[科普中国]-冷却回水

简介

供水、输水系统存在于许多复杂系统中，例如城市输水管道，农田灌溉系统，中央空调冷却系统、火电厂冷却系统等。这些系统所具有的能量通常从几千瓦至几千千瓦不等，大部分被白白浪费掉。冷却水系统是执行冷却任务的供水、排水系统，旨在保证系统的连续运行，比如中央空调系统，水电站，火电厂等。冷却回水流量较大、温度相对较高。1

工作装置冷却水系统分为直流冷却水系统、开式循环冷却水系统、闭式循环冷却水系统三种。直流冷却水系统主要应用在长江以南地区和滨海电厂等丰水区。冷却水直接抽取自河、湖、海，一次通过凝汽器后，即排回天然水体，不循环使用。该系统最重要的特点是用水量大、水质没有明显变化、水量稳定。1

开式循环冷却水系统中的水质有以下特点：

(1)冷却塔在运行过程中，因冷却塔的蒸发传热作用，系统中损失了一部分水，原溶解其中的固体留在了循环系统中，使循环水中的溶解性固体物质浓度增加，产生浓缩现象，加重了其在管道中的结垢。

(2)冷却塔在运行过程中，水与空气的直接接触，还会使水中一部分游离的散失，使水中的容易转化成CaCO3。，从而加重了循环水在管道中的结垢；空气中所带的微生物或昆虫进入水系统中，引起水质污染，胶质物质浓度增加，增加了回水管道的结垢；空气中所带的灰尘、细沙(本公司所处地区风力较大，地面植被少，沙石很容易随风进入冷却塔)带入水系统中，引起水质恶化，细沙在回水管道中沉积，增加了回水管道的结垢。2

应用领域铸锭过程电解出的铝液经过净化、除渣和澄清之后，注入铸锭机的铸模内，此时铝液温度在690～720℃，经快速凝固和循环水直接冷却后，变成温度在50℃左右的成品铝锭。循环冷却水系统在铸锭过程中起着非常重要的作用。

在这个应用中存在着严重的管道阻塞问题，其中管道阻塞的主要原因有：

（1）水垢和铝渣进入回水管道

铝锭的快速凝固过程主要是通过空气散热和循环水直接喷洒在铸模背面由水蒸发带走铝锭的热量来完成的。喷洒在铸模背面外表的水蒸发后，就会将水中的溶解性固体物质遗留在铸模背面的外表形成水垢，水垢达到一定厚度后，会因为振动和温度骤变而脱落。这些脱落的水垢随回水进入管道，在管道内沉积形成堵塞。另外，铝液在注入铸模的过程中和操作人员对铸模内铝液表面进行刮渣的过程中，还会有极少量的铝液留在铸模的边缘，这些极少量的铝液经冷却凝固后，变成各种不规则的铝渣，在铸模挡出铝锭的过程中，随之脱落掉人冷却循环水中，也会随回水进入回水管道，在管道内沉积形成堵塞。

（2）泥垢进入回水管道

水冷却铝的过程中，循环水的蒸发损失大，回水温度高，于是水的浓缩倍数就大，水中的溶解性固体物质就会形成泥垢，进入回水管道后，极易吸附在管道内壁的表面，以及管道中的水垢、铝渣表面，从而进一步结垢，形成堵塞。水飞溅到铸锭机的周围，又回流到循环水管道中。这会将地面上的灰尘等杂物带人回水管道，增加了回水管道的结垢，形成堵塞。

（3）冷却塔在运行过程中，增加了回水管道的结垢

该循环水系统为敞开式直接冷却循环水系统，热水经过冷却塔(又称凉水塔)或冷却池与空气直接接触被冷却变为冷水，再返回到系统中循环使用。2

工业回水余能回收城市输水管道，农田灌溉系统，中央空调冷却系统、火电厂冷却系统等回水所具有的能量通常从几千瓦至几千千瓦不等，大部分被白白浪费掉，因此余能回收中的关键技术．水力发电、海水防腐技术的研究成功可以大大提高能源利用率，减少能源消耗，真正做到了低碳、环保，清洁、高效，余能回收不仅降低了单位能耗，减少了二氧化碳排放。可以应用在采用大量水作为工业用水的设备或系统中，无论海水还是淡水、循环使用或非循环使用，均可以考虑设置余能回收工程。目前，作为工业用水大户的有火电厂、核电站、工业楼宇中央空调系统、炼铁炼钢企业等，都可以考虑设置余能回收工程，回收和利用余能，或就近供电，以降低能耗、充分利用资源。目前国内运行的火电厂比较多，装机容量比较大，而且国内的发电企业正在努力建设更多大容量、高参数的机组以其高效能和低排放替代低效能、高污染的小机组，因此该成果在火电行业的应用前景广阔，由于同时可以共用火电厂的一部分设备，减少了余能回收工程的投资，因此其在火电行业的发展更具优势。该项目成果可以应用在所有采用海水作为工业用水的系统上，只要海水达到一定的水头和流量，即可以考虑余能回收工程，除此之外，还可以同时考虑余热回收。如果水头，流量都不大，还可以考虑整装机组。整装机组，具有占地面积小、投资成本低，见效快等优点。1

冷却水余热回用在冷却回水主管路增加换热装置，用冷却回水热量置换并提升给水温度，是贯彻环保节能、实现能量回收的可行之路。通过系统地分析和测算，采用换热器将建筑给水与中央空调冷却回水进行热量交换，可以显著提高建筑给水的温度，同时降低冷却塔负荷，降低对周边环境的温室效应及减少由于水汽挥发带给大气的污染，最终实现节省电能、减少水资源的挥发与浪费。3

烧结工艺烧结工艺给水主要有两个方面用途：一是用于设备的冷却；二是在生产工艺中向烧结混合料加水。其中设备冷却用水量约占总用水量的80%一90%。主要冷却用水设备有主抽风机、烧结机头部隔热装置、单辊、油泵、除尘风机等，由于这部分水在使用过程中只是温度升高，水质变化不大，故经简单处理后循环使用；生产工艺过程用水主要是在一次混合、二次混合时用于给混合料加水润湿，促进细粒料成球，这部分水是生产消耗水。因此研究烧结工艺过程中水的运行状况、存在的问题及解决措施对烧结设备稳定运行、烧结生产顺行、烧结矿质量控制都起着至关重要的作用。4