密閉式循環(huán)水系統應用

10年第2期冶金動(dòng)力總第138期METALLURGICAL POWER密閉式循環(huán)水系統應用姚光平,趙亮國電子科技集團公司第十三研究所河北石家莊050051)【摘要】通過(guò)對密閉式循環(huán)水系統應用于凈化空調夏季除濕再熱及冬季設備冷卻水系統從設備投資系統設計、安裝、調試、運行成本、維護保養、壽命等方面的分析,分析比較傳統的開(kāi)式冷卻塔加冷凍機系統和新型的密閉式冷卻塔的優(yōu)缺點(diǎn),認為在密閉式循環(huán)水系統中采用密閉式冷卻塔不僅方便操作運行,提高運行穩定性,而且能降低運行成本?！娟P(guān)鍵詞】密閉式冷卻塔;凈化空調;冷凍機;節能【中圖分類(lèi)號】TQ085【文獻標識碼】B【文章編號】0066764(2010)02-007903Application of Closed-Loop Circulating Water SystemYAO Guang-ping, ZHAO LiangChina electronics Technology Group Corporation The 13th Research Institute, Shijiazhuang Hebei 050051, China)Abstract]Closed-loop circulating water system could be used for purifying air conditioner, dehumidification in summer, reheating, cooling water system of equipment in winter. Advantages anddisadvantage of refrigerator system of the conventional open cooling tower and the new closed-loopcooling tower were analyzed from equipment investment, system design, installation, commissioning,running cost, maintenance and service life. It thought that applying the closed-loop cooling tower inthe closed-loop circulating water system was convenient to operate may increase running stability andreduce running cost.[Key words ]closed-loop cooling tower; purifying air conditioner; refrigerator; energy saving1閉式冷卻塔特點(diǎn)3)在夏季供熱時(shí),經(jīng)過(guò)冷水機組冷凝器的冷卻閉式冷卻塔是工作流體(水)在塔的盤(pán)管內進(jìn)水,供給空調機組再熱段后,溫度降低,可整體降低行循環(huán),工作流體的熱量經(jīng)過(guò)盤(pán)管散入流過(guò)盤(pán)管的冷卻水回水溫度,提高冷水機組效率。水(或空氣)中。同時(shí)機組外四周的空氣從盤(pán)管上的(4)冬季供冷時(shí),可利用外界較低空氣溫度采用進(jìn)風(fēng)格柵進(jìn)入,與水的流動(dòng)方向相反,向上流經(jīng)盤(pán)風(fēng)冷降溫,只開(kāi)通風(fēng)機,外循環(huán)水泵停開(kāi),既提供足管。完全靠水的蒸發(fā)潛熱帶走熱量,而不像板換靠水夠排熱能力又節水,防止結冰減少結垢。的顯熱帶走熱量,對水的使用需求量大大減少。一小2閉式循環(huán)水系統應用簡(jiǎn)介部分水蒸發(fā)而吸走熱量,熱濕空氣由冷卻塔頂部的21夏季運行工況通風(fēng)機排出到大氣中,其余的水落入底部水盤(pán),由水傳統的凈化空調夏季降溫除濕是采用開(kāi)式冷卻泵再循環(huán)至水分配系統又回淋到盤(pán)管上。其有如下塔加冷凍機制取冷凍水給表冷器、蒸汽通過(guò)板式換特點(diǎn)熱器輸出熱水給再熱器來(lái)實(shí)現,系統示意圖如圖1。(1)由于冷卻水不與外界空氣接觸,補充水采用軟化水,冷卻水中不會(huì )產(chǎn)生水垢細菌污泥等雜質(zhì)污蒸汽染,有效防止冷水機組冷凝器、換熱器堵塞,延長(cháng)冷水機組使用壽命,減少水處理藥劑使用量,比開(kāi)式冷卻塔水損耗量減少。