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冷却水循环利用的意义

添加时间:2018/09/11


节省水资源,缓解水危机
如前所述,我国的水资源是贫乏紧缺的,各地先后不同程度地出现了水危机,有些地方还出现了农业用水、工业与城镇用水、水运、渔业等相互争水问题(Emerson)。 目前我国工业用水约 605 亿m3/a ,冷却用水按75 %计为 454亿m3/a 。如直接排放是对水资源的极大浪费,会增加水资源紧缺矛盾和水危机,如采用冷却后循环使用,则仅补充蒸发、排污、渗漏的水量,一般不超过3 %,即每年仅补充水量小于 13.62 亿m3 水,节省水资源 440.4 亿m3/a 。一个年产数万吨的化肥厂,每小时用水量为 6000~10000m3。采用循环水回用后,每小时仅需补充新鲜水 100~150m3。
循环冷却水的水质要求并不高(见表1-2)。小型冷却水塔在喷洒管道上方和下方 都有曲折镂空的PVC胶做的散热板隔开,以增加水滴的散热时间。设计成如此形状是应为双曲线形状有利于水和空气进行对流换热。如果把污、废水处理(chǔ lǐ)后达到冷却水的水质标准,回用于循环冷却水,则不仅没有占用水资源,而且开辟了第二水源―――污废水回用,同时最大化减少了排污量,有利于环境保护和生态平衡。这方面已有不少的成功经验,早在 1990 年太原市北郊污水厂,二级处理(chǔ lǐ)(A2/O 法)水量 1.5 万t/d ,其中 1 万t/d 回用于太原钢铁厂的循环冷却水;1991 年大连春柳河污水厂,二级处理(chǔ lǐ)(常规曝气)水量 6 万t/d ,其中1 万 t/d 用于化工厂循环冷却水的补充水;1993 年大连开发区污水厂,二级处理(chǔ lǐ)(A/O 法)水量 6 万t/d ,其中 3 万t/d 用于热电厂循环冷却水;1995 年北京方庄小区污水厂,二级处理(chǔ lǐ)(A/O 法)水量 4 万t/d ,其中 2 万t/d 用于热电厂循环冷却水。著名的北京高碑店污水处理(chǔ lǐ)厂,规划二级处理(常规曝气)100 万t/d ,计划90 %以上回用,其中主要回用于高碑店发电厂的循环冷却水。1996 年之后,大连马栏河污水厂(A2/O 法)、邯郸市污水厂(三沟式氧化沟)、大同市东郊污水厂、西安市污水处理厂、鞍山市污水厂等,处理后均回用于循环冷却水。
污水回用首先出现在大连、青岛、北京等水资源紧缺地区,以后逐渐向全国发展,回用的大户是循环冷却水。对于我国水资源贫乏、紧缺、普遍出现水危机的情况(Condition)下,把用水大户――冷却水进行循环使用,这对于缓解水危机、水资源供需矛盾和使国民经济(jīng jì)高速持续发展,是重大的措施和有力的保证。
节能节电,节省投资(意义:是未来收益的累积)
节能节电,节省投资(意义:是未来收益的累积) 冷却水循环利用节省水资源,同时节能节电、节省投资。这些是以冷却水循环利用与直接排放进行比较的。为说清楚问题(Emerson),以冷却水量 1 万t/d(416t/h)为例,进行以下方面比较。
1.节能节电比较
虽然冷却水的水质与自来水相比,要求不高,但如果采用冷却后直接排放,则对地面水水源来说,需建水厂净化处理(chǔ lǐ)后才能使用。现建水厂的投资(意义:是未来收益的累积)暂先不计,先计其节能节电、节省电费的比较。设从水源取水送至水厂净化处理构物的一级泵站扬程为20m ;从水厂清水池把水送至冷却设备(shèbèi)和产品(Product)的二级泵站扬程为30m 。则电耗按式(121 )计算

一年电耗为1816×365 = 662840k W/a ,电费以1k W 0.6 元计,则一年电费为 39.77 万元。冷却水循环使用不需要水厂,故不需要
  一、二级泵站,仅需要 2 台 200t/h 的冷却塔(The cooling tower),逆流式 200t/h 冷却塔配水系统(system)的高约 4m 左右,加上水头损失和出水余压,以 8m 计,则一天的电耗为: E1 = 1000×0.115741×8×24/102×0.75 = 290.5kW/d 一年的电耗为 106028kW/a,一年的电费为 6.362 万元,每年节电55682kW,节省电费33.534 万元。小型冷却水塔主要应用于空调冷却系统、冷冻系列、注塑、制革、发泡、发电、汽轮机、铝型材加工、空压机、工业水冷却等领域,应用最多的为空调冷却、冷冻、塑胶化工行业。
2.水处理(chǔ lǐ)药剂费及工资
水厂水处理(chǔ lǐ)药剂费以每吨水0.05 元计,则一年的药剂费为14.6 万元。 1 万t/d 水厂,三班制,包括(bāo kuò)干部、水质化验人员、门卫、驾驶员,还应考虑轮休,以24 人计,平均工资以1500 元/(人?月)计,则一年的工资为43.2 万元。上述两项为57.8 万元。
3.造价比较
建造产水量为 1 万t/d 的水厂,按目前的投资(意义:是未来收益的累积),偏低的估算为 1000 元/t 水,则 1 万t/d 水厂需投资1000 万元。冷却水塔是一种将水冷却的装置,水在其中与流过的空气进行热交换、质交换,致使水温下降;它广泛应用于空调循环水系统和工业用循环水系统中。在一定水处理情况下,冷却效果是冷却塔重要性能之一,在选用冷却塔时,主要考虑冷却程度、冷却水量、湿球温度是否有特殊要求,通常安装在通风比较好的地方。加上土地费、道路、绿化、通电等,远超过 1 千万元。而 2 台每小时冷却水量为200t/h 的冷却塔(The cooling tower),售价仅为 6 万元左右,因此投资(或造价)是没有办法比较的。
不计水厂造价,仅计上述的电费、药剂费、工资费,循环水冷却与直接排放相比较,每年可节省 91.334 万元,10 年为 913.34 万元。冷却塔是用水作为循环冷却剂,从一系统中吸收热量排放至大气中,以降低水温的装置;其冷是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽,蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辐射传热等原理来散去工业上或制冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置,以保证系统的正常运行,装置一般为桶状,故名为冷却塔。每天循环冷却水 1 万t/d 是很小的水量,相当于一般规模的宾馆、饭店的冷却水。对于大型化肥厂、化纤厂、发电厂、钢铁厂等来说,冷却水量在 20 万t/d~30 万t/d 以上,则节能、节电、节省经费是很大很可贵的。
有利于环境保护和生态平衡
冷却水冷却生产设备(shèbèi)、产品(Product)、制冷机等,水的自身温度可升到40 ℃~50 ℃以上,而水体的温度(江、河、湖泊等水温)一般 10~25℃,则直接排入水体,不仅会产生温差引起的异重流,而且使水体面上产生雾汽,更主要的是水体水温升高,使水体中的鱼类、水生物及水生植物等逐渐死亡,使水体及水体周围的生态平衡遭到破坏(vandalism)。同时排放水中含有一定量的污染物,会使水体受到一定的污染。而冷却水循环使用,就不存在热水的排放,也不存在上述的热污染。

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