循環冷卻水系統在投入運行之前系統設計要求
循環冷卻水系統在投入運行之前,都須經過沖洗、化學清洗、預膜處理和正常處理。根據預膜處理與正常處理配方性質,有時在預膜和正常處理之間,還安排基礎處理。
其中有些步驟,還須將系統用水充滿,循環并排空系統。有的環節如清洗,可在系統中產生氣體。
如果在工程設計中稍加考慮系統的充水、泄水、排氣等措施,則可使水質穩定處理的實施省時、省力且效果得以保證。
以下就管網布置、補充水系統、排水系統、冷卻塔、循環水泵站、加藥設施、儀表選擇及監測等方面加以討論。
1給水管道與回水管道
給水管道是由泵將循環冷卻水送至用戶的水管。一般水壓較高。根據工藝設備用水點的幾何高度與對水壓的要求,通常水壓為0.2~0.4 MPa,或0.5~0.8 MPa甚至更高。所以有的工業企業,即使在同一個車間內也會因水壓不同而分成不同的管道系統。此外,不同的工藝設備,還對水質提出不同的要求,這樣又不得不設計成不同水質的管道系統。
顯然,同一水質不同水壓的系統其回水可歸為一個回水管道系統將水送回水處理設施。但不同水質的系統,其回水也應分別設有回水管。所以循環水系統本身往往就有多條管道。
此外,工業廠房內,其它動力管道,如電纜、燃氣管道、熱力管道、壓縮空氣管道、采暖管道、通風管道,生產、生活、消防給水及下水道往往不下十余種。再加上龐大的設備基礎,地坑、電纜溝等地下設施障礙,所以在布置給水管、回水管時頗為困難。原則上這些水管的布置,沿縱向要有一致的坡度,以便在檢修時將水排空。但由于以上所提到的原因,布置水管在跨越障礙或避免與其它管道沖突時,就不得不出現向上凸起或向下凹的管段。于是就造成了凸起部分的集氣和下凹部分的存水。
當系統沖洗或化學清洗完成排空系統時,則下凹部分管道內的水就無法排空。特別是化學清洗后的排水,其含鐵濃度甚高,少則10×10-6~20×10-6,對于舊系統則更高。這樣的清洗廢水,如不能排盡,存在于系統中,盡管塔池與吸水井等都已排空,并用凈水沖洗,由于管道內存有廢水,用清水充滿系統后,還可造成系統中的水含鐵和懸浮固體過高,而影響預膜等后續工序的處理效果。
另外,化學清洗往往要降低循環水的pH,用以輔助除銹。特別是舊系統,為了除垢,則常用酸洗。此時系統內會產生氣體。如碳酸鈣垢遇酸則產生二氧化碳。于是就會在管道凸起部分集氣,使通水不暢,甚至阻塞水路。
為了解決系統排空和排氣,建議在管道的若干低點裝設泄水閥。處于地下部分的管道,則應將泄水閥置于檢查井中,泄水管接通下水道。這些措施還可以排除系統低點管道內的沉積物,解決堵塞管道問題。
在管道的若干高點,應安裝排氣閥。排氣閥宜為自動排氣方式。如果是手動的,則應將排氣管引至易于操作處裝設閥門。
為了防止較大顆粒雜質隨水流入設備而留在設備內,特別是空腔式冷卻構件,所以在給水干管上宜裝設管道過濾器,網孔直徑可以是1 mm以下。過濾器宜為自清洗式,以節省操作人力。
2排水系統
排水系統一般應設計成靠重力流能排空塔池及吸水井。如果外部下水道高于池底排水管,則應設置排水泵排水。
當沖洗或清洗結束,要放空系統;此時,通常是借循環水泵的壓力,自排污管排水,在水池中水位下降至循環水泵不能抽吸時,則利用臨時排水泵排水。
無論是借重力靠操作閥門排水,還是用水泵排水,都要求排水能力要盡可能大;用最短時間將系統排空,特別是在清洗之后。以便迅速轉入預膜階段。因之,如能設置重力排空管,則宜使其排水能力大些。選擇小于3~6h內將系統排空為好。
3補充水系統
補充水管的能力宜大些。如果只按系統正常運行,只是補充冷卻塔的蒸發、風吹、排污損失,以及系統的滲漏損失,其補充水量不大,這樣設計補水設施如管道、水泵等,對系統的清洗、預膜來說都偏小,會使充滿系統的時間拖長,使剛剛清洗的金屬表面不能很快進行充水預膜,就會重新銹蝕。因此,建議補充水設施的能力加大,宜在3~6h內充滿系統。即使不能按清洗預膜要求設計補充水系統,至少就近給水干管有接通臨時補充水管的可能。
4冷卻塔
在系統投入生產前的沖洗、化學清洗,甚至預膜,往往不須循環水通過冷卻塔,其原因一是防止沖洗水中夾帶泥土等雜質堵塞冷卻塔的配水系統與填料。二是冷卻塔的填料等多為塑料制品,無須進行化學清洗。為了沖洗冷卻塔,宜在投加清洗劑之前,利用循環水上塔沖洗即可。