中國煤化工表(2)在夏季使用時(shí),與熱回收型冷水機組系統相CNMHG器比,可少運行一臺熱水循環(huán)泵,可用冷卻水循環(huán)泵直空調機組接替代,降低運行電耗。圖1傳統凈化空調夏季用冷凍水制取工藝冶金動(dòng)力2010年第2METALLURGICAL POWER總第138空調機組再熱段換熱面積按冬季工況設計制對生產(chǎn)及時(shí)恢復影響很大。因此,很多用戶(hù)在冬季造,設計熱水供回水溫度8060℃;夏季再熱負荷比都采用停開(kāi)冷凍機,由開(kāi)式冷卻塔冷卻水直接給設冬季低60%左右,在應用于夏季除濕再熱時(shí),無(wú)需備冷卻水換熱器,也能滿(mǎn)足工藝冷卻水對水溫要按設計熱水溫度供應,而僅用35℃熱水就能滿(mǎn)足求。但這同樣會(huì )帶來(lái)一些問(wèn)題:冬季空氣干燥,灰塵凈化空調溫濕度要求。在我國南方如長(cháng)三角地區,大,盡管氣溫低,細菌不易繁殖,但生物粘泥在開(kāi)式是半導體集成電路生產(chǎn)密集區域,因冬季氣溫不是冷卻塔中沉積,帶入冷卻水管路系統中,減小管道太低,在空調系統設計中大多釆用熱回收型冷水機流通面積,增加管道阻力,降低板式換熱器熱交換組加輔助電加熱器的方式來(lái)保證溫濕度。在夏季,能力。如果僅用于工藝設備冷卻水熱交換系統,影通過(guò)熱回收冷水機組輸出熱水(35℃)來(lái)達到降溫響不是太明顯,可通過(guò)對板式換熱器定期拆卸清洗除濕的要求;在冬季,熱回收冷水機組熱水溫度不來(lái)保證換熱能力。但如果用于空調機組表冷器,由能滿(mǎn)足使用要求時(shí),再通過(guò)輔助電加熱器來(lái)提升熱于表冷器銅管管徑細,彎頭多,泥垢很難被清理,如水溫度北方某半導體公司動(dòng)力部門(mén)曾于1996年冬季,用鑒于此,華北某地高科技產(chǎn)業(yè)園在2007年新開(kāi)式冷卻塔直接給空調表冷器供冷卻水,經(jīng)過(guò)一個(gè)增廠(chǎng)房時(shí),改變以往蒸汽換熱供應熱水的方式,采冬季運行后,盡管節約了一部分運行成本(停開(kāi)冷用熱回收冷水機組在夏季輸出熱水給空調機組再凍機,電費減少),但空調機組表冷器進(jìn)出口壓差增熱段,熱水出水溫度35℃,通過(guò)二年運行,能滿(mǎn)足加15kgm2,換熱效率急劇下降。因此,為解決冬凈化間溫濕度需求?？紤]到冷水機組運行時(shí)冷凝器季空調和設備冷卻水對冷負荷需求,降低運行成冷卻水3237℃工況,可以用冷凍機冷凝器出水直本,采用閉式冷卻塔是個(gè)不錯的選擇。接給空調機組再熱段,無(wú)錫華潤微電子動(dòng)力工廠(chǎng)已冬季運行如圖3。有成功經(jīng)驗,在北方地區,用閉式冷卻塔代替開(kāi)式冷卻塔。夏季系統運行示意圖如圖2冷卻塔板式器換熱器蒸汽[圖3開(kāi)式冷卻塔給空調制取冷卻水工藝通過(guò)夏季和冬季二種運行工況比較可以看出冷凍機空調機組在北方地區,采用閉式冷卻塔具有一定的優(yōu)勢,主圖2閉式冷卻塔給空調制取冷卻水工藝要是北方晝夜溫差大,冬季溫度低,對同時(shí)需要空由圖2可以看出,采用閉式冷卻塔與冷水機組調冷負荷和設備冷卻水的系統,有一定的競爭優(yōu)在夏季運行,不僅可以取消蒸汽換熱,大大節約運勢,可以大大降低運行成本,減少員工操作量,及時(shí)行成本,相對熱回收冷水機組,也節省一臺熱水循恢復生產(chǎn)。在夏季也可以作為熱回收冷水機組的備環(huán)泵的消耗。份2冬季運行工況3工程應用由于北方地區冬季新風(fēng)溫度較低熱回收型冷華北某地高科技產(chǎn)業(yè)園始建于2005年,園區水機組加輔助電加熱器的方式不適用凈化空調冬規劃設計空調系統是采用開(kāi)式冷卻塔與冷水機組季運行仍采用傳統的蒸汽換熱方式來(lái)實(shí)現。廠(chǎng)房制冷,地方政府供應蒸汽,通過(guò)板式換熱器輸出熱內工藝設備需工藝冷卻水,冬季白天和夜晚溫差水。由于地方政府蒸汽保障能力很差,時(shí)有時(shí)無(wú),對大,因此仍有部分冷負荷需要運行冷凍機。由于廠(chǎng)房溫濕度影響很大該園區動(dòng)力部門(mén)借鑒長(cháng)三角負荷低溫度差大導致冷水機組運行很不穩定,冷地區中國煤化工]區空調系統增容水管道壓力高,流量小端情況機組會(huì )出現的時(shí) CNMHG8R熱回收型輸出熱水,通過(guò)20082009兩個(gè)夏季運塔冷卻水溫度低再次開(kāi)啟冷凍機很困難歷時(shí)長(cháng),行效果較好。