关键字：冷却循环水系统 选型 冷却水处理 管道布置
Abstract: in this paper, the modern civil air conditioning cooling water circulating system cooling tower of the selection, and handling of circulating water piping layout of the cooling water system in more detailed analysis, and the paper tries to solve the problems existing in the design, so the system can achieve rational, the economy, the purpose of saving energy.
Key word: cooling water circulating system selection treatment of cooling water piping layout
中图分类号： U664.81+4文献标识码：A文章编号：
引言
随着国民经济的发展，使用集中式空调系统的建筑越来越多，能耗也随之增大。作为空调系统中循环冷却水系统，虽然水量较小，设备为定型产品，水质要求较低，季节性运转等，但设计中对一些具体的细节问题，关注不够，造成冷却水系统水温降不下来，系统能耗过大，运转操作不便等问题，甚至由于空调冷却水系统的结垢、腐蚀和藻类滋生造成循环水系统管道的堵塞和腐蚀。为有效解决上述问题，下面从冷却塔选型，循环水的处理，系统管道的布置几个方面进行分析。
1循环冷却水系统设备的合理选型
1.1注重设计基础资料
为保证冷却塔的冷却效果，必须注重气象参数的收集， 气象参数应包括空气干球温度θ（℃），空气湿球温度τ（℃），大气压力P(Pa)，夏季主导风向，风速或风压，冬季最低气温等。
根据《采暖通风与空气调节设计规范》和《建筑给水排水设计规范》，冷却塔设计计算所选用的空气干球温度和湿球温度，应与所服务的空调等系统的设计空气干球温度和湿球温度相吻合，应采用历年平均不保证50小时的干球温度和湿球温度。
1.2循环冷却水量确定
确定冷却循环水量时，首先要清楚准确地了解空调负荷及空调设备要求的冷却循环水量，同时还要关注空调机的选型，一般可根据制冷量（美RT），估算冷却循环水量Q（m3/h），对于机械式制冷：离心式、螺杆式、往复式制冷机，Q=0.8RT。对于热力式制冷：单、双效溴化锂吸收式制冷机，Q=(1.0-1.1)RT 。
1.3冷却塔选型
民用建筑冷却塔选型一般选超低噪音逆流冷却塔，逆流塔冷却水与空气逆流接触，热交换率高，当循环水量容积散质系数βxv相同，填料容积比横流式要少约20%-30%，对于大流量的循环系统，可以采用横流塔，横流塔高度比逆流塔低，结构稳定性好，有利于建筑物立面布置和外观要求。
冷却塔选型时应考虑一定余地，我们在工程设计时，一般按制冷机样本所提供的冷却循环水量的110%-115%进行选型。防止由于环境，管道结垢等原因影响冷却水系统的效率。
2循环冷却水处理
冷却水的处理方法可分为化学法和物理法。
2.1化学法。目前，大型冷却水系统多采用化学方法，为此必须在冷却水中加入阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂及其配套的清洗剂等，从而形成了冷却水的全套水处理技术。可供设计大型空调冷却水处理的参考。由于阻垢可保证传热效果（节能），级蚀剂、杀菌灭藻剂可减少设备腐蚀，延长设备寿命均属正效益，所以被世人所关注。
2.2物理方法：是近几年开始普遍广泛使用的一种方法，该方法运行费用低、使用方便、易于控制、无污染是一种比较理想的水处理方法，实际上国外早在60年代便把注意力由化学方法转移到物理方的开发上来。目前，应用的物理方法有磁力法、电解法、超声法、静电法等。
电解法能抑制水垢的附着，但是除垢不彻底，且具有电解孔蚀的危险 ；早期应用的磁力法稳定性比较差，长时间使用不能控制积垢，必须定期清扫积聚在控制器中的氧化铁；而静电法则克服了上述诸方法的缺点，并且，除了防垢和溶垢外，还有显著的杀菌灭藻的效能。但是静电法和电子水处理法缓蚀作用较专用的化学缓蚀略低，在一般空调冷却水系统内可不考虑采用其它缓蚀方法。而在一些对缓蚀要求较高的系统最好同时适量添加一些缓蚀剂，可获得更好效果。
3冷却水系统的管道布置
冷却水系统的管道布置虽然比较简单，但如果考虑不周，也会出现一些问题。由于循环冷却水系统是开式系统，如果冷却塔集水盘容积小或冷却塔距水泵距离太远及并联运行的冷却塔出水管阻力平衡严重失调，就会使空气混入水中，进入水泵并压入管道中，引起严重的水锤致使水泵出水管及其管件损坏。所以，冷却水系统应注意下列几个问题：
3.1冷却塔并联使用时管道阻力平衡，冷却塔与泵的距离不能太远；泵应布置在冷水机组的前边（即将冷却水压入冷水机组中）；并且，泵应作成自灌式；避免泵的吸水管上下翻弯。另外，冷却泵、冷水机组、冷却塔宜做成一一对应，以便于调节和流量平衡，如果不能实现上述控制时，应采用自动控制系统，冷却塔的进出口处均应设电磁阀，且应同步开、关。或在每台冷却塔的进、出水管上设置平衡阀以保证每台冷却塔的进水量满足其额定流量。为提高吸水管的集水量，设计吸水管时可适当加大吸水管的管径。
3.2选择冷却塔时首先应注意产品样本给出的性能参数与该产品实际性能的差距。其中包括产品样本的不实及工程建设地点的气象条件与产品标定性能的测试条件不同等因素。要按照工程地点的气象条件进行校核。并应根据该产品的工程应用经验采取相应的调整措施。有时不得不采用较大的裕量系数。
3.3冷却塔一般安装在高层建筑的裙房屋面。因距离主楼较近，所以尚应考虑冷却塔的吸风距离、防火、噪声、漂雾等问题。
3.4选择冷却水泵时要根据冷却水系统的循环阻力，输水高差及自由水头决定，不宜富裕过多。水泵的流量应按校核后的冷水温差决定。多台泵并联工作时要按并联曲线进行计算和校核。不能盲目地按台数进行水量叠加。
3.5关于冷却水系统的集水池，以往在设计冷却水设备时，其集水池的容积大多按冷却水量的10%设置（见空调制冷手册）。这一要求在选用集水型冷却塔时已不适用。集水型冷却塔带有自身的集水箱，其容量较小，但实际证明亦能满足冷却水泵工作的需要。目前的空调冷却水系统，白于受建筑条件的限制，多数无法设置大型、符合10%冷却水要求的集水他。所以，依靠冷却塔本身的集水箱并做好水位保持及补水即可。有关资料推荐，集水箱的容积一般为冷却水量的2%一3%，建筑条件许可增设水池，其容量也不宜过大，不需要按冷却水量的10%设置。只要能容纳冷却水系统的水量，能够保证冷却水泵正常起动和工作即可。
4结束语
透过分析我们知道，冷却循环水系统运行使用的关键在于正确选择设计参数，必要的水处理措施以及系统管道布置的是否合理，使之节能，高效地行，满足现代建筑功能的需求。
参考文献：建筑学生联盟&Z8\ T e f3g Z
[1] 李援瑛央空调的冷却水系统，机械工业出版社，2010。
关键词：水质稳定、物理处理、在线监测
中图分类号：TU991.41 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
以水作为冷却介质，并循环使用的一种水系统称为循环冷却水系统。目前，节约用水是全世界都在关注的话题，工业企业一直是用水领域的大户，大部分工业企业目前采用敞开式循环冷却水系统作为节约用水的手段，其特点是冷却水流过生产设备升温后，经管路重新流回冷却设备使水温回降，可用泵送回生产设备再次使用，大大节约了水资源。但是敞开式冷却水在循环过程中会接触空气并蒸发浓缩，因此结垢、腐蚀及微生物滋生成为敞开式循环水系统的三大问题。为保证生产设备长周期安全稳定运行，必须选择一种经济实用的循环水处理方案。这也成为许多水工作者重点研究的课题。
二、循环冷却水现状及存在问题
循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹（包括飞溅和雾沫夹带）及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。
1、水垢附着
