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酒精厂循环冷却水降温系统的制冷改造设计


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第2 7卷第 5期 
2o 0 7年 5月  

工 业水处 理 
I d ti   a e   e t n   n usra W trTr ame t l

Vo .7 No 5 12   .  Ma 2 0   y, 0 7

/>酒精厂循环冷却水降温系统的制冷改造设计 
宋 新 南 ,范 鹏 ,宋 爽 。  
(. 1 江苏大 学能源 与动力 工程 学院 , 江苏 镇江  2 2 1 ; 10 3  2 南阳市环境保 护科 学研 究所 , 南 南 阳 4 3 5 ;.中北 大学环 境 与安 全工程 系 , . 河 70 53 山西 太 原 005 ) 3 0 1 

[ 要 ]为保 证 酒 精及 其 相 关 产 品 的产 量 、 量 和 收 得率 , 常 采用 以开 放 式冷 却 塔 为 降 温设 备 的 循环 冷 却 水 系  摘 质 通 统 。但 冷 却 塔 的降 温 效 果 与气 象 条 件 密切 相 关 , 高温 高 湿 天 气 下 只 能 通 过 补 充 大量 新 水 来 保 证 冷 却 水 的 温度 , 在 从 
而造 成 水 资源 的浪 费 。 针对 这 方 面 的 问题 , 酒 精 厂 的冷 却 水 系 统 在 原 有 冷 却 塔 后增 加 大 型 离 心 式 制 冷 机组 . 现  某 实

冷却 水 温度 的有 效 降低 和控 制 , 收到 了明 显 的 改善 工 艺 条 件 、 约用 水 和 节 约 运 行 费 用 的效 果 。实 践 证 明 制 冷 降 温  节
技术 在 工业 冷 却 水 领域 应 用 具 有 可行 性 、 理 性 和 必 要性 。 合   [ 键 词 ]酒 精 厂 ; 关 冷却 水 ; 冷  制

[ 图分 类 号 ] Q 8 ̄ 2 [ 献 标 识码 ] 中 T 0 5. 4 文 B [ 章 编 号 ]10 —89 2 0 )5— 0 3 4 文 0 5 2 X(0 7 0 0 8 —0 

De in O  h  e r e ain rf r ig o i ua ig c oig wa e  y tm  sg   nt e rfi rt  e o m n   f r lt   o l   t r se g o cc n n s
j  n ac h l l n  n a   lo o  a t p
Sn  i a  F n eg, og ha ̄ og n n, a  n2 Sn  un   X n P S (. c olff eg  n  o e n i eig . ns  nvri , ejag2 2 1 , hn ; 1 Sh o  i ryadP w r gn r , ̄ g tU i s y o n E e n a t e t  nin  10 3 C i   a
2 E v o m n rtc n ntu   ay n  i , ay n   3 5 , i ;. e at n  n i n e t   . ni n e t o t gIsi t o nag Ct N na g4 0 5 C n 3 D p r t o vr m na r P ei t e fN y 7 h a e m fE o l a dSf t n n eig N r   nvri   hn ,a u n0 0 5 ,hn ) n a yE g e r , o h U i st o ia T i a  3 0 1 C i   e i n t e y fC y a
Ab ta t I  re o g aa te t e o tu ,u i a d yed rt  fac h la d i   eae   rd cs a   p n s rc :n od rt  u rne  h   up tq a  ̄ n   il  ae o  lo o  n   t rltd p o u t,n o e   l s
c oi g twe  s u u n   s d a  h   o l g e u p n   f t e c r u a i g c o i g w tr s se o l  o r i s a y u e   s t e c o i   q i me to     i l t   o l   a e   y t m. B tt e c oi g n   n h c n n u  h   o l   n ef c  ft e c o ig twe  sS   ls l  e ae  o t e we t e   o d t n h t e  h   e e au e a d h mi i   f to     o l  o r i O c o e y r lt d t h   ah rc n i o ,t a  e h n   i wh n t e tmp r t r   n   u d t y a e hg l r e q a t y o   e h wae   a e t  e s p l d t  n u e t e t m e au e o   e c oi g wae ,T u ,   r   ih, g   u n i   f r s   tr h v  o b  u p i  o e s r  h  e p r t r  f h   o l   t r h s i a t f e t n t

