循環(huán)供水系統(tǒng)

淺談循環(huán)供水系統(tǒng)的設(shè)計

摘要:工業(yè)項(xiàng)目中，根據(jù)不同的工程實(shí)際，對循環(huán)供水和冷卻供水系統(tǒng)、補(bǔ)充水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)問題等，應(yīng)引起重視和警覺。要從節(jié)省占地，節(jié)約一次投資，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，降低投資規(guī)模，減少運(yùn)行費(fèi)用，簡化管理工作，應(yīng)地制宜是很有必要的。關(guān)鍵詞:循環(huán)供水系統(tǒng)選擇應(yīng)地制宜。工業(yè)項(xiàng)目中，循環(huán)供水系統(tǒng)不僅占給、排水工程費(fèi)用比例較大，而且也較容易出現(xiàn)問題，由此帶來的資源浪費(fèi)以及對運(yùn)行管理帶來的諸多不便是不容忽視的。下面就幾種具體的情況和實(shí)例，談?wù)劥譁\的認(rèn)識。有的循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)，其冷水泵采用變頻控制供水，而其熱水泵則采用恒速供水。當(dāng)用水設(shè)備不能滿負(fù)荷運(yùn)行時，結(jié)果可想而知:后者(熱水池)入不敷出，水位逐漸降低，甚至被抽空，而前者(冷水池)則供大于求，源源不斷地溢流，造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。由于水池一般都在地下，其浪費(fèi)具有隱蔽性，不易被發(fā)覺，因此在設(shè)計中更應(yīng)引起大家的重視和警覺。針對這種情況，一個簡單可靠的辦法是:冷水池溢流水進(jìn)入熱水池，前者多得到的，原物奉還給后者，使循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)的水量達(dá)到自然平衡。

一般情況下，水泵是從較低的位置，將水抽送至較高的位置，水泵不運(yùn)行時，其出水管上的止回閥自動關(guān)閉，水泵是不通流的，但并不是說，任何情況下，當(dāng)水泵不運(yùn)行時，就沒有流量通過。對于循環(huán)供水系統(tǒng)，當(dāng)水泵從較高的位置抽水(比如冷卻塔設(shè)在低層建筑屋面，而水泵設(shè)置在地面)，將水輸送至較低的用水設(shè)備時，要分兩種情況:其一，當(dāng)回水利用余壓，回至原處時，水泵不運(yùn)行，就沒有流量通過。其二，當(dāng)回水無壓，回流至位置較低的熱水池時，如果用水設(shè)備進(jìn)口上的閥門未關(guān)，當(dāng)水泵不運(yùn)行時，仍然有流量通過(位差，即重力勢能在自發(fā)工作)，只不過是以遠(yuǎn)低于設(shè)計流量的小流量通過罷了。這時會出現(xiàn)大家誰也不愿看到的一幕:熱水池不斷溢流，自來水則通過浮球閥不停地補(bǔ)進(jìn)，一晚上下來，得有多少水白白地"悄悄"溜走。碰到這種情況，應(yīng)將冷卻塔置于地面高度，當(dāng)無場地或有外觀要求，只能設(shè)置在屋面時，應(yīng)同時設(shè)置冷水池，以便將冷水泵吸水管的位差(勢能)消除。當(dāng)然，如果能保證停泵即關(guān)閥(冷水泵進(jìn)、出口或設(shè)備進(jìn)口上的任何一處的閥門)，這種情況也是可以避免的，但這無疑增加了管理難度，可靠性也會降低。

循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水，如直接補(bǔ)到冷卻塔底盤內(nèi)，水面的波動導(dǎo)致浮球閥忽悠忽悠的，折騰久了，不壞也難。事實(shí)上，補(bǔ)水浮球閥是易損件之一。當(dāng)采用液位自動控制，通過水泵補(bǔ)水時，液位控制浮球也會由于水面的飄忽不定，控制精度大大降低。如能加個補(bǔ)水箱，則象給浮球閥或液位控制浮球開辟了一個"避風(fēng)港"，其工況相對平穩(wěn)多了。循環(huán)水系統(tǒng)的"體外"補(bǔ)水。

循環(huán)水泵設(shè)在冷水機(jī)組前還是后?