循环冷却系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由多种因素造微生物（厌氧菌、铁细菌）引起的腐蚀等。设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差（≤1.16W/（m·K），钢材一般为45W/（m·K））。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。
2、设备腐蚀
冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀；冷却水渗入工艺介质，影响产品质量，造成经济损失，影响安全生产。
3、微生物的滋生与粘泥
在循环冷却水系统中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物会堵死管道，迫使停产清洗。
三、循环水处理的新技术
循环水处理的新技术包括两个方面：一是新的水质稳定技术，二是新的现场监测技术。
水质稳定技术
目前广泛使用且较成熟的技术为化学药剂处理，大部分循环水系统均采用“缓蚀阻垢剂+氧化性杀菌剂+非氧化性杀菌剂”的处理方案，由于目前国家对环境要求越来越高，水体富营养化严重等原因，药剂处理也得到发展，由以前的无机磷处理发展到有机磷处理及全有机处理方案。
化学处理方法
开发应用低磷、低锌、无铬环保性水处理药剂，在监测技术允许的情况下甚至尽量使用无磷药剂。
物理处理方法
物理处理方法不仅具有除垢、防垢、缓蚀和杀菌灭藻等多种功能，更主要的是能有效的降低环境污染。虽然目前实际应用走在了理论研究的前面，技术相对不够完善，应用上受到了一定的限制，但随着各项技术的发展必然会作为水处理技术的一个新的发展方向，将会越来越受到人们的重视和运用。
①循环水的磁化处理
利用磁场效应对水进行处理，称为水的磁化处理。作用原理是磁场对水及其中的离子进行磁化，形成定向移动改变了结垢离子的结合能力，降低结垢几率，同时钙镁碳酸盐和其它无机盐的溶解度在磁处理后的活性水中得到提高，同时水中的结垢物晶体在通过磁场时其表面的电荷分布在磁场的影响下发生了变化，形成一种松散的晶体团，不会粘附在管壁或其它物体表面，可通过定期排污来除去；水流经过磁化后，水中的溶解氧被磁化水分子包围，成为“惰性氧”切断循环水中金属腐蚀的主要根源；对微生物而言，水经过磁化后破坏了生物细胞的离子通道，改变了水中微生物的生长环境，使其丧失了生存条件，从而起到杀菌灭藻的作用。
②高压静电水处理
阻垢机理：强制水中离子在静电场的影响下形成定向移动，无法结合且不可能靠近器壁，阻止了钙镁等阳离子不致趋向器壁，从而达到防垢、除垢的目的；而且能起到剥落水垢的作用，在结垢系统中能破坏垢分子之间的电子结合力，改变晶体结构，促使硬垢疏松，使已经产生的水垢逐渐剥蚀、脱落；控制腐蚀原理：经静电处理后，水中将产生活性氧，跟电解类似，这种活性氧氧化性较强，故它能在清洁的金属表面产生一层微薄氧化薄膜防止腐蚀；杀菌灭藻机理：干扰微生物的生物电流，破坏其生存环境达到杀灭作用。缺点仍是处理效果不够稳定，理论基础薄弱。
③低压电子水处理
作用原理：电子发生器产生电子场，流经电子水处理器的冷却水在微弱电流的作用下，水分子受到激发而处于高能状态，水分子电位下降，使水中溶解盐类的离子或带电粒子因静电引力减弱，使之不能相互集聚并失去化合力，从而抑制了水垢的形成。受到激发的水分子还可吸收水中现有的沉积物和积垢的带负电荷的粒子，使积垢疏松，逐渐溶解并最终脱落。水分子的电位下降使水分子与器壁间电位差减小，抑制了金属器壁的离解，起到缓蚀作用。微电流及电子易被水中的溶解氧O2吸收生成O2-和H2O2等物质，这些物质都是氧化性杀菌剂，杀生能力比氯气还强，使微生物细胞破裂原生质流出，影响细菌的新陈代谢，从而起到杀菌、灭藻的作用。
④超声波处理
作用原理：延长晶体形成的诱导期，从而阻止水垢形成；超声波在水体中形成大量的微小气泡，这些气泡有很高的爆发力、冲击力，不断冲击还未稳定的晶核，阻碍晶核达到稳定态从而得到生长点，或者使稳定生长源的数量大大减少，导致诱导期的延长，无法形成大量致密的垢。
循环水现场监测技术的新发展
循环水水质监测可以及时反映系统内部的运行情况，方便有效的监测技术可以快速准确的体现出换热器内部的真实情况，因此，冷却水系统日常的腐蚀、沉积物和微生物的现场监测对于保证冷却水系统的优质运行，对于了解冷却水处理方案的效果及指导冷却水系统的日常运行是必不可少的。
腐蚀的现场监测技术
①试片法
目前最简便、最经济、使用最广泛的腐蚀监测方法，可以同事监测腐蚀速度、蚀孔深度及观察腐蚀形态，有助于现场方便的找出产生腐蚀的原因；缺点是所测出的腐蚀速率为一段时间的均匀腐蚀、监测周期长，不易发现冷却水系统中瞬时出现的急剧变化。
②试验管法
以金属试验管替代腐蚀试片的方法。更接近于换热器管子的真实情况，比试片法准确度稍高一些，缺点仍是监测周期长。
③极化电阻法
通过金属电极直接测定换热器管子的极化电阻。该方法的优点是安装简单、能测量出金属的瞬间腐蚀速度、可输出数据实现在线监测；缺点是其所提供的腐蚀信息也是金属均匀腐蚀的信息，因此最好与试片法或试管法结合使用。
④监测换热器法
模拟换热器真实运行情况的小型换热设备。优点是有一个换热面，可以真实模拟系统换热器情况，能监测传热面上腐蚀和沉积的情况。这种监测方法为目前新建厂矿普遍采用的方法。其最大的特点是能同时完成腐蚀及沉积的监测。 （2）沉积物的现场监测技术
①监测换热器法
与腐蚀的现场监测为同一设备，通过剖管观察其中沉积物的沉积情况，在线监测冷却水系统中运行时的污垢热阻值。
②电热式污垢监测仪法
换热器在线监测仪的升级产品，它既保持了原产品测试准确、性能可靠等优点，又增加了许多新的功能。是实现工业循环水现场监测现代科学管理的有效手段。这类污垢监测仪具有小巧、简便、直读的优点。
③微生物的现场监测技术
包括微生物测定及粘泥量的测定，其中微生物测定仍是以实验室测定为主，而粘泥量测定主要是依靠生物过滤网现场采集，均为目前的常用方法，在此不再赘述。
结语
综上所述，循环冷却水水质处理技术的整体发展方向是明确的，即高效、易于管理、经济及环保。但是工厂设计应按照工厂本身的具体情况而综合考虑。任何水质稳定技术，只要被合理的采用，都可以达到较为理想的效果。
参考文献：
[1] 刘钰畴:《浅议循环冷却水水质处理》，《有色金属设计与研究》，2002年01期
关键词：冷却循环水系统；类型；设计；控制
中图分类号：TU991.41 文献标识码：A 文章编号：
近年来，我国经济快速发展，工业化程度越来越高，工业用水消耗量也越来越大，为了提高工业用水的利用率，减少水的消耗，循环水系统应用日益广泛。工业冷却循环水系统的设计对于工业的建设起着非常重要的作用，它不仅直接影响企业的用水效果，而且还与经济效益、环保密切相关。本文作者依据多年的工作经验，结合工业循环水系统工艺流程，从以下方面进行设计考虑：循环水系统类型的选择，冷却换热系统的选择，循环泵站布置方式的选择等。
1、工业冷却循环水系统的类型
冷却循环水系统，现在已广泛的应用在大部分生产企业中，根据企业的工艺要求选择安全、合理、经济的循环方式是循环水设计思路之一。本文作者认为，循环水系统可以如下分类：
1.1根据循环方式的不同，可以分为：密闭式系统和敞开式系统。密闭式循环水系统水质一般采用纯水，系统内的循环水与外界基本隔绝，以保证水质，但系统密闭，出现水路堵塞时不易及时发现，容易发生事故。敞开式循环水系统常用于一般设备的间接冷却及作为换热器的冷媒水，通常在设备出口或冷却塔出口泄压，容易观察，及时发现隐患，但水质在泄压处.与外界接触，水质不能保证。在实际工作中，敞开式循环水系统是最普遍采用的循环方式。
1.2根据循环水冷却设备方式的不同，可以分为：内循环系统和外循环系统。内循环系统是指接人设备的水系统，如图1所示，热水泵抽热水池水经过滤器，再通过板换换热后进人车间设备，最后带走设备热量流回热水池。它对水质的要求更高，通常采用纯水，因为在设备内循环，如果出现结垢会对设备造成严重的后果，而且设备每年除垢维修的费用比系绷孟行费用还高，造成了巨大的浪费。外循环系统是指做为冷媒来冷却内循环.系统的，如图1的冷水池的水系统，它由冷水泵抽取通过过滤器，再经板换对热水池的水进行换热后，上冷却塔冷却流回冷水池，该系统的水不通过设备，它对水质的要求相对低些，通常采用自来水。以往我们多数是采用内循环系统，在冷却内循环系统时冷却塔会使水质更脏，需要进行相应的处理才能保证冷却水的水质。现在，企业循环水系统中往往两个系统并用，能最大程度发挥各自优点。
