本文介绍工艺冷却水系统或制程冷却水系统工作原理及用途，该系统主要用于冷却工艺设备，带走其产生的热量。系统中冷冻水和冷却水是两个相对独立的系统，冷冻水由冷冻机提供，冷却水与冷冻水进行热交换，从而降低冷却水温度。工艺冷却水系统模式的选择工艺冷却水系统的模式分为开式系统和闭式系统，在设计过程中如何选择开式系统和闭式系统，应根据以下几种情况进行选择：

　　（1）当工艺设备最高处距离水泵板换设备高差比较大时（高差超过10m），建议采用闭式系统，这样可以充分利用设备余压及静扬程。

　　（2）当工艺设备供水压力要求很高但设备压差不大时，建议采用闭式系统，这样可以利用管网余压减小水泵扬程，起到节能作用。

　　（3）当厂房工艺设备分期分批投产或设备更新调整比较平繁时，考虑到系统可调试性，建议采用开式系统，可以加快系统调试运行，同时系统由于增加了水箱，系统保有水量增加，冷源中断时，具备一定事故缓冲能力。 

　　（4）从节能角度考虑，采用闭式系统，可以大大减小工艺冷却水供水循环泵的扬程，一方面可以节约初投资，另一方面可以节约能源，减小运行费用。

　　一、工业冷却水系统的分类

　　工艺冷却水系统分为开式系统和闭式系统两种。闭式系统主要由水泵、板换、工艺设备、管网和定压设备组成，开式系统主要由水箱、水泵、板换、工艺设备和管网组成。

　　开式系统和闭式系统具有以下相同点： 

　　（1）均为间接传热； 

　　（2）工艺设备对水质要求比较高，系统补水均需软化水补水； 

　　（3）系统冷媒均为冷冻机冷却水。

　　开式系统和闭式系统具有以下不同点： 

　　（1）开式系统冷却水在水箱处和大气局部有接触； 

　　（2）开式系统无法利用系统回水压力，不节能。

　　工艺冷却水系统管道布置分为同程式系统和异程式系统两种。

　　同程式系统定义：经过每一并联环路的管长基本相等，阻力相近；若通过每米长管路的阻力损失接近相等，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。同程式系统的优点：系统的水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。缺点：由于采用回程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资。

　　异程式系统定义：经过各并联环路的管长不等，管路的阻力不等；需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡。异程式系统的优点：异程式系统简单，耗用管材少，施工难度小。缺点：各并联环路管路长度不等，阻力不等，流量分配难以平衡。

　　二、工艺冷却水系统组成及工作原理 

　　工艺冷却水系统由以下几部分组成： 

　　1.水质处理 

　　2.循环系统（管道，Y滤，水泵） 

　　3.冷却热交换设备 

　　4.储水箱 

　　5.过滤器 

　　配套还包括：末端（工艺机台设备）、冷源（冷冻水等）、电气控制系统、补水定压装置，加药系统等冷水机组（给冷却水系统提供冷源）。

　　循环冷却水系统是指以水作为冷却介质并循环使用的一种冷却运行系统，由水泵、旁滤、换热设备（如换热器、冷凝器）、冷却设备（如冷却塔、空气冷却器）、加药设备、检测设备、管道和其他有关设备组成水质处理。PCW工艺循环水系统需要对原水进行预处理，包括去除悬浮物、溶解物、有机物和微生物等，PCW工艺循环水系统中，由于循环水会受到污染和腐蚀，需要进行定期的水处理，包括添加除氧剂、抗腐剂、PH调节剂等，以保证循环水的水质稳定，确保循环水的水质符合生产要求。

　　水质要求 

　　1.PH值。循环冷却水运行时的PH值通常被控制在7.0-9.2这一范围。在25℃时，PH=7.0的水为中性，故PH=7.0-9.2的水大体上属于中性或微碱性的范围。一般来讲，在上述PH值范围内，冷却水的腐蚀性随PH值的上升而下降。 

　　2.悬浮物浓度与浊度。悬浮物是指悬浮于水中的物质（颗粒粒径大于10-4mm）。它的单位是mg/L。水质分析中，常用浊度测定值来近似表示胶体和悬浮物的含量，它的单位是NTU。循环水中的悬浮物通常由沙子、尘埃、淤泥、泥土、腐蚀产物和微生物组成。它们往往是由补水带入，也可由空气或风沙带入，它们往往沉积在循环水流速较慢或流速突然降低的部位。从而影响换热器的冷却效果和造成垢下腐蚀。所以对补充水和循环水的浊度应该加以监测和控制。一般情况下，循环冷却水的悬浮物浓度或浊度不应大于20NTU，当使用板式、翅片管式换热器时，浊度不宜大于10NTU。

　　3.含盐量。含盐量是水中个溶解性盐类的总浓度，含盐量是衡量水质好坏的一项重要指标，其单位常用mg/L。含盐量也可通过电导率来间接表示。水中溶解的大部分盐类都是强电解质，所以可以利用离子的导电能力的大小了解水中含盐量的多少。水中含盐量高，铝离子和硫酸根离子含量往往较高，则水的腐蚀倾向较强。含盐量高的水，如果钙镁离子、碳酸氢根的含量较高，则水的结垢倾向较大。投加缓蚀阻垢剂时，循环冷却水的含盐量一般不宜大于2500mg/L。