r sl     req a t o  tr sig Ai n  t hs rbe 4lresaec nr u a— p   f g rtr r  sd eut i l g  u ni f sn a  ̄ wae  t . miga  i p o lm, ag -cl e ti g t er r eaosaeu e   wa n t   f l y ei
a tr eo g n  o l g o e    n ac h l l n ,  f c i eylwe  n  o to  etmp r t r  f o l g w tr I f     r i a c oi   w r n a   o o   a tt e f t l  et h i l n t i l p o e v o r dc nrlh   a t e e au eo   oi   a e. t c n   s o   a  etc n c   o d t n , t r a i ga d r n i gc s s v n   a eo vo syi rv d I p o e   a  e h ws h t h   h ia c n i o swae   v n  n   n n   o t a i gh v   b iu l  t t e l i s u   mp o e . t r v s h t h     t t 印 p yn  f erg r t n c o i gtc n lg     d s i l o l gwae  y t m    a i l , t n   n   e e s r . l igo   f e a i  o l   h oo yt i u t a  oi   t r se i f sb e r i a a d n c sa y r i o n e on r c n s se aol  

K y wo d ac h l lns c oigw tr rf g r t n e   rs:lo o  a t; o l   ae ; er eai   p n i o

酒精 生产行业 是 耗水大 户 .其 中又 以冷却水 耗 
最大 , 一般 约 占总用水 量 的 7 %。因此 , 何 降低  5 如

要大 量补充 新水 和排放 污水 。为彻底解 决这 方面 的  问题 , 该企业 采用先 进 的制冷辅 助降 温技术 , 以有效 

精生产企 业 的耗 水量 , 特别是 冷却水 的消 耗量 , 就 
为一个广 为关 注的技术 问题 。虽然 过去人 们对 冷  水处理技 术进行 了改进  . 能够 达到一 定 的节  也

地降低 和控制 冷却水 的温度 。不 仅收 到了节 约水 资  源 的效 果 .而且 为酒 精生 产提供 了可靠 的冷却 水条  件. 提高 了产 品 的产量 、 量 和 收得率 , 而 提 高 了  质 从
企业 的经济效 益 。笔者针 对这一 成功案 例进行 介绍 

女 . .但 这类技 术都不 能保证 将冷 却水 的温度 降  果
1 J 酒精 生产 工艺 要 求 的温度 水平 (0℃左 右 )对  2 ,

和分析 ,以期 为本行业 及相 关行业 的冷 却水系统 技 
术 改造 提供有 益 的借 鉴 。   1 企 业原有冷 却水 系统情 况   
11 冷 却 水 系统  .

i 精及相关 产 品的产量 、质量 和收得 率 的提高没 
大 的帮 助 . 节水 的效果 也仍然 有 限 , 以有必要  所 更为有 效 的技 术手段 。  

内某 大 型酒 精 生产 企业 的循环 冷 却水 系统 .  
手 在水 温超 限、 发损 失过多 等 问题 , 蒸 以至于需 

该 企业拥 有年 产 1 0万 t 的酒精 生产 线 、 黄原胶 

生产 线 和大型 沼气工程 等生产 系统 .产 品生产大 多 


8 —  3

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水 处理设 计 

工 业水处 理 2 0 —0 ,7 5  0 7 52 () 而新 水 的补充 量达 1 6 3 ,年 消耗新 水量 5X 58 0m/ d   
1 6 6   6  影 响了企业 的发展 。 0 ~ X1   。 0m  

涉 及反 应 、 精馏 、 干燥 、 冷凝 、 却 等工 艺操 作 , 冷 需要  进 行有效 的冷却控 温 , 以保 证产 品的产量 、 质量 和收  得 率 。该 企业原有 循环冷却 水系统 采用 常规 的冷却  塔 降温 , 艺流程 如图 1 示 。 工 所  