图1 冷却水内、外循环系统
1.3循环系统选定后，要对系统的水量、水压、温度进行设计，应慎重考虑供、排水管的压力平衡，并应在进、出水管处采取相应技术措施，以确保系统运行的安全可靠。同时能正确使用管材，选用内壁粗糙系数低的，能够减小系统的阻力损失，避免供水压力的不足。将进、出水水管的管径偏大采用，理论上使进、出水干管从起至终点的压力损失趋近予零，阻力主要集中在设备部分;管道配置中考虑先供水的设备先排水，后供水的设备后排水，尽量使水在管道中流经的距离近似相等。这种配置方式能确保进、出水管压力基本平衡，供水水量仅随支管管径大小而变化，可靠地避免了形成负压、出现断水的情况。在设备的进、出水连接管上分别设置阀门和压力表，可随时根据变化了的工况，对供水状况进行适当微调，并可实测相关数据，以累积经验，满足生产需要。
冷却、换热系统：
既然有内外两个循环系统并用，那它们之间有着必然的联系。如图1所示，外循环系统与内循环.系统在换热器中进行换热，内系统冷却设备，外系统经过冷却设备进行冷却，如此循环不断。两系统通过换热器进行间接换热，所以对换热设备的选择也非常重要。在工程实列中，我们用过板式换热器，效率高，但容易结垢，清洗困难。冷却设备的选择更偏重工艺的要求，如循环水系统流程图所示：在夏季或工艺要求的温度较低时，必须配置冷水机组来配合降温。在冷水机组的选用上，水冷式机组的安全性、可靠性、稳定性要胜过风冷式机组，尤其在北方寒冷地区，但同时增加循环水池和循环水泵，投资造价上又比水冷式的高出许多。
3,循环水泵站：
是维系整个循环系统正常运行的动力系统。它主要配置循环泵、冷却泵。其布置形式、适用条件和特点如表1所示。
表1：循环水泵站布置形式比较
布
泵站布置方式选好后，从设计的角度要考虑泵站的安全、节能等注意以下几个方面：
3.1循环水泵的调速和控制
循环水泵在初选时工况应与实际相匹配，提高水泵运行效率，不浪费。一旦系列变化循环水泵压力和流量都不在工作点上，往往不是在高效率区间工作。同时配置调速装置，根据生产工艺的变化，调节循环水泵的转速，使送出压力和流量满足工艺要求，并使水泵在高效区间工作，尽量避免采取调节闸阀消耗能量，而引起工作.系列水量水压的波动。调速设备可采用变频调速、液.力稠合器调速和可控硅串级调速等，调速控制可依循环水泵压出管上的流量计读数为控制参数。应尽可能设计成在正常运行时，循环水工作泵由正常转速和调速状态下配合使用，最好有备用泵以保证系统安全可靠。
3.2设置应急水源(应急电源)
由于循环水一般是高温设备冷却用水，突然的断水对设备来说是严重的损害，甚至导致设备的报废。但是紧急突发状态下，循环水泵临时断电在所难免，故需设置应急水源。应急水必须保证设备用水在规定范围和时间内的用水量，可以由自来水系统配合使用，但必须采取措施保证不污染水源。也可设置高位水箱，出水至少能带走设备热量，保证设备安全。与此配套，还需在供水干管上设置阀门及逆止阀、压力表和断水报警装置，排水干管上设应急外排旁通管和阀门。采取了上述措施，正常工作时，循环泵供给设备用水，备用水源由阀门控制处在关闭状态;停电时，断水报警系统动作，备用水源开通，即可保证设备安全运行。当然，最好在泵站设置应急电源，可以由发电机发电，在断电时启动以保证循环水泵的正常运转。
4、结束语
冷却循环水系统设计的合理性关系到企业生产的安全稳定和生产效率，也符合当前节约用水的总体要求，对保护生态环境、减少水污染起着非常重要的作用。因此，设计人员在设计的时候要充分考虑技术、成本投入等各方面的要求，进行技术性、经济性、可靠性等方面的评定，来制定设计方案，选用质优、价廉的设备与材料，为企业提供优秀的设计方案。另外，科学的设计方法、严谨的工作态度和严密监控手段也是保证设计方案的重要前提。只有将设计和生产管理相协调，才是促进生产技术不断完善、不断发展的有力保证。
参考文献
[1]刘曼.工业循环冷却水系统优化运行的研究[D];武汉大学;2005年
[关键词]净循环冷却水系统；工程设计；冷却塔
钢铁工业某工程机组敞开式净循环水系统包括供给用户正常工作状态下用水的净循环给水系统和用户发生断电等事故状态下用水的事故供水系统。该系统主要服务用户包括：空压机、氧压机、氮水预冷系统、增压膨胀机等。
1 工艺流程及特点 ：
敞开式净循环冷却水系统工艺流程：循环水泵（开4备2）将循环水池中的水加压后，通过管道输送至各机组设备作冷却水用。设备出水利用余压通过回水管直接进入冷却塔，在塔内自上而下进行汽水换热，冷却后进入净循环水池。冷却后的水再经循环水泵加压至用户，如此循环使用。
为确保机组设备的安全，本系统设置了事故水塔，储存10min设备用水量。并利用柴油机供水泵向水塔充水，确保事故发生时的设备后续用水量。
系统设有旁滤设施，以保证循环水的水质。旁滤系统的过滤水量按规范要求[1]，选取其为总水量的7%。
系统设有补水管。一般情况下补充工业水，当工业水中的氯离子超标时补充部分一次脱盐水（由化学水处理站供给）。
投入运行后，需定期、定量地投加分散剂、缓蚀剂和杀菌灭藻剂，并定期对系统的水质进行监控。
2 工艺参数的设计计算：
⑴浓缩倍数的选择：循环冷却水的浓缩倍数即循环冷却水的含盐浓度与补充水含盐浓度的比值[2]，是衡量节水与否的重要经济技术指标。根据现有循环水站的成功运行经验，本设计中浓缩倍数取2.0。
⑵工艺参数的计算：循环冷却水系统的工艺参数主要包括循环水量、循环水温、补充水量、蒸发损失、风吹损失、排污损失（包括生产中渗漏损失）、浓缩倍数和循环率。
根据工艺机组设备用水量要求，经水量平衡计算，确定本系统循环水量Q为10500m3/h。出站冷水温度为33.5℃，进站热水温度为43.5℃，因此温差t=10℃.浓缩倍数取2.0.其他参数取值可按公式计算得到[3]。
经计算得出，蒸发水量为158m3/h，风吹损失水量为32m3/h，排污（包括渗漏）水量为125m3/h，补充水量为315m3/h。根据水中氯离子含量，补充水由两部分组成，一部分为工业水，一部分为一次脱盐水；其中工业水水量为185m3/h，一次脱盐水（由化学水处理站制取）水量为130m3/h。系统水循环率为97%，达到较高的循环利用水平。
3 主要设备及选型：
⑴冷却塔： 根据设计条件：Q=10500m3/h，年平均大气压力101.61kPa，设计干球温度32℃，设计湿球温度28.2℃，大气温度最高38.2℃、最低-9.4℃，出水温度为33.5℃，进水温度为43.5℃，选用钢筋混凝土结构逆流式机械通风冷却塔3台，单台流量3500m3/h，其中一台冷却塔采用双速风机，另外2台冷却塔采用单速风机。选用风机D8530mm，额定风量1.98×106m3/h，电机功率132kW。
⑵循环水泵：根据设计环境条件和计算所得参数，并保证供水流量可调，选用单级双吸水平中开式卧式离心泵6台，单台流量2625 m3/h，扬程65m。其中2台泵（1用1备）设液力耦合器调速运行，其余4台泵（3用1备）为恒速运行。
⑶旁滤水泵：根据设计旁滤水量为总水量的7%，旁滤水量为750 m3/h，并根据实际布置情况计算所需扬程，选用单级双吸水平中开卧式离心泵3台（2用1备），单台流量375 m3/h，扬程25m。
⑷旁滤过滤器：根据旁滤水量为750 m3/h，旁滤系统进水SS按30mg/L考虑，出水SS按5mg/L考虑，选用全自动永久介质过滤器2套，单套设备处理水量375 m3/h，根据设备实际情况进行反洗，全自动方式运行。旁滤回水进入净循环水池。
⑸事故水塔加压泵：事故水塔平台高度为55m。当给水总管的压力检测值
⑹事故柴油机泵：当发生断电或碳钢热镀锌机组设备接口处的压力
⑺加药设备：选用机电一体化设备4套，分别用于向净循环水池中添加分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂等。
4 系统控制：本系统采用PLC及计算机程序控制。
5 结语：⑴本系统设置了事故水塔，并采取事故水塔与柴油泵相结合的方式，在停水、停电等紧急状况下，起到冷却设备、保护设备的作用，使生产正常进行。事故水塔容积小，放空清洗时所排放的水量也较小，水质不易变坏。
⑵本系统采用了可定期、定量自动投加和自动计量药剂量的加药设备，技术先进，操作方便。
⑶本系统多处安装了自动控制和检测设备，整个系统自动化水平高，安全可靠，运行维护简单。
[参考文献][1]GB50050―2007工业循环冷却水处理设计规范[S].
