循环冷却水系统水平衡计算

2024-12-25 15:01   宁夏  
循环冷却水系统是发电、热电联产、化工等行业必不可少的换热装置。其耗水量是工业用水量的最大一部分,我国的工业循环冷却水用水量占工业总用水量的70%,因此合理计算循环冷却水系统的水平衡是实现企业节能降耗的基础。本文从循环冷却水系统工艺流程出发,给出循环冷却水系统水平衡计算方法,供水处理人士参考。
一、循环冷却水系统工艺流程
循环冷却水主要由冷却塔、集水池、水泵、换热器、旁滤器、加药设备、管道、阀门组成。水泵从集水池(或另设吸水池)抽水,通过管道送至换热器,与热介质换热后,水温升高,返回冷却塔上部,经布水器和填料喷淋至集水池,水温降低,再经水泵送至换热器,如此往复循环,如下图所示。
二、水平衡计算
从上图可见,循环冷却水系统的水平衡为补水量等于蒸发水量、风吹损失水量、排污水量、旁滤器反洗废水量之和,如下式所示。
式中:QA为补水量,m³/h;Qe为蒸发水量,m³/h;Qw为风吹损失量,m³/h;Qp为排污水量,m³/h;Qb为旁滤器反洗水量,m³/h。
计算循环水系统水平衡实质是计算各部分损失水量。
1、蒸发水量
蒸发水量的计算方式有两种,一种是根据循环水量和温差计算,适用于生成运行中水量核算;一种是根据空气含湿量计算,适用于设计阶段。
(1)根据循环水量和温差计算
式中:Δt为循环水给水和回水温差,℃;Q为循环水量,m³/h;K为热量系数,1/℃,可根据当地气温按下表选取。
对于上表未列出的气温,可以采用插值法计算,例如气温为23℃,气温为30℃的K值比20摄氏度的K值高0.0001,那么在20~30℃范围内,气温每升高1℃,K值升高0.00001,23℃比20℃升高3℃,则K值较20℃升高0.00003,即23℃时,K=0.00143。
(2)根据空气含湿量计算
式中:G为进入冷却塔的干空气量,kg/h,G需要在所选择的风机特性曲线的高效区查得;x1为进入冷却塔的空气含湿量,kgH2O/kg空气;x2为出冷却塔的空气含湿量,kgH2O/kg空气,x1、x2需从前期勘察资料中获取。
2、风吹损失量
风吹损失水量与填料形式、配水方式、冷却水量和风速等因素有关。根据通风方式和是否布置收水器,风吹损失量可按以下四种情况的一种进行计算。
3、排污水量
式中:N为循环冷却水系统浓缩倍数,根据GB/T50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》要求,N≥3。
浓缩倍数每下降10%,排污水量约增加0.013%Q。例如循环水量Q=20000 m³/h,设计浓缩倍数N=4,实际浓缩倍数为N=2.7,浓缩倍数下降32.5%,则排污水量增加约8.45 m³/h。所以,保证合理的浓缩倍数是减少排污水量的基础。
4、旁滤器反洗废水量
旁滤器反洗废水量计算方式有两种,一种是根据反洗泵流量和反洗时间计算,适用于生成运行中水量核算;一种是根据过滤面积和反洗通量计算,适用于设计阶段。
(1)根据反洗泵流量和反洗时间计算
式中:Q为反洗泵的额定流量,m³/h;t为每次反洗持续的时间,h/次;n为每天反洗次数,次/天;24为每天的时间是24h。
(2)根据过滤面积和反洗通量
式中:Jb为反洗通量,L/(m2·s),通常取25~30L/(m2·s);A为旁滤器过滤面积,m2。
总结
循环冷却水系统是工业企业重要的换热装置,用水量极大,做好水平衡核算是实现节能降耗的基础。循环冷却水系统的水量损失与很多客观因素有关,但也与生产运行的管理密切相关,保证循环冷却水水质,提高浓缩倍数,可以减少系统耗水量。

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