2 冷 却水 制冷降温 系统 的设计原 则  在确定 的循环倍 数下 ,由于补 充水量 和排放水 

量都 与蒸发 水量成正 比 ,因此减少 冷却过 程 的水 分 

生工 _ 产 序卜  ]
回 

补    充水

蒸发量 , 以相应地 减少补 充水量 和排放水 量 ; 在  可 而
确定 的蒸发 水量下 ,提高浓 缩倍数 也可 以明显减 少 

水 

生产工序 卜   J
捧放污水 一  

补充 水量 和排放水量 。 冷却 水降温 系统 的设 计 , 就是  在特定 的水 源和运行 条件下 ,通过 采用 制冷降温 措  施。 降低冷却 塔 的工 作温差 , 达到节 水 的 目的 。  
3 冷却水 制冷 降温 系统 的设计 方案 
31 设 计 思路   . 。  

图 1 改 造前冷却 水 系统 工 艺流 程   

从图 1 可知 ,各工艺 环节排 出冷却水 的温 度为  3 ~ 5℃ 。 过两 级 冷 却塔 降至 2 ~3 85 经 9 6℃ , 新 回  重 输 至各 工艺 环节 时的水 温约 为 2 ~ 5℃, 83 而酒精 及  相 关产 品生产过程 适宜 的冷却 水温 度为 2 O℃左 右 。   正是 因为这种差异 的存 在 ,各工 艺环节 为 了保证 产  品 的产量 、 质量 和收 得率 , 只好 加 大冷 却 水 的流量 。   结 果使得 冷却水 的降温处 理负荷 加大 ,回用水 温度 
更 难 以保 证 ,最后 只好通 过加 大新 水补 充和 污水排  放 量 , 强维持生 产 。 勉   另外 该企业地 处 中南 内陆地 区 , 常年空气 温度 、  

如前所 述 ,由于系统需 要深 度降温 的工作 范 围  在 1 ~ O℃之 间 ,正好 是 空调 设 备 的工作 温 度 区  5 3
间 ,因此考 虑选用 建筑空 调用 的大型冷 水机组 作为 

本 系统 的制 冷设备 。 留原 有冷却 塔设施 , 保 作为前 置  降温 设施使 用 。 冷水机组 作 为深度降 温设施使 用 , 而  
以发 挥冷水 机组低 温 区间工作效 率高 的特点 ,以尽 

量减 少制冷 降温 系统 的投 资和运 行费 用 。制冷 机组  的冷 却 , 据现 场条 件确 定 , 根 首选 单 独设 置冷 却 塔 ,   次选 利用工 艺冷却 塔 。 当单 独设 置冷却 塔时 , 当选  适 择较 高 的工 作温度 和浓缩倍 数 ,以降 低制冷机 组 的  水量 消耗 。 实 际上企业 为降低 改造投 资 , 但 全部 采用  原有 的工艺 冷却塔 。  
32 设 备 选 型  .

湿度较 高 , 因此 即使增加 冷却塔 的高度 和级数 , 每年  仍 将有 3 4个 月的时间 冷却水 温度严重 超标 。 ~  
12 水 量 平衡   .

该 企业冷却 水系统 水量平衡 情况 如图 2所 示 。  

为 了 获 得 较 高 的 效 率 和 可 靠 性 , 系 统 选 用 
Ta e公 司 的 C H / 一 3 0型水 冷 离 心式 冷 水  rn V E G 10

~ ∞

组, 其技术 参数 如表 1 示 。 所   表 1 制冷机 组有 关技 术参数 
参 数  制冷 量 / T R  制 冷 功率 / W  k 数 值 

输 入 功率 / w  k 效 率 /k ? T’ (W R -  )
运 转 电 流/   A

启 动 电 流/   A

制 冷剂 量 / g k 
蒸 发 器水 量 / m .-  ( 3h1 ) 蒸 发器 压 力 / P  ka
注 : 注 蒸 发 水 量 买 际 上 包 括 损 失 水 量 : 量 单 位 为 m3d 所 水 / 