由于上述原因,在設計冷卻塔的進水管時,應設有旁路,即由用戶來的回水不上冷卻塔,而直接放入塔池或吸水井的水管,并設有閥門轉換。
對于塔池設計的要求,一要設有迅速排空池子的泄空管。如果要用臨時泵排水時,必須設有池底集水坑,以供排水泵抽水。集水坑位置,宜在塔池邊角處,或人孔之下,應留有標志,不宜設在池中央和不宜操作及尋找(因在水下,看不見)的地方。池底要有底坡,坡向集水坑或排水管。集水坑要有足夠的深度,以便潛水泵工作。
在冷卻塔附近要設有接通軟管的沖洗水管,以方便沖洗塔池。
所有這些,都是為了迅速徹底將沖洗、清洗廢水排掉,使預膜水質符合要求,最終對系統運行壽命有利。
如果塔池為混凝土結構,為了防止化學清洗有時降低pH值時的侵蝕,所以必須在池的內壁涂刷防侵蝕的涂層。
5循環水泵站
對于用水安全程度要求高的用戶,如鋼鐵廠,一些高溫冶煉設備的循環水泵站多采用自灌式吸水,所以泵站常布置為半地下式,水泵與其進、出水管處于系統的低點。特別是將水管敷設在管溝內時,則進、出水管位置更低。為了在清洗之后迅速泄空這些水管、水泵內的廢水,應在水管低位管底裝有泄水管,并將水排向集水坑,再排入下水道。
吸水井的設計注意事項類似塔池,不再贅述。
另外,要考慮臨時排水泵和臨時照明的電源。
6監測儀表
系統設計的儀表,諸如流量計、溫度計、壓力計、電導儀等,應能耐受化學清洗的條件,如酸性條件,否則在清洗時,就要將其拆除或隔斷,在清洗之后再加以恢復,這是一件較為煩瑣的工作。
建議選擇耐腐蝕的儀表,或裝有跨越管。如電磁流量計就最好裝有跨越管,這樣不但在清洗時省去拆卸的麻煩,在檢修儀表時也甚方便。溫度計也宜選用有不銹鋼套管類型的產品。
另外,為了方便取水樣分析,宜在方便處設取樣龍頭,這也有利于日常運行。
7監測試片裝置與監測換熱器
為了監測系統日常的冷卻水處理效果,宜在水管路上設置監測試片裝置。該裝置可設在有壓回水管或送冷卻塔水管的旁路上。因為回水水溫較高,腐蝕、結垢傾向更強。當置入試片或取出試片時,將裝置旁路上的前后閥門關閉,泄空裝置中的水,打開手孔(一般兼作窺視孔)將掛片固定在試片架上,或從試片架上取下。在旁路上應裝有流量計,以計算出通過裝置的流速;瘜W清洗和預膜,也可以利用這種監測裝置,觀察清洗、預膜效果。
在循環水給水管的旁路上還可裝置有監測換熱器,以通過真實的換熱,觀察冷卻水處理效果。換熱器安裝在循環水給水管的旁路上,試管內流過循環水,管外為蒸汽。水路上要裝有流量計,旁路前后都應設閥門。
8熱源
為了提高清洗、預膜效果,特別是冬季,宜適當提高水溫。安裝監測換熱器時,則需熱源。這就要求工程設計要考慮在循環水設施處設有蒸汽管道。
9加藥裝置
加藥裝置是水質穩定劑在加入系統之前的調配與計量設備。如果藥劑是固體的,要求先將其溶解,然后配成規定的藥劑溶液投加濃度。如果原藥是溶液則可省去溶解環節,直接配成溶液投加。有時供藥不是一種,往往是兩種,甚至三種。在稀釋混合后調制成投加濃度再投加。
調配藥劑的溶液槽宜為兩只,以便交替使用。溶藥槽與溶液槽都應有攪拌裝置。加藥裝置都應有計量儀表,可采用流量計計量。近年來則多采用計量泵投藥。它既可調成定量,而且可將藥劑加入有壓力的系統。計量泵尤其適用于將藥液注入密閉循環水系統。
加藥可隨補充水投加,將補水閥的開閉與加藥泵聯鎖。這樣對于正常運行的系統,可以節省操作人力,不過靈活性欠缺,所以建議,除了此種投藥途徑之外,應有另外的投藥點。諸如水泵吸水井處,以便在調試階段使用。
10結語
以上討論的幾點措施,有的是設計系統時必須考慮的,也有在增加少量投資的情況下即可為投產前的沖洗、清洗、預膜及調試帶來很多方便。特別是系統設計者不要堵死后來做臨時措施的條件,比如補充水系統的總管來水能力等。
當然這里也有一個綜合投資問題。當初在系統設計中節省了,但后來臨時措施的費用反而更高和更費時、費力。盡管如此,甚至也不能得到如愿的回報。
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