié)垢、腐蝕、殺菌、滅藻、控制水質(zhì)的作用。

　　水溫

　　利用現(xiàn)有集水池(63*53*3=90m3)作為熱水池（收集空壓站設備的冷卻排水） ，新建冷水池（6×5×3=90m3）一座，在冷水池上方或旁邊設冷卻塔，設泵抽熱水池內(nèi)水經(jīng)冷卻塔降溫后回到冷水池，將循環(huán)水的溫度控制下來，設泵抽冷水池內(nèi)水供空壓站設備冷卻用水。

　　水泵設置及運行方式

　　泵及水處理設備均設在現(xiàn)水泵間（5.5×5 =27.5m3），供冷卻塔水泵運行方式為兩級液位控制自動交替運行，供空壓機水泵運行方式為恒壓控制變頻運行，兩套系統(tǒng)均設置3臺200m3/h水泵，各為2用1備。在供空壓機水泵總出口管道上安裝溫度傳感器，根據(jù)傳感器的溫度控制冷卻塔風機的運行方式，傳感器控制溫度在10～40℃之間可調(diào)，任意設定數(shù)值，初步定為溫度高于25℃時冷卻塔風機運行，低于25℃時冷卻塔風機停運。

　　投資共計費用：100萬元

　　水處理及冷卻塔設備購置：45萬元

　　管路循環(huán)系統(tǒng)配套：25萬元

　　土建配套：15萬元

　　電氣配套：15萬元

　　使用情況

　　空壓站循環(huán)水改造項目于5月份施工， 10月份投入運行，采用循環(huán)水進行冷卻，系統(tǒng)運行正常，完全滿足了空壓站空壓機設備冷卻用水的要求。

　　12個月累計已節(jié)水536469m3，平均月節(jié)水536469÷12=44705m3，按廠內(nèi)生產(chǎn)用水價格2.90元/m3計，則改造后年可節(jié)約費用536469×2.90=156萬元。

　　改造投資費用為100萬元，節(jié)約費用為156萬元，8個月即可收回投資。