[2]陈朝东，循环冷却水处理技术问答[M].北京：化学工业出版社，2008：7.
1.1改造前的冷却水系统
改造前冷却水系统全部采用水库的水直流供水或以水库为冷却水池循环供水。供水通过地下水泵房8台循环水供水泵将水库水输送到供水闸门井，再通过两根供水母管供给8台汽轮发电机组冷却用水；回水是通过两根回水母管回至明渠，再用10台排水泵将明渠回水送回到水库。在灌溉期，当农灌用水等于或大于A发电公司的直流冷却水量时，排水经排水明渠排往下游农灌水渠。当农灌用水小于A发电公司的直流冷却水量时，排水经排水明渠部分排往下游农灌水渠，部分排往排水泵房，由排水升压泵送回水库循环利用。非灌溉期，全部冷却水经排水明渠排往排水泵房，由排水升压泵送回水库循环利用。
1.2存在的主要问题
原有的进排水系统路径长，进水隧道及管路长约3.5km，排水明渠长5km，已经运行30多年，系统漏损水量较大。特别是5km的排水明渠，蒸发及渗漏损失均很大，导致A发电公司的耗水量远比正常发电用的耗水量大，既浪费了可贵的水资源，又增加了该公司的水费负担。近年随着国家用水政策的变化，水价不断上涨，公司支付的水费也不断上涨。
1.3改造方案
改造后的循环供水系统主要包括一个补给水泵房、两个循环水泵房和两个冷水塔。补给水泵房是在原地下水泵房基础上改造而成，将原来的8台循环水供水泵改造为4台补给水泵，重新敷设两根DN1200补给水母管，废除原来的两根供水母管、明渠及10台排水泵。两个循环水泵房和两个冷水塔均为新建项目，并在每个循环水泵房内分别安装两台轴流式循环水泵。改造后的循环水系统运行方式，由补给水泵房4台补给水泵，通过两根补给水母管，分别作为两个冷水塔的补充水源、5～8号机夏季参混水水源及至1～4号机的DN800补水管。1号循环水泵房向1号循环水母管供水，该母管主要向每台机的1号凝汽器及8号机2号凝汽器供水。2号循环水泵房向2号循环水母管供水，该母管主要向除8号外的每台机的2号凝汽器及8号机3号凝汽器供水。各机组循环水回水，1～4号机回至#1冷水塔；5～8号机回至#2冷水塔。为保证20MW机组夏季冷却水需求，在5～8号机侧新装两台兑水泵，以便在循环水温度过高时使用。
2冷却水系统改造后的经济效益分析
2.1耗水量及水费
A发电公司共安装8台汽轮发电机组，装机容量为1250MW。以项目确定前的2003年为例，则全年机组的利用小时数平均为5547.41小时，全年缴纳水费4217万元，按单价为0.52元/m3计算，相当于耗水量8109.615×104m3。冷却水系统改造后，实测补水流量为0.97m3/s，折合全年（按365天，每天24小时计算）耗水量为3058.99×104m3，按单价为0.52元/m3计算，全年水费为1590万元。与2003年相比节约水费2627万元。
2.2冷却水系统电耗
以项目确定前的2003年为例，全年取排水泵及5号机组循环水泵合计用电量为9456×104kWh，排水站发电量为894.06×104kWh，冷却水系统实际用电8562×104kWh。系统改造后，转三台循环水泵时实测循环水泵耗电量8160kWh/h，补水泵耗电量为110kW/h，转4台循环水泵时实测循环水泵耗电量11640kWh/h，补水泵耗电量为110kW/h，按设计每年5个月4台循环水泵运行，7个月3台循环水泵运行，则改造后每年耗电量为8522×104kWh，改造后每年用电量与2003年相比减少40×104kWh，按税后上网电价0.19689元/kWh计算，每年节约电费7.8万元。
2.3对煤耗的影响
冷却水系统改造后，按2～8号7台机组年利用小时5500小时计算，在凝汽器端差与2003年保持一致的情况下，在设计工况下7台机组年增加标准煤耗量20607t。标准煤价按2003年的278元/t计算，则改造后每年增加煤耗费用573万元。
3结束语
关键词：工业发展；冷却循环水；节能；途径与措施
前言：冷却水是工业生产中不可缺少的重要资源，如果我们能够在节能和循环利用方面做得更加科学，不仅能够对当前不太乐观的资源环境进行很好地保护，同时还能为企业甚至国家与社会节约不少的支出。因此，充分科学地使用冷却循环水系统对企业的发展与壮大将起到显著的推动效果。
一、以实际为基点，分析当前冷却循环水系统在节能与应用方面的状况
笔者在实践过程中，以实际情况为出发点，对冷却循环水系统进行了较为深入地分析与研究。冷却塔是冷却水系统中的重要部件，就目前来看，在操作过程中还存在较多的弊端，又特别是那些暴露在空气下开放式运行的冷却塔，会聚集或产生较多的废弃物品。当然因为这些东西的存在，而使系统的运转效率受到影响，特别是在不流速度不高的地方，很容易造成废弃物的堆积，一旦达到一定的程度后，不仅使运转效率大幅度降低，严重者还会造成设备故障，引发整个系统的瘫痪。总之，笔者通过对工作实践的总结来看，当前冷却水循环系统主要存在以下个问题。1、污垢问题。污垢问题在当前的冷却水循环系统中是一个较为严重的现实问题，冷却塔一般都暴露在空气中，基本没有什么保护措施，在运动过程当中非常容易滋生污垢，最终将会导致水塔发生堵塞事故，当然也对整个冷却水循环水系统产生极为不利的后果。2、水垢问题。水垢问题在整个冷却水循环过程中是核心问题，同时也是难以根治的重要问题，水垢的形成与积淀将导致整个冷却水循环系统的工作效率大幅度降低。3、菌藻问题。冷却水在运行的过程中必然会产生菌藻，且产生的速度也较快，随着量的不断增多，冷却水将变得十分浑浊，甚至在严重时使整个冷却水循环装置发生堵塞故障。4、腐蚀问题。水是整个冷却水循环系统中主要的材料，所以很容易造成系统中的设备受到腐蚀的现象。因此，对系统中的设备进行经常性的、严格的检测与维护工作是十分必要的，只有做好了防腐工作以及检测腐蚀工作后，才可能充分实现冷却循环水系统节能的目标。
二、以我单位的实际情况为基点，探讨与分析冷却循环水系统实现更加节能的措施
综合上边描述的实际情况，冷却循环水系统所存的问题就是污垢问题、水垢问题、菌藻问题和腐蚀问题。就此，我单位提出并做了一系列的完善和改造措施。并入了量子管通环设计，对这些弊端进行了相对改进，其工作实质就是恰当对水的状态进行了改变，合理运用其物理性质，对水在各方面的功能进行了进一步加强。换言之，就是进一步加快了水的新旧交替频率，使水对污垢的承载能力得到增加，这样的转换工序有利于冷却循环水系统的进一步减排和节能，使整个系统更加节约资源与能源，并且还大幅度提高了整个系统的运转效率。另外，我单位对因水质而产生的污垢问题也进行了一系列的分析与研究，且提出和实施了大量的科学措施。在水的各个进出口，我单位都重新设置了科学的过滤装置，在理论上，加装了污垢过滤装置后，可以较大规模地减少污垢，循环水能够回清。不过，在实际的操作过程中，污水的回收率也并不高，也只有百分之十左右，可以看出其效率也并不高，其效果也并不理想。但是，相对于以前来说，也还是有较大的优势。另外，在设计冷水的转换装置时，还必须充分考虑财力开销的实际问题，毕竟这部分的开销不小，所以我们在考虑提升生产效率的现实问题时，还必须考虑控制生产成本的现实问题。我单位始终坚持节约能源节约成本的总原则，力求用最少的资源和成本实现最高的效率。下面笔者将我单位对冷却循环水系统的改进措施以及取得成果分享给广大同仁。