如果冷卻塔設(shè)在地坪上或屋頂高度有限，循環(huán)水泵自然是設(shè)在冷水機(jī)組前。如果冷卻塔高高在上，再把循環(huán)水泵設(shè)在冷水機(jī)組前，將使設(shè)備的循環(huán)管路承受較高的水壓，設(shè)備的實(shí)際承壓能力不能忽視。這時，為安全起見，循環(huán)水泵的設(shè)置位置宜在冷水機(jī)組之后。

曾有一個工程項(xiàng)目，試運(yùn)行時，空調(diào)冷凍機(jī)組頻頻報警停機(jī)。經(jīng)與設(shè)備生產(chǎn)廠家"會診"，方知原委。原來，為了提高市場競爭力，生產(chǎn)廠家經(jīng)過改良，使正常的啟動時間(室內(nèi)達(dá)到設(shè)計溫度所需的時間)大大縮短，成為該產(chǎn)品的亮點(diǎn)和賣點(diǎn)，也恰恰是該亮點(diǎn)成為設(shè)備正常運(yùn)行的障礙。啟動時間的縮短，代價是啟動時間內(nèi)短期運(yùn)行負(fù)荷的大幅提高，達(dá)到設(shè)計溫度后，運(yùn)行負(fù)荷才降至正常水平。由于生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品說明書中給出的循環(huán)冷卻水量為正常運(yùn)行狀況下的流量值，導(dǎo)致啟動時冷卻水溫升遠(yuǎn)超過設(shè)計值，冷卻塔降不了那么多，致使冷凍機(jī)組冷卻進(jìn)水溫度逐級升高，達(dá)到設(shè)定的警戒溫度便出現(xiàn)報警停機(jī)。查明原因后，在原設(shè)計冷卻塔底盤已加深的基礎(chǔ)上，又并聯(lián)了一座水箱，使冷卻塔出水與水箱內(nèi)足量的貯水緩沖，大大遏制了冷凍機(jī)組進(jìn)水溫度的升高勢頭，使啟動得以正常實(shí)現(xiàn)。為了充分發(fā)揮水箱貯水的緩沖效應(yīng)，水箱進(jìn)、出水管位置應(yīng)盡量對角布置。水箱容積應(yīng)在滿足正常啟動的前提下加以控制。

