[科普中国]-水冷却系统

简介

随着生产力的发展人们在享受科技成果的同时，也在不断感叹生存的环境大不如前，很多资源也在被过度利用，特别是水资源，生产、生活都离不开它。如今，随着“低碳生活”概念的提出，各领域都在思考如何节能减排。在冶炼生产中阳极炉圆盘浇铸机冷却水用量特别大，使用后的废水不仅被热污染同时还含有铜颗粒和其它氧化物如果直接外排，不但严重浪费水资源，而且会增加工厂总排的污染治理压力。针对这一问题，阳极炉圆盘浇铸采用循环水系统最大限度地提高水的利用率，同时减少污染1。

浇铸循环水冷却系统简述浇铸循环水系统工艺流程如下：

1.圆盘浇铸机冷却回水（包括喷淋回水、水槽回水）通过暗渠B1000×1800 自流至污水池沉淀。沉淀后的上清液通过180kW 的300BPFZ-BD3 型无密封自控自吸泵（污水泵）送至三台GFNDP-600型冷却塔冷却，冷却后流入冷水池供圆盘浇铸系统循环使用。由于循环回水不仅被热污染还含有铜颗粒和其它氧化物，因此在循环回水进入冷水池之前，先经过污水泵出水管道上设置的三台GZG400-10型钢制自清洗过滤器对循环回水进行过滤，过滤后的循环回水再进入冷却塔。冷却塔和自清洗过滤器分别设置有D426×6 旁通管路，用于过滤器检修时临时通水。

2.浇铸机喷淋冷却水由冷水池南面设置的BP0150-570 型单级双吸中开蜗壳式离心泵（喷淋泵）将冷水池内水加压，经一根D529×10 给水管路供浇铸机喷淋冷却用水。单台水泵功率为200kW，最大给水量为620m3/h。单台浇铸机喷淋所需冷却水量为550m3/h，供水压力为0.8MPa，冷却回水水量为500 m3/h，冷却回水无压。

3.浇铸机冷却水槽冷却水量340m3/h，由冷水池南面设置的BP0150-280型单级双吸中开蜗壳式离心泵水泵（水槽给水泵）将冷水池内水加压，经一根D426×6 钢管供给浇铸机冷却水槽用水。单台水泵功率为37kW，最大给水量为609m3/h。单台浇铸机冷却水槽所需冷却水量为340m3/h，供水压力为0.2MPa，冷却回水310m3/h，冷却回水无压。

4.冷水池长25m、宽10m、高3m，位于污水池北面马路另一侧，封闭式建筑，顶部留有观察孔。上方安装有三台冷却塔，冷却后的循环水回流至冷水池储存备用。考虑暴雨和其它原因导致循环水系统内的水量不断增加，冷水池设有溢流孔，当液位超过溢流孔时冷水自动排至污水池。同时污水池水位不断上涨可能会导致圆盘电机和自吸泵被淹没，因此在污水池设置了3 台外排污水泵，启动外排污水泵可直接将污水排至工厂总排处理站。

5.冷却水循环过程中，有蒸发、渗漏等损失。因此在冷水池西侧设置有厂区回用水给水管、东侧设置有厂区生产用水给水管，由电动阀根据冷水池水位自动给水。当冷水池水位下降设定水位以下时，厂区回用水给水阀自动打开给水，阀门开度由1%逐渐加大至全开。如果厂区回用水给水阀已经全开补水量还是不够，冷水池水位仍旧低于设定水位。厂区生产给水阀自动打开增加给水，阀门开度由1%逐渐加大至全开2。

设备现场操作1.污水泵（ 无密封自控自吸泵180kW，300BPFZ-BD3）

现场每台泵有选择开关控制泵的三种操作方式：“集中”“切”“机侧”。选择“集中”由炉后控制室远程控制。选择“机侧”可通过操作盘面上每台泵“运行” 和“停止”开关控制单台泵的开停。选择“切”进入检修状态。

2.喷淋泵（离心泵200kW，BP0150-570）

现场每台泵有选择开关控制泵的三种操作方式：“集中”“切”“机侧”。选择“集中”由炉后控制室远程操作。选择“机侧”可通过操作盘面上每台泵“运行”和“停止”开关控制单台泵的开停。选择“切”进入检修状态。

3.水槽给水泵（离心泵37kW，BP0150-280）

现场每台泵有选择开关控制泵的三种操作方式：“集中”“切”“机侧”。选择“集中”由炉后控制室远程操作。选择“机侧”可通过操作盘面上每台泵“运行” 和“停止”开关控制单台泵的开停。选择“切”进入检修状态。

4.冷却塔风机（30kW）

现场每台冷却塔风机有选择开关控制风机的三种操作方式：“集中”“切”“机侧”。选择“集中”由炉后控制室远程操作。选择“机侧”可通过操作盘面上每台风机“运行” 和“停止”开关控制单台风机的开停。选择“切”进入检修状态。现场通过“运行” 和“停止”指示灯、电流表、监控风机的运行状态1。