冷却循环水系统
建造目的：为了节约生产成本，减少用水量，降低污垢，将生产用热水降温后，重复使用，从而达到节能目的。
设计思路：将热水通过1号管，输入2好散水器。散水器将热水由上平面一圈向下流，形成伞状瀑布形，成为一个景点。再流入3号水池，通过4号管道流向5号双曲线水塔，再经过6号等6层散热片，热水缓慢由上往下流。冷空气由散热塔下部往上走和热水对流，而降低水温，流进7号水池，经过8号管道回生产程序，使之循环一周。
实际应用效果：热水每循环一周可降低水温12℃，每年可节约用水1.5万吨水，节约生产成本5.77万元。
使用优点：该设备使用简单，不需要专人操作并且运行成本低，只需要一台3千瓦电机和水泵即可。1、节约大量的水资源。经过改进后，在冷却循环水系统中的每台设备每天一般情况下可节约用水10到20吨，全年来看可就节约两万三千四百吨左右，其数目不小，从中可看出改进后的效果，将会为企业节省不小的成本，有效实现了成本的控制。2、节约大量的费用开支。就目前来看，我国的工业水费还比较高，经过冷却循环水系统的改进后，我单位一年在冷却水方面节约的费用就很可观，这笔费用就完全可以用于对新一轮的设备改进的研究工作，为以后的研究工作提供必要的资金基础。3、节约大量的能源。我单位在改进了冷却循环水系统后，清洁度比以前更好，冷却塔上减少了大量的污垢，其换热效果比以前更好，当然也大大降低了在能源消耗方面的费用开支。4、节约了大量的药济使用费用。在以前的冷却循环水系统中化剂药物的使用费用长期居高不下，我单位从改进了冷却循环水系统后，其设备工艺在很大程度上替代了一定的化学药剂，水垢处理有了明显的好转，当然也对因为水垢而产生一系列衍生问题也得到了有效的解决，对传统的化学药剂使用量大大减少，不仅大大降低了成本，同时也对环境起到了有效的保护作用。因此，在以后的生产中，我单位将循序渐进的、逐渐的降低传统化学药剂的使用量，直到最后不使用。总之，我单位在冷却循环水系统的改造方面仍然还存在着较多的不足之处，虽然在整体上远远优于传统系统，但还有待我们去进一步改造和完善。所有这些都将积极影响着冷却循环水系统在节能方面的工作以及实际的生产工作。在平时的研究工作中，积极吸收现代的研究成果，力所能及地对现有设备与机械进行改造。
综上所述，随着我国改革开放不断地深入开展，工为发展的速度也在不断地加速，冷却水在工业中的用量不断地加大，其比例达到了解80%以上，已成了举足轻重的、不可忽视的重要部分。因此，在工业不断发展的过程中，必须首先研究和处理好冷却水循环问题，充分考虑节约能源的现实问题。冷却水是工业生产中不可缺少的重要资源，如果我们能够在节能和循环利用方面做得更加科学，不仅能够对当前不太乐观的资源环境进行很好地保护，同时还能为企业甚至国家与社会节约不少的支出。因此，充分科学地使用冷却循环水系统对企业的发展与壮大将起到显著的推动效果。（作者单位：陕西送变电工程公司）
参考文献：
[1] 杨贵州，刘进波.冷却循环水系统节能技术研究及应用[J].化肥设计，2011
关键词：浊度粘泥沉积 腐蚀 循环水系统
中图分类号：TG375+22 文献标识码：A
1、引言
钢铁厂是用水大户，炼铁、炼钢、连铸、热轧、制氧、冷轧等单元均有循环冷却水系统。循环冷却水系统具有系统复杂、用户多、水量大、循环水介质种类多等特点。各循环冷却水系统就像主工艺生产的生命线，对于正常的生产和设备的维护起着至关重要的作用。由于钢铁厂灰尘多，杀菌难度大和系统没有旁滤器等原因导致沉积物增多，影响换热效果甚至造成系统堵塞，沉积物也会引起垢下腐蚀。因此控制冷却水系统中沉积物的工作对保证循环水系统的正常运行具有十分重要的意义。
2、循环水系统沉积物的分类
循环冷却水系统在运行的过程中，会有各种物质沉积在换热设备的表面。这些物质统称为沉积物。他们主要由水垢、淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成。通常把后三种统称为污垢。
2.1水垢
水垢一般由无机盐组成，通常换热器表面上形成的水垢以碳酸钙为主。
2.2污垢
污垢一般由颗粒较小的泥沙、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂物碎片、腐蚀产物、油污、特别是菌藻的尸体及其黏性分泌物等组成。
3、悬浮物对粘泥沉积的影响
悬浮物是指103-105 ℃烘干的不可过滤残渣，通俗的说就是悬浮在水中但不溶于水的固体颗粒，粒径一般大于0.1μm，主要是泥土和砂石的微粒以及有机物和水藻类等。下面根据钢厂2个系统的情况说明其影响。
系统一、高炉系统
某钢铁厂高炉系统投产初期，环境灰尘大，系统没有设计旁滤器，投产期间未按要求进行水冲洗，导致半个月内冷却水浊度在100NTU以上运行，这类物质沉积在水流慢的部位，如热风阀下部。检修期间，发现热风阀有大量沉积物，经过我公司实验室分析：沉积因子（550℃ 灼烧减重+酸不溶物+氧化铝）占了垢样组份的55％,说明主要成分为酸不溶物,同时含有氧化铁颗粒、腐蚀产物。
污泥垢样分析结果：
原因分析：
设计方面：该系统未设计安装旁滤器。高炉净环水处理是关键部位，负责水冷壁，热风阀等高温部位的冷却，正常应采用闭路软水，或开路设计，配备旁滤器。旁滤器是日常清除悬浮物必备的设备，高炉的处理环境存在的粉尘量很大，污泥是一个日积月累的过程，所以要做好设备配套，旁滤器就起到日常分离悬浮物的作用。
操作运行方面：循环水运行初期先运行，没有采用水处理药剂进行防护，由于开始时的浊度很高，有时达到150NTU，很多天在50NTU以上，并且没有及时排水置换，系统中已经形成的污垢在日常情况下很难再清除，并且影响传热效果，严重时导致腐蚀和结垢的发生。
粘泥因存留在流速较低的部位，沉积就很难靠药剂除去，建议如下：
加强日常循环水浊度的监测，发现浊度高时要及时排水；
水处理配方中增加分散剂成分；
在负荷较低或检修期间,通过在线局部定期通压缩空气吹除的方法,清洗关键部位。
图1：检修打开的热风阀
系统二：轧钢系统
某钢厂轧钢净环系统运行3年左右，检修时打开某些管道底部有黄褐色粘泥，厚度在3－4cm左右，水冲洗不能清除，取样分析如下：