循環(huán)水系統(tǒng)的無壓開放式回水，水質(zhì)保證很重要，尤其是對于軟水循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)。回水管路上如設(shè)置普通的檢查井，無疑于"開門揖盜"，雨水、泥水、地下水都有可能滲透進(jìn)入回水系統(tǒng)，降低循環(huán)供水系統(tǒng)水質(zhì)?？蓪⒒厮到y(tǒng)改為封閉式，將檢查井改為檢查口井，并在每個井內(nèi)加設(shè)一根通氣管，以不改變其重力流狀態(tài)。冷卻塔在屋面的設(shè)置位置，除了要考慮冷卻塔對周圍環(huán)境的影響，如應(yīng)遠(yuǎn)離對噪聲環(huán)境要求較高的區(qū)域，并保證漂水不影響周圍窗戶的正常使用外，還應(yīng)充分考慮周圍環(huán)境對冷卻塔的不利影響，應(yīng)能保證其上方的濕熱空氣及時擴(kuò)散，不產(chǎn)生回流影響，并保證能吸入足量的未被污染的冷空氣。從這個角度出發(fā)，冷卻塔進(jìn)風(fēng)側(cè)距周圍實(shí)體的距離不宜小于冷卻塔進(jìn)風(fēng)口高度的2倍，或冷卻塔高度的2/3，并不宜布置在容易形成氣流滯流區(qū)的"L"形、"U"形、"E"形、"H"形建筑物屋面的凹窩處，且盡量遠(yuǎn)離熱源(如散熱器)、廢氣(如衛(wèi)生間風(fēng)道、排水系統(tǒng)伸頂通氣管)、煙氣(如廚房煙道)的排放口，并位于這些熱源和污染源的上風(fēng)側(cè)。必要和可能時，可將通氣管、煙道和風(fēng)道的排放口引至它處。當(dāng)水質(zhì)不潔時，比如開式循環(huán)水系統(tǒng)，或某些低質(zhì)(經(jīng)簡單沉淀處理的地表水或中水)用水場所，當(dāng)部分設(shè)備需要減壓時，不宜采用減壓閥，以防減壓閥傳導(dǎo)管路因經(jīng)常發(fā)生堵塞而影響正常使用。常遇到循環(huán)水系統(tǒng)要求水質(zhì)不一樣的情形，比如一個要求軟水，一個自來水便可。一般都將其分為兩個獨(dú)立的、不同水質(zhì)的供水系統(tǒng)。但當(dāng)水質(zhì)要求較低的系統(tǒng)水量相比很小時，為了節(jié)省占地，節(jié)約一次投資，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，方便運(yùn)行管理，循環(huán)供水系統(tǒng)統(tǒng)一采用較高的水質(zhì)，即合并采用一個軟水循環(huán)系統(tǒng)。

空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)與工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)宜分開設(shè)置。空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)一般只在夏季運(yùn)行，如與工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)合并設(shè)置，在其它季節(jié)，冷卻塔、冷卻水泵如未按各自流量配置，則很難調(diào)配。另外，給水水質(zhì)、水溫要求、水壓要求、內(nèi)部水損、供水方式、供水安全等方面也有諸多不同，分開設(shè)置可減少互相制約和影響。

當(dāng)循環(huán)供水系統(tǒng)增加用水設(shè)備，或用水設(shè)備用水量有所增加，使系統(tǒng)循環(huán)用水量超過原有設(shè)計供水能力，但不是太多時，改造、更換或增加冷卻塔、循環(huán)水泵，一般比較容易實(shí)現(xiàn)。但循環(huán)系統(tǒng)管路有時卻比較棘手，尤其是管線較長，穿越廠區(qū)多條道路時。供水管倒不太成問題，水泵揚(yáng)程進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶嵘托辛?。回水管重新敷設(shè)似乎不太現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)，有時工期也不允許。"車到山前必有路"，流不及，水位便自然雍高，位勢隨之自然提高。其結(jié)果，雖然動不了自然坡度，卻造就了一個水力坡度。

循環(huán)水補(bǔ)充水管由外網(wǎng)直接補(bǔ)水時，宜單獨(dú)設(shè)置，其上不宜再接出其它用水，或從其它供水立管延伸供水，以防循環(huán)水補(bǔ)充水管因季節(jié)原因不用時污染飲用水質(zhì)。

空調(diào)循環(huán)供水系統(tǒng)補(bǔ)水泵與生活供水泵宜分開設(shè)置。由于空調(diào)循環(huán)供水系統(tǒng)有季節(jié)性，當(dāng)季節(jié)變換時，水泵可能不在高效段運(yùn)行。同時浮球閥也是易損件，分開后，可取消浮球閥，改為由冷卻塔底盤或循環(huán)水池、補(bǔ)水箱內(nèi)的水位自動控制補(bǔ)水。