系统集中控制污水池水位的控制3 台污水泵“自动”状态下有3 种启动顺序可以切换。生产时把因检修或其它原因不正常投入使用的泵排列在最后，否则到达设定水位时泵不能启动将无法正常排水。

浇铸开始前，在炉后DCS 上选择正确的污水泵启动顺序后，将每台污水泵选择到“投入”状态，系统会根据水位自动控制污水泵的开停。注意：“投入”操作必须按照选择好的顺序逐台进行，因为排在序列前面的泵不选择“投入”，排列在序列后面的泵选择了“投入”即使到达设定水位时还是不会自动启动。系统通过超声波物位计检测到污水池的水位信号，在炉前、炉后DCS 上都有显示。同时系统将根据预先设置的水位自动控制污水泵的开停。污水池水位分4 个控制点：超低水位、偏低水位、偏高水位、超高水位。

水位上升至“偏低水位”时：处于“自动”状态的污水泵自动启动。水位上升至“偏高水位”时：处于“一级备投”状态的污水泵自动启动。水位上升至“超高水位”时：“处于“二级备投”状态的污水泵自动启动。如果水位继续上升超过2.6m 时，应急的外排污水泵会自动启动，向外排出污水池内过量的水。外排泵排水至2.4m 时停止外排。应急的外排污水泵由独立的水位检测系统控制不受主系统的影响。

水位由“超高水位”下降至“高水位”时，处于“二级备投”状态的污水泵自动停止。水位下降至“偏低水位”时，处于“一级备投”状态的污水泵自动停止。水位下降至“超低水位”时处于“自动”状态的污水泵自动停止，三台泵全部停止运行。

炉前DCS 可监视各台泵“运行”“停止”信号、电流、转速、流量、出口阀门开闭信号。以及污水池水位状态和液位显示。

冷水池水位控制系统通过超声波物位计检测到污水池的水位信号，在炉前、炉后DCS 上都有显示，同时根据炉前DCS 预先设置的水位（3.5m）控制补水阀的开停。在冷水池西侧设置有厂区回用水给水管、东侧设置有厂区生产用水给水管，由电动阀根据冷水池水位自动给水。当冷水池水位下降设定水位以下时，厂区回用水给水阀自动打开给水，阀门开度由1% 逐渐加大至全开。如果厂区回用水给水阀已经全开补水量还是不够，冷水池水位仍旧低于设定水位。厂区生产给水阀自动打开增加给水，阀门开度由1% 逐渐加大至全开。如果电动阀门故障还可以通过打开旁通阀人工“手动”补水。水位下降至炉后DCS 设置的“超低水位”（3m）时，处于运行状态的喷淋泵和水槽冷却水泵全部自动保护停车，“手动”也不能启动。只有通过补水，让水位超过设置的“超低水位”（3m）后才能启动喷淋泵和水槽给水泵。当冷水池水位过高达到满水水位时，通过溢流管道流回污水池。

单体设备的集中控制正常生产时，喷淋泵和水槽给水泵都应处在“集中”状态下，由炉后DCS 通过点击“启动” 和“停止”按钮开停泵。喷淋泵和水槽给水泵与冷水池水位和污水泵的“投入”信号联锁。冷水池水位降至“超低水位”时喷淋泵和水槽给水泵联锁保护停机。至少一台污水泵选择至“投入”状态才能“集中”启动喷淋泵和水槽给水泵。

冷却塔风机“集中”状态下的冷却塔风机与污水泵联锁，并设置有“冬季模式”和“夏季模式”两种状态供选择。“夏季模式”下只要有任意一台污水泵启动，处于“集中”状态下的冷却塔风机都会连锁启动，三台污水泵全部停止冷却塔风机才会联锁停止。“冬季模式”下风机不自动启动。

炉前DCS 监控炉前DCS 主要控制冷水池东西两侧的自动补水阀，正常情况下可根据设定水位自动控制。但炉前操作人员必须监视冷水池和污水池水位。同时炉前DCS 还要监视各台水泵、风机的“运行”“停止”和电流、转速信号，以及循环水系统各点的压力、流量、温度参数。

过滤器（GZG400-10）现场每台过滤器有选择开关控制搅拌机和排污阀的的三种操作方式：“自动”“切”“手动”。“自动”状态下过滤器会根据出入口压差和设定的间隔时间自动控制过滤器搅拌机和排污阀的“运行”和“停止”。“手动”状态下可通过操作盘面上搅拌机和排污阀“运行” 和“停止”开关在机侧控制单台过滤器的搅拌机和排污阀“运行”和“停止”。选择“切”进入检修状态。

总结循环水系统将圆盘浇铸机产出的废水经沉淀、过滤、再采用机械通风方式冷却后进入冷水池。然后根据浇铸机喷淋和冷却水槽对供水压力的不同要求通过两个相对独立供水系统采用分压供给圆盘浇铸机循环使用。通过此项技术的使用水循环利用率达到98%~99%，超过了国家复水利用率97.5% 的最新高标准，达到了节水减排的目标 3。