1）沉积物分析数据表
2）结果分析
以上垢样分析结果表明：
（1)三氧化二铁（Fe2O3）占了整个垢样的28.91％,因其和粘泥混合在一起,不是沉淀在管道表面,说明不是腐蚀产物,而是来源与水中,应是空气中的氧化铁颗粒被冷却塔吸入水中,在流速缓慢处沉淀下来。
（2)结垢因子（CaO+ MgO+ P2O5+950℃ 灼烧减重）占了整个垢样组份的4.31％,占的比例很低,自然状态的粘泥含有微量的钙镁属于正常范围,说明基本没有结垢情况存在。
（3)沉积因子（550℃ 灼烧减重+酸不溶物+氧化铝）占了垢样组份的71％,说明主要成分为酸不溶物,同时含有少量的微生物粘泥。酸不溶物一般认为是硅酸盐等物质, 自然界中的泥沙和粘土均属于此类物质, 应该是水中的泥沙沉积在管道流速较低的部位,。
轧钢厂循环水的水质一直控制良好, 应排除人为控制不当导致的沉积. 从以往的数据看, 主要是因为2次补充水的水质恶劣导致了粘泥的沉积：
在2008年8月22至9月5日由于夏季暴雨导致河水倒灌，长达2周的时间存在补充水含有大量泥沙带入系统的情况, 这应是管道沉积的主要原因。
在2007年6－9月份，因为用水紧张，各个分厂都打井并使用井水，但井水的水质恶劣，含有的泥沙量较多，如2007年6月27日数据：
泥沙沉积是一个缓慢的过程，从我们对现场的了解和沉积物分析的结果看，粘泥粘性很大，几乎没有流动性，沉积的部位也很稳定，冲洗的水流也不足以清除，针对这种情况,建议如下:
1,水处理配方中增加分散剂的含量，尽量在日常运行中逐渐减少粘泥的沉积量。
2，加强日常的浊度控制，如发现浊度偏高的情况应马上采取置换，不能等待否则会有更多的粘泥沉积。
3，关注相关设备的热交換效率，如发现换热不良应及时进行人工清洗。
4，因为粘泥的成分大部分为酸不溶物，且粘度很大，化学药剂均不能清除，如关键部位存在问题，只能通过物理方法进行清除。
补充水浊度变化曲线
图2：2007年2次补充水浊度严重超标
循环水浊度变化曲线
图3：2008年9月暴雨导致河水倒灌导致循环水浊度升高
4、粘泥沉积对循环水系统的影响
4.1粘泥沉积的形成
循环水处理不当，补充水浊度过高，细微泥沙、胶状物质等带入冷却水系统，或者菌藻杀灭不及时，以及操作不慎腐蚀严重、腐蚀产物的形成，另外油污、工艺产物等泄露到冷却水系统中，这些因素都会加剧污垢的形成。当这样的水质流经换热器表面时，容易形成污垢沉积物，特别是水走壳程，流速较慢的部位污垢沉积更多。
4.2粘泥沉积的危害
由于这种污垢体积大、质地稀松，容易引起垢下腐蚀，也是某些细菌如厌氧菌生存和繁殖的温床。它们粘附在传热表面上，与水垢一样都会影响换热效率。
当防腐不当时，换热管表面常有锈镏附着，其外壳坚硬，但内部多孔且分布不均。它们常与水垢、微生物粘泥等一起沉积在换热器的传热表面，除了影响传热外，更严重的将助长某些细菌如铁细菌的繁殖，最终导致管壁腐蚀穿孔而泄露。
5、清除粘泥沉积的方法
5.1物理方法
采用高压水射流喷洗，这对于产生生物粘泥堵塞的情况效果良好。
5.2化学方法
采用次氯酸钠及季胺盐类等杀菌剂清洗剝离微生物粘泥。配合使用渗透剂等表面活性剂以促进改善清洗剥离效果.
5.3加强循环水管理工作
循环冷却水的运行管理是一项综合性很强的技术工作,三分药剂，七分管理，遇到水质异常情况应及时采取措施。加强循环水管理工作，预防各种危害。
6、结论
冷却水中悬浮物多，沉积在系统内，影响换热效果（一般悬浮物导热系数不超过1.16W/（m.K），而钢材的导热系数46.4-52.2 W/（m.K））甚至造成换热设备和系统管道堵塞等，粘泥沉积也会引起垢下腐蚀。因此做好循环冷却水的浊度监测和控制对做好水处理工作大有益处。
参考文献
[1]项成林，浅淡水工业的现状与展望，工业水处理， (1997)。
1引言
在我国北方地区，冬季寒冷，气温较低，循环冷却水系统存在冻结的问题，考虑到循环冷却水对工业的重要性，以及用水量大、补水量小的特点，有必要对循环冷却水系统采取防冻措施。本文将结合北方地区的工程应用实例来讨论循环冷却水系统的防冻措施。
2工程背景
(1)工程一
该工程为软水闭式循环水系统，位于青海省某地，自然条件如下:位于青藏高原温带半干旱气候区，海拔在25252700 m之间。多年平均气温3.9℃，最热月(七月)平均气温14.6℃，极端最高气温33.4℃，最冷月(一月)平均气温一8.9℃，极端最低气温一33.7℃;最大季节冻土深度130〔二。
(2)工程二
该工程为脱盐水闭式循环水系统，位于内蒙古某地，自然条件如下:海拔约1250 m，冬季严寒而漫长，春季干旱少雨且风沙大，年平均气温5.58.0℃X2000年一2010年数据，下同)，最冷月(一月)平均气温一10.7℃，极端最低气温一32.3℃，最热月(七月)平均气温21.8℃，极端最高气温38.1℃。最大冻土深度171 cmo
3防冻措施
循环冷却水系统常用的防冻措施有:放空(辅助吹扫)、保温、伴热。埋地管道(循环水管道除外)通常布置在冻土层以下，管道地点设置放空，放空阀设在保温的阀门井内。地卜的设施，一般系统会在低点设置停车或检修用的放空管和放空阀门，有条件的可以将设备、管路设置在采暖房间内，否则对于放空管和系统中的死水段，需要尽量减小死水段的长度并考虑保温。以循环水的停留时间为不冻结的允许停留时间tFlPtFr〕计算保温层厚度，若计算结果超过保温层的经济厚度，此时尚需设置伴热。伴热方式有蒸汽伴热、热水伴热和电伴热。蒸汽伴热和热水伴热需要铺设较长的管道，管材和安装费较高，伴热的温度不稳定。
电伴热有两种:恒功率伴热和变功率伴热。前者采用伴热带以电阻丝为发热元件，发热功率恒定不变，配置温控器和温度传感器，温控器根据温度传感器的检测值来控制电路的通断。由于温度传感器检测的只是某点的温度，因此控制存在一定的不精确性，比较适合长输管线的伴热。变功率伴热采用的是自限温伴热带，这种材料具有很高的正温度热敏电阻((PTC)特性，其输出功率能随伴热对象的温度变化自动调节，不仅能控制伴热温度，还能截取任意长度，且安装方便，但价钱比较高，比较适合伴热点多且分散的工程。
3.1给、回水管道及阀门
明敷管道呈阶梯状布置或带坡布置，尽量避免频繁的高低起伏，管网的低点集中布置，在低点处设置放空管和放空阀，系统停车时集中放空。有条件时尽量布置在采暖的室内以减少全部放空时水量的浪费。埋地敷设的管道带坡敷设，在最低点处设置放空
管道和阀门。
支管、过滤器等设备的旁通管等的阀门尽量靠近总管设置，死水段根据需要设放空管道和阀门并保温，必要时增加伴热装置。
工程一中循环水管道明敷，室内不采暖，附近无蒸汽管道。管网低点处集中设置放空管，考虑到操作的便利性，将放空阀设置在操作面1.2 m高处，放空阀前的放空管均采取了电伴热，由于伴热点多且分散，伴热带采用的是自限温伴热带。
