工程實例中循環(huán)冷卻水方案的比較與選擇

高蘭芳

（康泰斯（上海）化學工程有限公司，上海 200000）

概述

液化天然氣，是將天然氣凈化冷卻而成的深冷液體，常壓沸點為-162°C，其密度為標準狀態(tài)下天然氣的600多倍，體積能量為汽油的72%，輸送和儲存十分便利。我國擁有豐富的天然氣資源，加快發(fā)展我國天然氣工業(yè)，對緩解我國能源供需矛盾、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善生態(tài)環(huán)境、提高人民生活質(zhì)量、加快城市化建設、保持國民經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展，都具有重要和深遠的戰(zhàn)略意義。目前，液化天然氣已成為我國一門新興的工業(yè)而得到迅速發(fā)展。本工程即是在此背景下新建的一個液化天然氣生產(chǎn)、儲存和裝運項目。

本工程的裝置分為主生產(chǎn)裝置、輔助生產(chǎn)裝置與公用工程。主生產(chǎn)裝置包括處理規(guī)模為100x104Nm3/d液化裝置區(qū)、壓縮機廠房等。

本工程的原設計方案采用間冷開式循環(huán)冷卻水來冷卻主生產(chǎn)裝置區(qū)天然氣壓縮機出口一級、二級壓縮氣體，但由于間冷開式循環(huán)冷卻水排污水量較大，大于該項目環(huán)評批復要求的污、廢水排放水量要求，因此，業(yè)主提請做間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的技術、經(jīng)濟比較，為工程的冷卻方案的選擇提供參考，以期在經(jīng)濟、合理的情況下，盡量減少項目污、廢水排放量，滿足環(huán)評批復要求。

1 冷卻系統(tǒng)說明

1.1 間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是指循環(huán)冷卻水與被冷卻工藝介質(zhì)在換熱器中進行間接傳熱，并且與大氣在冷卻水塔中直接接觸散熱。

該系統(tǒng)的優(yōu)點是冷卻效果好，系統(tǒng)構(gòu)成簡單，維護檢修方便，防凍措施簡單。

缺點是冷卻水在開式系統(tǒng)中循環(huán)，與外界直接接觸，水質(zhì)容易被污染，造成冷卻水系統(tǒng)結(jié)垢、堵塞或腐蝕，使被冷卻設備效率降低，壽命縮短，冷卻水消耗量大，排污量相對較大。

1.2 間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是指循環(huán)冷卻水與被冷卻工藝介質(zhì)在換熱器中進行間接傳熱，帶走熱量；在冷卻塔中通過換熱盤管，與大氣和噴淋水間接散熱；循環(huán)冷卻水總在一個閉式管路中循環(huán)，不與大氣接觸。

該系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)中的冷卻水為軟化水，有效的控制水垢的生成，冷卻水在閉式系統(tǒng)中循環(huán)，不受外界環(huán)境影響而污染，能夠保證循環(huán)水質(zhì)不受污染，很好的保護了主設備，提高了使用壽命，且循環(huán)水消耗少。但設備造價相較于開式系統(tǒng)高；寒冷地區(qū)冬季防凍要求高；由于循環(huán)冷卻水補充水采用軟水或脫鹽水，需要考慮軟水或脫鹽水裝置；噴淋水水質(zhì)受環(huán)境影響較大，當環(huán)境空氣質(zhì)量差或有大風沙天氣發(fā)生，則噴淋水需要大比率更換。

2 兩種循環(huán)冷卻水方案的技術、經(jīng)濟比較

2.1 根據(jù)項目情況，對兩種循環(huán)冷卻水方案做比較分析

原工程冷卻方案采用間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，系統(tǒng)設計循環(huán)水量為4,000m3/h，供水壓力為0.55MPa。在此基礎上，請相關廠家做了一個間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的方案。并將兩個方案的技術、經(jīng)濟數(shù)據(jù)列出如下表。

表1 冷卻方案技術、經(jīng)濟比較表

2.1.1 兩種循環(huán)冷卻水方案的比較分析結(jié)論

根據(jù)上述冷卻方案的技術、經(jīng)濟比較表，可以得出以下結(jié)論：

從做兩種循環(huán)冷卻水方案的技術、經(jīng)濟比較的目的來說，是為了減少廢水的排放量，以滿足環(huán)評批復的要求。但從表1中可以看出，間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水排污量為24m3/h，為循環(huán)水量的0.6%；而間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水由于是在一個閉式管路中循環(huán)，不與外界接觸，所以基本沒有排污量，但對于外循環(huán)的噴淋水，由于其與開式系統(tǒng)的循環(huán)水一樣，與外界環(huán)境接觸，因此噴淋水存在排污，排污量為19.26 m3/h，為噴淋水循環(huán)水量的0.4%；就排污量而言，間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排污量相對較小，但兩者差距不大，無法滿足環(huán)評批復的排水量要求。

從工程投資成本來說，間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設備費即是間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的總投資的2.7倍，并且因為需要采用軟化水或脫鹽水來為循環(huán)冷卻水補水，需另上一套軟化水或脫鹽水裝置，不經(jīng)濟；從工程運行費用來說，兩者噸水運行費用相差不大。

綜上所述，為滿足該項目環(huán)評批復的污、廢水排放量的要求，將間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)改為間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，無論是從排污量上考量，還是從投資、運行費用上考慮，都不經(jīng)濟、合理。因此，針對該項目，不建議采用間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，采用間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)比較經(jīng)濟、合理，或采用風冷系統(tǒng)。

結(jié)論

近年來，間冷閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)在高科技工廠、化工工廠等24小時運行不能中斷的設備以及運行環(huán)境惡劣的場合被廣泛使用，有其優(yōu)點及應用價值。但從排污量上來說，與間冷開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相比，沒有絕對的優(yōu)勢。因此，應根據(jù)項目情況，結(jié)合實際，合理的確定循環(huán)冷卻水方案。

[1]周本省等.工業(yè)水處理技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[2]馮旭東等.給水排水設計手冊，第四冊，工業(yè)給水處理（第二版）[M].中國建筑工業(yè)出版社，2002.