某铸锻车间净循环冷却水方案探讨

2022-09-21康凯许崇崴汪小明林振杨丰大顺

工程建设与设计 2022年17期

康凯，许崇崴，汪小明，林振杨，丰大顺

（中机第一设计研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

循环冷却水的用量通常会占到工业用水量的70%以上[1]，因此，工业循环冷却水的应用是工业生产中的重要环节，对节水有着至关重要的作用。合理的循环冷却水系统不仅是整个生产工艺中重要的一环，对节水、节能也起着关键作用，也是建设节约型社会的重点，蕴涵着巨大的社会与经济意义，与国家建立节约型社会之精神所契合。

铸锻工艺是我国重工业中一个重要的工艺环节，电弧炉、钢包精炼炉、机械泵真空系统、冶炼系统除尘系统、砂处理系统等是铸锻工艺的重要工艺设备。尤其是电弧炉、钢包精炼炉的炉盖部分，由于其温度较高，其冷却循环水的供水可靠度要求较高。

2 工程概况及甲方需求

2.1 工程概况

根据项目要求，铸锻联合厂房共包含废钢车间、炼铸钢车间、清铲车间、锻造车间、热处理车间、机加工车间6个车间，熔炼工部工艺设备用水要求详见表1。

表1 工艺设备循环水用水量一览表

2.2 甲方需求

根据前期与甲方沟通，工艺设备用水条件及甲方需求如下：（1）采用敞开式净循环冷却水系统，采用开式逆流冷却塔+板换二次换热；（2）工艺用水设备换热均为闭式管路；（3）工艺循环水设备循环水采用软化水；（4）循环水补水全部采用软化水；（5）循环水池有效容积按30 min循环水量考虑。

3 间冷开式净循环冷却水系统概述

净循环冷却水系统指冷却水不与被冷却介质直接接触，经换热设备换热后，水质不被污染，仅温度升高。常遇到的净循环冷却水系统有两种形式：间冷开式循环冷却水系统和闭式循环冷却水系统[2]。

3.1 间冷开式净循环冷却水系统

间冷开式净循环冷却水系统是指经过工艺用水设备换热升温的冷却水，于冷却塔内与大气直接接触，进行蒸发和接触散热使水温下降，继而再重复使用的冷却水系统[3]。常见的有集水盘型和专用集水池型两种，集水盘型流程图见图1，专用集水池型流程图见图2。

图1 集水盘型间冷开式循环冷却水系统流程图

图2 专用集水池型间冷开式循环冷却水系统流程图

3.2 闭式循环冷却水系统

闭式循环冷却水系统指热水在一个封闭的系统中得到冷却的过程，在该系统中，升温后的循环水经由冷却管与外界空气进行间接（强制）换热，将工艺介质热量移走。

闭式循环冷却水系统流程图见图3。

图3 闭式循环冷却水系统流程图

4 净循环冷却水系统选择

敞开式净循环冷却水系统和封闭式净循环冷却水系统各有优缺点，详见表2。循环冷却水系统的规模可参照GB 50648—2011《化学工业循环冷却水系统设计规范》第3.3.6条的规定[4]。一般中、小型循环冷却水系统选用集水盘型，大型循环冷却水系统选用专用集水池型。从冷却塔与工艺设备的对应关系，循环冷却水系统可分为单元制、干管制[5]。

表2 间冷开式循环冷却水系统与闭式循环冷却水系统优缺点一览表

本文所述项目，根据工艺用水设备用水条件，循环冷却水选择板换型间冷开式循环冷却水系统，采用干管制和单元制组合的形式，流程图见图4。

图4 板换型间冷开式循环冷却水系统流程图

5 设计要点

净循环冷却水系统是铸锻车间一种常用的形式，本文结合以往项目，总结设计工作中应主要的几个要点。

5.1 摸清工艺设备用水条件

用水条件主要有：（1）循环水量；（2）供、回水形式，有压回水还是无压回水；（3）供、回水温度；（4）水质要求；（5）运行要求。

5.2 知晓冷却循环水的控制要求

结合工艺要求，配合电气专业，制订合理的系统控制方案，自动控制一般需要有专业厂家介入，配合中标自控厂家二次深化。

5.3 制订合理的冷却循环水系统方案

根据工艺用水设备用水条件、运行要求、冷却循环水系统控制要求等制定合理的系统方案。

5.4 选取合理的集水池有效容积

间冷开式循环冷却系统需设集水池时，无特殊要求时可按循环水量的30 min考虑，一般不小于10 min。工艺及甲方另有要求的，需与各方协商，选取合理的有效容积。

5.5 合理选择循环冷却水设备及附件

设备及附件选择需要注意以下几点：（1）如需选择变频泵，应与电气专业沟通，考虑变频控制柜的设置位置；（2）开式冷缺塔建议选择逆流式，闭式冷却塔建议选择机械通风湿式型；（3）循环水泵建议选择立式泵，便于泵房布置，减少设备间面积；（4）板换型间冷开式循环冷却水系统中，板式换热器不宜少于2台，每台循环量可按总循环量的70%确定；（5）当循环水泵选用2用1备或3用1备时，应考虑流量的折减，不建议并联泵台数大于3台；（6）闭式循环水冷却水系统最高点应设自动排气阀；（7）冷却塔建议由专业厂家设计复核，确保冷却塔的冷却效果。