工程二中循环水管道在埋地段的最低点设置放空管道和阀门，由于主管管径较大，放空阀离开主管一段距离后设置阀门井，放空管位于冻土层以下，阀门井采用保温阀门井。露天布置的明敷管道与设备的接口较多，在接口阀门后紧挨着接口阀门设放空管道和放空阀。为尽量减小死水段的长度，放空阀采用带颈对焊配对法兰与放空管三通对焊。
管道低点放空设置见图to3.2换热设备
湿式冷却塔冬季部分停运后，由停运冷却塔负荷的热水通过旁通管直接进人冷却水收集池，通过调整进冷却塔的热水比例来保证混合后的出水温度不致过低而冻结或使后需设备和管网发生冻结。为防止运行的冷却塔填料外侧发生冻结，可在配水系统和填料层的之间设置喷淋系统，喷淋水的水源为系统的循环回水，水量为循环水量的2}%左右。为防止冷却塔侧壁水流导致挂冰增加冷却塔荷重，或冷水从进风口外溢引起周围回水台、检修平台等结冻，可在进风口卜部的冷却塔侧壁设置倒流装置。
另外，可以考虑将蒸发空冷器的喷淋泵开启防止集水盘内水结冻，必要时可考虑将集水盘内喷淋水放空。
对于露天布置的板式换热器，可以采取热水侧长流水，冷媒水放空从旁通管直流的方式。极端气候条件下，可采取全部保温甚至伴热的措施。
另外，对于停运的设备，考虑放空后可设置压缩空气吹扫系统，防止残水发生冻结或致换热管锈蚀。
工程一采用蒸发空冷器，自带集水盘，由于昼夜温差大，若夜间放空集水盘自天又须重新补水，采用放空的方式不仅增加维护成本还将造成用水的大量浪费，故设备整体设电伴热。
工程二也采用蒸发空冷器，不带集水盘，喷淋水取自系统的补水池，用高压泵送至喷淋管并设雾化喷头雾化后进行冷却可大大减少喷淋水的用量。由于寒冷季节持续时间较长，喷淋使用时间较短，故寒冷季节到来之前将喷淋水管网放空。此种形式不仅降低了设备投资和运行、维护费用，而且也有效地避免了喷淋水的冻结。
3.3供水泵
考虑到供水泵一般都设有备用泵，备用泵前后存在死水段，以及水泵定修等因素，一般布置在采暖的泵站内，否则考虑到水泵的重要性，一般在死水段设置放空设施或增加电伴热装置。
工程一中泵站采用了电取暖，但考虑到供水泵与备用泵切换等因素，供水泵前后管路均增加了电伴热，并在低点设置了放空设施。工程二中泵站设置了热水采暖。
3.4补水系统
补水管埋地部分通常需要设在冻土层以下，明敷部分设在采暖的泵站内，否则也需要设置保温，必要时考虑增加伴热。
高位水箱设置位置如无采暖，则必须设保温，必要时考虑增加伴热。气压罐一般设在供水泵前，且与供水泵一并设在采暖的泵房内。稳压装置的进、出水管道防冻措施同稳压装置。
工程一采用高位水箱进行稳压，由于设置区域无采暖，高位水箱以及连接的管道全程采用电伴热。工程二采用气压罐进行稳压，气压罐设在采暖的房间内，无需其他防冻措施。
3.5加药装置
通常加药装置设置在采暖的泵站内，室外明敷或敷设在管沟内的加药管道均设置保温，必要时增设电伴热。洗眼器可以考虑和加药装置同样的防冻措施，对设在室外或非采暖房间的洗眼器，尽量选用自排水式洗眼器。
工程一和工程二的加药装置及加药管均布置在采暖的泵站内，不需单独考虑防冻。
3.6过滤器
高速过滤器和浅层砂过滤器一般都设置在过滤器间，室内采暖或管道进行保温。
闭式循环冷却水供水泵后一般设置Y型过滤器，该过滤器和供水泵一起设在采暖泵房内，无需另外考虑防冻措施。
若自清洗过滤器设在采暖的房间内，则无需另外考虑防冻措施;否则，旁通管段需要考虑保温，必要时增设伴热，或者也可采取双阀切断并放空，具体做法见图（图略）。工程一中未设过滤装置，工程二中考虑到闭式系统运行稳定后过滤器的作用不大，故采取过滤网在系统试车前使用，试车后拆除。此法不仅可以节约投资，也能避免后期的旁通管冻结，闭式系统可以借鉴。
4小结
关键词：核电站 循环冷却水 地连墙 防波堤 中隔堤 护岸
1 工程特点及组成
岭澳核电站毗邻已建的大亚湾核电站东侧约1 km的岭澳村，共分两期，总规划容量为4×1000 mw。一期工程为2台1000 mw压水堆核电机组，排水量95 m3/s。两期完成后4台机组排水量共220 m3/s(其中考虑厂区洪水量30 m3/s)，加上大亚湾核电站，系统总排水量为315 m3/s 。大亚湾核电站建造时没有考虑后续工程，且大亚湾核电站的循环冷却水和低放射性排水流经岭澳核电站的取水前沿海域。而大亚湾海域属于弱潮流海区，两厂址附近海域为潮流辐聚辐散处。因此岭澳核电站的循环冷却水取排系统设计具有下面的特点和要求： ①设计须同时考虑两期工程的取排水需求； ②由于厂址区域潮流特点，岭澳增加的220 m3/s流量不能影响大亚湾的取水条件，以确保大亚湾核电站的安全、经济、满功率发电的运行要求； ③大亚湾核电站的温排水通过岭澳核电站取水口前沿时，岭澳核电站的取水水温、流速、水面波动均要满足设计要求。岭澳核电站的取排水设计要考虑防渗隔热要求。取排水系统主要由防波堤、中隔堤、取排水交叉渡槽、护岸等构筑物形成的取水渠道和排水渠道组成。
2 设计标准
(1)核岛重要生水（用于核反应堆设备的循环冷却水）的设计水位(根据核电厂安全导则确定)：设计高水位(10%超越天文潮高潮位+可能最大风暴潮增水)等于+6.35 m 珠江口海平面标高(prd)；设计低水位（10%超越天文潮低潮位+可能最大风暴潮减水+安全裕度）等于-3.50 mprd。
(2)常规岛循环冷却水设计水位：设计高潮位(百年一遇高潮位)等于2.89 mprd；设计低水位（百年一遇低潮位）等于-2.18 mprd。
(3)核岛循环冷却水设计水温：设计基准水温30.8 ℃；设计最高水温34.5 ℃；设计最低水温11.0 ℃。
(4)常规岛循环冷却水设计水温：设计基准水温23.0 ℃；设计最高水温33.0 ℃。
(5)其它要求：①满足泵房前池水面波动不大于0.3 m的要求,以保证有一个很好的流态； ②为防止漂浮物及鱼类进入渠道，取水头部处流速接近海流流速，理论断面处（相应百年一遇低水位条件下，取水头部入口处的过水断面）渠道平均流速不大于0.2 m/s。
3 循环冷却水取排系统的平面布置原则
滨海核电站的循环冷却水取排系统属于大型海域工程,结合岭澳核电站工地的现场情况,在循环冷却水取排系统的设计上主要遵循下列原则：
（1）平面布置应以核电站总体规划为基础，结合当地的风、浪、流、泥沙（风和浪影响各构筑物结构的安全设计标准，海流影响取水头部与排水口的平面布置，泥沙含量影响循环冷却水取排系统的设计流速）等自然条件，远近结合，统筹兼顾，与陆域设计协调，充分体现技术先进、安全可靠的设计指导思想。