　　4.钙离子浓度。从腐蚀角度来看，软水虽不易结垢，但其腐蚀性较强。因此循环水中钙离子浓度不宜低于75mg/L（以碳酸钙计）。从结垢的角度来看，钙离子是循环水最重要的成垢性阳离子。因此循环水中钙离子浓度不宜过高。

　　5.铜离子浓度。循环水中的铜离子会引起钢和铝的局部腐蚀，因此，循环水中的铜离子浓度不宜大于0.1mg/L。 

　　6.铁离子浓度。循环水中的铁离子即可以是由补水带入的，也可以是由循环水系统钢设备腐蚀引起的。它是循环水中的一种污垢生成物质。循环水中的总铁浓度作为估计钢铁设备腐蚀情况的依据。循环水中总铁浓度为0.1-0.5mg/1时为正常；总铁浓度0.5-1.0mg/1时为过高；而总铁浓度大于1.0mg/1时则为腐蚀的信号。

　　7.碱度。碱度表示水中OH-、CO32-、HCO3-量及其他一些弱酸盐类量的总和。循环水中碱性物质主要是CO32-、HCO3-，碱度单位可用mol或mg/L（以碳酸钙计）表示。测定碱度时。根据所使用的指示剂的不同，可将碱度分为酚酞碱度（P-碱度）和甲基橙碱度（M-碱度），后者称为总碱度。

　　8.氯离子浓度。氯离子由于其半径小，容易穿透钝化膜表面的细孔而产生点蚀现象，另在有污垢存在时，氯离子可依靠其较强穿透力进入垢下与Fe2+反应生成FeCl2，FeCl2进一步水解生成Fe(OH)2和HCl，导致腐蚀区溶液呈强酸性，使金属的腐蚀速度加快，氯离子还是造成铜片点蚀及应力腐蚀破裂的主要因素一般投加缓蚀剂进行冷却水处理，对于含有不锈钢换热设备的系统，氯离子浓度不宜大于700mg/l；对于含碳钢换热设备的系统，氯离子浓度不宜大于1000mg/l。

　　循环水泵

　　水泵须满足使用流量和扬程的要求，且体积小、重量轻、造价低，有良好的特性和较高的效率，一般才有多级离心泵。离心泵的组成部分分六部分，分别是叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料盒。

　　1.叶轮：离心泵的核心部分。 

　　2.泵体：它是水泵的主体，也称泵壳。 

　　3.泵轴：传递机械能的主要部件。 

　　4.轴承：套在泵轴上支撑泵轴的构件。

　　5.密封环：又称减漏环。 

　　6.填料盒：主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖、水封管组成。 

　　循环系统管道附属备件（304/316L材质）设计用节能设计方案Y滤单向阀扩散型滤网器机台衔接，机台设备连接处安装进出水阀门、压力表、温度表、旁通阀、减压阀、专用接口。

　　热交换器

　　热交换器按其形式可分管壳式，板式，板翅式，热管式等，相比较而言，板式热交换器具有占地面积小，传热面积大的优点。冰水下进上出，PCW上进下出，使冰水尽量带走热量，充分进行热交换，并通过调节冰水电动阀，保证PCW出水温度稳定。

　　储水箱

　　（1）开式系统中水箱主要起到补充水源作用。

　　（2）闭式系统中水箱需要选择膨胀水箱，膨胀水箱有三个作用：

　　1.收容和补偿系统中水的胀缩量；

　　2.向密闭式循环水系统提供稳定的压力，系统稳压；

　　3.作为系统补水的指示，由膨胀水箱给出信号控制系统补水泵启动或关闭。

　　RO补水装置

　　通过水箱上部的自动补水阀控制。补水装置一般由补水管路、水箱液位计、电动阀组及其旁通管路组成，水箱水位过低时，液位计发出补水信号，电动阀开启，RO水进入水箱，水位达到预定位置时，液位计发出信号，电动阀关闭，补水结束。应急补水可以用自来水补水。

　　过滤器

　　过滤循环水中的固体颗粒杂质，杂质被截留在滤网内部，定期清理以减少系统水阻力过虑掉水中的固体颗粒杂质，净化水源。过滤器水过滤器或过滤装置的选择，除要考虑后续管路可能对水质的影响，还要兼顾考虑不同工艺设备水质要求的差异。因此，一般选择为两级过滤器，前端过滤器一般选用5μm、99%过滤要求的不锈钢过滤器，末端过滤器选择根据末端工艺设备的水质要求确定。外壳材料为不锈钢制作，滤芯材质为聚丙烯滤芯。

　　附属设施和控制系统

　　水泵变频电气控制、温度传感器、压差传感器、压力传感器、调压阀、阀件及不锈钢管道旁通阀等。控制部分：变频器、PLC、温度和压力传感器中控室自动控制：PCW系统主要的参数为出水的压力和温度，均由传感器获得反馈至PLC，PLC分析处理后控制阀门的开度以调整相应参数。水泵由变频器控制，变频器连至PLC，压力参数反馈至PLC后，PLC通过变频器改变变频泵的频率。

　　加药设备成套加缓蚀剂、阻垢剂设备

　　加药系统(dosingsystem)主要由溶液箱、搅拌箱（带搅拌器）、计量泵、液位计、电控柜、管路、阀门、安全阀、止回阀、压力表、过滤器、底座、扶梯等组成（可根据用户实际要求配置）。加药系统根据所需药剂浓度，在搅拌箱内配制，经搅拌器搅拌均匀后投入溶液箱、用计量泵（加药泵）向投药点或指定的系统中输送所配制的溶液。

　　来源：微信公众号“中国工业清洗”

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