一方面實(shí)現了夏季不用蒸汽換熱,空2010年第2冶金動(dòng)力總第138METALLURGICAL POWER調溫濕度達標,保障了工藝生產(chǎn);另一方面又節約0.7元計算,直接節約電費為:(500×50%+75)了運行成本,年節約蒸氣費近100萬(wàn)元(見(jiàn)《冶金24×120×0.7=65.5萬(wàn)元。開(kāi)式冷卻塔補水量取循動(dòng)力》200年第2期)?？紤]到南方與北方冬季氣環(huán)流量的0.5%(即3mh),自來(lái)水費按5元t計溫差別,熱回收型冷水機組有一定季節局限性,在算,采用閉式塔運行一個(gè)冬季,可節約水費3x冬季除了要使用蒸汽供熱,還需要運行冷凍機來(lái)滿(mǎn)24×120×5=43萬(wàn)元。循環(huán)水處理藥劑按冬季1萬(wàn)足工藝設備冷卻水需求;根據2006年、2007年冬季元計算。整個(gè)冬季可節約運行費用近71萬(wàn)元。冷凍機運行記錄,每年11月到次年3月需要平均43維修保養費用分析近500RT的制冷量。在2008年春季該園區新增眾所周知,影響開(kāi)式冷卻塔換熱能力的主要因10000m2凈化廠(chǎng)房時(shí),需增加冷凍機800RT一臺,素是填料質(zhì)量好壞,北方地區空氣中灰塵多,很容在設計冷卻塔時(shí),決定采用閉式冷卻塔取代傳統開(kāi)易在填料縫隙聚集,滋生細菌降低透氣能力冷卻式塔;盡管工程初期投資增加(閉式冷卻塔造價(jià)是水溫降不下來(lái),會(huì )降低冷凍機效率極端情況會(huì )導同型號開(kāi)式塔四倍),但在冬季運行過(guò)程中,使冷卻致冷凍機喘振。很多用戶(hù)多采用加藥排污的方式水系統簡(jiǎn)化,能大大減低員工操作強度,停開(kāi)冷凍但連續運行一個(gè)月后仍會(huì )效率降低,降溫能力衰減機,同時(shí)運行電費降低;遇停電等故障停機后,故障很厲害。常規方法是加藥用水沖洗,效果不明顯,主解決,恢復生產(chǎn)都很快。要是填料較厚,洗不透;有的用戶(hù)將填料拆下,曬在工程實(shí)施過(guò)程中,由于閉式冷卻塔系統在冬干,人工敲打,效果較好;一方面灰塵大,另一方面季運行時(shí),需要將冷卻水系統切換入冷凍水系統,會(huì )損壞填料,減少換熱面積。因此,通常情況下,開(kāi)因此管道閥門(mén)材質(zhì)、嚴密性非常重要,要防止水互式冷卻塔運行5年后,就需要對填料進(jìn)行更換,相竄流。另外北方冬季溫度變化較大,為控制冷卻臺600mh開(kāi)式塔約需15萬(wàn)元。采用閉式冷卻塔水出水溫度,閉式冷卻塔通風(fēng)機可采用變頻控制,后,冬季供冷時(shí),可利用外界較低空氣溫度采用風(fēng)方便節能;在溫度較低時(shí),冷卻塔只開(kāi)通風(fēng)機,使用冷降溫,只開(kāi)通風(fēng)機,外循環(huán)水泵停開(kāi),既提供足夠風(fēng)冷,停開(kāi)外循環(huán)泵,減少操作強度。排熱能力,又節水,防止結冰減少結垢。4經(jīng)濟效益分析5結語(yǔ)4.1工程投資分析因此,采用閉式冷卻塔,僅運行一個(gè)冬季,就可該工程采用800T冷凍機組,選用循環(huán)流量節約運行成本74萬(wàn)元,不用兩年,就可節省設備一600mh閉式冷卻塔一臺,比開(kāi)式塔多花費100萬(wàn)次性投資增加的費用;如果再算上夏季代替蒸汽用元,管道安裝及設備基礎比開(kāi)式系統多花費10萬(wàn)于空調系統再熱段運行,當年就可收回增加投資。元,主要是增加閥門(mén)切換,因此,工程初期一次性投相信隨著(zhù)閉式冷卻塔不斷更新,會(huì )有越來(lái)越多的資需增加110萬(wàn)元左右。行業(yè)認識了解使用,也會(huì )在凈化空調行業(yè)得到廣泛4.2運行費用分析使用通過(guò)2007年、2008年二個(gè)冬季冷凍機運行記收稿日期:2009-09-16錄,平均需冷負荷在60%(即500RT)左右采用閉作者簡(jiǎn)介:姚光平(1968-),男,1990年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)給式冷卻塔系統后,可以停開(kāi)冷凍機,同時(shí)停開(kāi)冷凍水程專(zhuān)業(yè),高級工程師,現從事工廠(chǎng)動(dòng)力系統運行管理工作。水泵(功率75kW),按冬季運行4個(gè)月,每度電中國煤化工CNMHG