（2）布置方案的重点应放在如何减少两座核电站的温排水对取水温升的影响问题上。取排水口、取排水渠道的位置、型式、朝向应以循环冷却水模型试验、局部整体模型试验和泥沙淤积分析为根据，合理布局，满足取排水工艺要求，有利于安全使用。
（3）进水渠的长周期波动对循环水联合泵站的安全不能造成影响。
（4）因为核电站排洪沟的水直接排入循环冷却水的排水渠中，为了不影响已经投产的大亚湾核电站的安全运行，所以设计时需保证在百年一遇高潮位+2.89 mprd 和百年一遇洪水相叠加时，排水渠涌高不超过大亚湾核电站的排水虹吸井的自由流水位+3.15 mprd。
（5）因交叉渡槽位于大亚湾核电站的排水口位置，所以无论采用陆上施工还是水上施工，交叉渡槽的施工应对大亚湾核电站的排水影响最小。
按照以上的原则，岭澳核电站的取排水系统选取了西取东排的方式，即岭澳的取水放在厂区海域西侧，而排水将岭澳和大亚湾合二为一，经过岭澳取水口向东排放，取排水系统的平面布置见图1。
4 试验分析工作
4.1 循环冷却水取排系统方案试验研究
4.1.1 研究目的
图1 取排水系统平面布置
分析大亚湾核电站的温排水对岭澳核电站进水的影响，选择排水方案。在取排水总体布局确定后，通过优化试验确定排水渠的长度、排水方向、排水渠断面、流速以及4 ℃温升线分布图，提出最终方案，为工程设计及编写安全分析报告、环境影响报告提供依据。
4.1.2 研究手段
二维数值模拟计算，全潮整体物理模型试验，近区物理模型试验。
4.1.3 结论
推荐采用明渠西取、两核电站排水合并后向东排放的取排水布置方案。试验表明该方案两核电站的温排水对它们的取水口头部水温都不产生干扰，能有效利用潮流运动特性，将温排水扩散到较远的区域，取水温度低，对环境也有利。
4.2 取水头部与进水明渠波浪模型试验
4.2.1 试验目的
验证取水布置方案泵房前池的波浪扰动及取水流速是否满足要求，推荐取水口的合理布置方案。并通过取水头部进水明渠最终布置方案的长周期水面波动的试验研究，确定取水口防波堤和北导堤的最终长度，验证长周期波对厂区安全的影响。
4.2.2 主要结论
（1）无论在小风区南风向，还是东南风向百年一遇大浪作用下，泵房前池水面波动均小于0.3 m。
（2）取水头部底宽150 m时，4台机组同时运行，在百年一遇低潮位时，进水口的平均流速小于0.2 m/s。
（3）由于大亚湾防波堤绕射波的影响，在东南风向浪作用下，泵房前池水面存在明显的长周期波动，平均升降幅度为1.06 m。因此，在7 m高程的厂区护岸上需加筑1.2 m高的挡墙。
（4）取水口采用双堤是必要的。
5 排水渠设计方案优化
核电站的循环冷却水排水受到温度与低放射污染。这种温排水有可能通过排水渠两岸渗入或者将温度传入取水渠道和取水头部的附近海域，对循环冷却水的取水造成温度与低放射污染。所以排水系统的防渗隔热的问题是设计的重点，而解决此问题的关键在于排水建筑方案的选择。在初步设计阶段，综合考虑各种因素选用了箱涵方案。后经多次设计优化，最终采用了地连墙明渠方案，现分别对两种方案的优缺点给予介绍。
5.1 箱涵方案
箱涵方案的最大优点是防渗性能好，可以防止大亚湾的低放热水进入岭澳的取水明渠。如果低放热水进入取水明渠，会给核岛重要生水水泵及其它设备和相关系统带来低放污染，而且使核岛重要生水取水温度超过设计温度，将直接危及核反应堆及整个电厂的安全。但是，箱涵方案也存在下列问题：
（1）在设计高水位（+2.89 mprd，百年一遇高潮位）时，不能满足大亚湾核电站排水口虹吸井的自由出流，须对其进行改造。
（2）从施工角度看，箱涵方案须有特大吨位的半潜驳预制。箱涵安装也须在水下进行，工期长，接头止水难度大，施工质量难以保证。
（3）箱涵须设计检修闸门和人孔，运行管理复杂。
5.2 地连墙明渠方案
地连墙明渠方案是一种设计创新，它打破常规的设计理论，在防波堤上设置了柔性地连墙。该方案的优点是增加了过水断面，降低了水位壅高，使最高设计水位不再对大亚湾核电站的排水虹吸井自由出流影响，在运行和检修方面也有很大的优越性。另外，由于柔性地连墙的防渗隔热效果较好，排水口又远离取水头部，所以排水口不需要做特殊的处理，可采用自由排放。这种方案也为干施工方案提供了可能性。地连墙明渠方案的技术难点：
（1）防波堤的波浪稳定性：在防波堤的设计理论上，堤心要求有较大的透水性，以减少波浪反射对坡面稳定的不利影响。而此方案在防波堤上设计了柔性地连墙，与防波堤设计原理是相反的。
（2）柔性地连墙的抗震强度与稳定性：防波堤抗震设计标准为ⅱ类抗震物项设计，ⅰ类抗震物项校核。柔性地连墙的作用是防渗，在地震工况下，其强度及稳定性是重点关注的问题。
（3）施工的可行性：防波堤上设置地连墙是首创，在含有大块石且空隙率很大的防波堤上挖槽、成孔、漏浆情况也无先例可以借鉴。
6 各构筑物的设计
6.1 防波堤
防波堤作为两座核电站的热水和低放废水的排水渠导流堤，防止热水和低放废水直接沿流程渗入大海；同时也用于保护中隔堤、厂区护岸、取排水交叉渡槽及联合泵房的安全，并保证联合泵房取水不受波浪影响。
防波堤采用柔性地连墙防渗，地连墙底标高-15.0 mprd左右,顶标高4.7 mprd，厚0.8m，位于防波堤内侧中部。根据陆上施工方案渗流及稳定模型试验论证，在施工期渗流量为0.020 1～0.131 4 m3/(d·m)。而根据干施工基坑抽干水后现场检查，柔性地连墙没有发现明显的渗水情况。在正常使用期间，由于排水渠内外水头差很小，所以渗流量会更小。
6.2 中隔堤
中隔堤位于防波堤和厂区护岸之间，与厂区护岸和防波堤一起共同组成取排水明渠，防止冷热水短路。并作为防浪墙的第二屏障，保证联合泵房取水不受波浪影响。
中隔堤整体设计要求在设计水位及校核水位下，各部位均稳定；在dbf水位（6.35 mprd ，设计基准洪水位）下。中隔堤堤面允许有一定位移，但不丧失防浪隔热的基本功能。中隔堤及地连墙均为干式施工。
中隔堤的渗漏采用钢筋混凝土地连墙防渗，地连墙底标高-13.0 mprd左右，顶标高为3 mprd，厚0.6 m，设在中隔堤中部。地连墙根据地质条件打入粘土、粉质粘土或泥质粉砂岩中3 ～5 m，渗透系数很小，且排水渠内外水头差很小，故渗流量很小。
6.3 取排水交叉口渡槽设计
取排水交叉口渡槽采用支墩式渡槽结构，下层为岭澳核电站的取水渠道，上层为大亚湾核电站的温排水通道。渡槽总长为155.262 m，为双槽式，上层温排水通道的断面尺寸为21.8 m×8.5 m。
6.4 护岸设计
护岸是岭澳核电站的取水渠道的内边界，也是防浪的第三道屏障保护厂坪的安全。护岸的设计采用典型的块石斜坡堤，护面采用浆砌石，下设大块石棱体护脚，顶部设浆砌块石覆盖层。在堤心石内坡面设计反滤层，以避免因细颗粒的移动而造成厂区地坪的沉降。采用汽车在陆域向水域中推进的施工方式。