當(dāng)循環(huán)供水系統(tǒng)服務(wù)范圍大、管路較長時，一定要考慮管路的壓力平衡問題，以防水量分配的過度不均勻甚至因短路而造成事故。一般應(yīng)設(shè)計為同程式供、回水系統(tǒng)。循環(huán)水同程式循環(huán)管路布置。當(dāng)回水采用開放式無壓回水時，則無必要采用同程式。有的設(shè)備因內(nèi)部泄了壓(如噴霧冷卻)，出水無壓。當(dāng)系統(tǒng)大部分回水有壓時，為了節(jié)能，循環(huán)供水系統(tǒng)應(yīng)分為有壓回水(直接上塔)和無壓回水兩個系統(tǒng)。但當(dāng)有壓回水只占很小一部分時，為了節(jié)省占地，節(jié)約一次投資，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，循環(huán)供水系統(tǒng)統(tǒng)一采用開式回水系統(tǒng)。

當(dāng)部分設(shè)備距離較遠(yuǎn)，用水量較小，且出水有壓，而下游大量用水設(shè)備出水無壓，整個系統(tǒng)采用無壓回水時，為減小上游管道管徑，并減小整個系統(tǒng)管道埋深，進(jìn)而提高熱水池標(biāo)高，節(jié)約投資和運(yùn)行費(fèi)用，可采用有壓和無壓混用，即上游管段采用有壓回水，下游管段采用無壓回水。

當(dāng)某些用水量較大的有壓出水設(shè)備處于無壓回水系統(tǒng)管段的下游時，其形成的雍水會阻隔上游回水的平穩(wěn)下行。應(yīng)對其減小消能處理，或單獨(dú)回?zé)崴亍?/p>

循環(huán)供水與循序供水雖然都是水的重復(fù)利用，但前者是同一使用主體的重復(fù)使用，是需要付出代價的(冷卻塔、水泵等的一次投資和經(jīng)常性的運(yùn)行、管理費(fèi)用)，而后者則是不同使用主體的重復(fù)(延續(xù))使用，基本上是"空手套白狼"，更具優(yōu)勢。因此，根據(jù)不同的工程實(shí)際，確定是采用循環(huán)供水還是循序供水，對于降低投資規(guī)模，減少運(yùn)行費(fèi)用，簡化管理工作，是很有必要的。

舉個例子:某熱、表處理車間，電鍍生產(chǎn)線(表面處理)生產(chǎn)用水量為40m3/h(其中冷水槽用水量為25m3/h，熱水槽用水量為15m3/h)，熱處理工段循環(huán)冷卻水量為15m3/h。本車間熱、表處理工段工作班次一致，生產(chǎn)過程中均為連續(xù)用水，且用水時段基本吻合。方案一:熱處理工段采用循環(huán)冷卻供水系統(tǒng)，表面處理工段冷、熱水槽采用自來水直流供水系統(tǒng);方案二:采用循序供水系統(tǒng)，熱處理工段由自來水直接供水，其冷卻出水接著進(jìn)入表面處理工段熱水槽，表面處理工段冷水槽則采用自來水直流供水系統(tǒng)。方案二系統(tǒng)簡單，不僅省去了冷卻塔、水泵等的一次投資，節(jié)省了經(jīng)常性的運(yùn)行、管理費(fèi)用，而且將從熱處理工段采集到的熱量帶入熱水槽，廢熱被充分利用，節(jié)省了加熱蒸汽量，節(jié)約了能源，可以說一石擊二鳥。對比之下，方案二顯然優(yōu)于方案一。但方案二的關(guān)鍵是兩個工段的同步問題，當(dāng)然，做到完全同步不太現(xiàn)實(shí)。當(dāng)表面處理工段用水時段比熱處理工段長時，其單獨(dú)用水時段，水從熱處理工段空走一趟，對系統(tǒng)無甚影響。但當(dāng)熱處理工段用水時段比表面處理工段長時，其單獨(dú)用水時段，冷卻出水應(yīng)另考慮出路，以免造成浪費(fèi)。當(dāng)表面處理工段熱水槽由熱處理工段冷卻出水直接供水時，熱水槽配水管上不宜裝閥門，以免影響熱處理工段正常的冷卻水量。最好設(shè)一高置水箱，間接供水，這時熱水槽配水管上則宜裝閥門，水箱的溢流水應(yīng)考慮它用。

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