图 2 改造前全 厂冷却 水量 平衡 图  

该机组的 标准运行工况: 冷冻水进出 兮 水J  
别为 1 2℃和 7℃ ,冷 却水进 出水温 度分 别  和3 7℃。 在企业 常温冷却水 3 0℃, 低温 冷去 ℃   

由图 2可见 ,该企 业各 主要 工艺 环节 的冷却水  复用 率 仅 为 3 .%~ 8 %,冷却 水 浓 缩倍 数 仅 为  41 4 . 6
11 , . 排污率则高达 8 %, 8 5 即污水排放量 1 9   Vd  3 9 4 m ,
. . — —

的 行 件 单 机 冷 水 理 在/  运 条 下, 台 组 却 处 量 O 0

8 .  4. — —

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工业水 处理 2 0 — 5 2 ( ) 0 7 0 ,7 5  
th之 间 。 /   33 工 艺设 计  .

宋新 南 , : 等 酒精厂 循环冷 却水 降温 系统 的制 冷 改造设 计 

1 5℃ I  

4m 』 0 '  0/ h
【 . .一 ... . ..  

1。I 5C 

1 5℃ l  

啪竺  

7 m/l 5 ̄  l a

根 据 生产工 艺 。 生产 车 间排 出 的 5 一 O 冷却  O 6  水首先 通过二 级风 冷凉水 塔 , 冷却 至 3 O℃左右 。然  后 .一 部分 直接 回用于对 冷却温 度没有 特殊要 求 的  工艺环 节 ;一 部分通 过 由冷水机组 提供低 温冷 量 的 
板式 换热 器 , 一 步冷 至 2   左 右 , 进 O 回用 于要 求 低 

I酒 l白  
..... .一  


3 5℃ I  

 
l 5℃ 

加0   I m  

3。  8l C

1m I 2    0

4。I 5   C

7 m I 55 5     9 m 

冷却塔组( 总循环量2 6   5 9
3 ℃  2 5 5m'   9 / h

2 7 m/l  0 '  3 h

3℃ l 8  

I  

I230 /     7 m ̄ l a

3 ℃  2

温冷却 水 的工 艺环节 ;还有 一部 分冷却 水则直 接进 
人 制冷 机组 的蒸 发器 , 温至 1 ~1  , 降 2 7 回用 于 要 

I —— L   厂J—_ ]   —
冷水机组  l  

1℃f 7  
2 2n 03l  

l 1。   2  C
1031 2 1 2 1  

求超低 温冷却水 的工 艺环节 。 此外 , 重新设 计冷却 水  的循环 流程 , 量实现 冷却水 的梯级 利用 。 尽 通过这 些  措施 , 满足工 艺要求 的前提 下 , 量减少 设备投 资  在 尽
和运行 费用 。  
34 系统 配 置  . 

板式换热器 

图 4 改造后 二氧化碳 、 白酒等 生产 线冷却 水 系统 

根 据 该 企业 各 分 厂 的冷 却 水 需 要 量 及 厂 区 布  局. 通过调 整 、 化冷却 水工艺 流程 和增设 制冷 降温  优 机组 , 成 4套冷 却水制 冷 降温系 统 。其 中 , 建  形 2套 在酒 精分厂 的水处 理车 间 , 为酒 精 、 饲料 生产 线和 工  艺 制冷 机 组 提供 低 温 冷却 水 ; 建 在二 氧 化碳 分  1套 厂, 为二 氧 化碳 、 白酒 、 黄原 胶生 产线 提 供低 温 冷却  水 ; 套建 在 醋 酸分 厂 , 1 为醋 酸 、 制 剂 生产 线 提供  酶 低温冷 却水 , 工艺 流程 分别如 图 3 图 5所 示 。 其 ~  
蒸馏塔冷 凝器 l  
4℃ l 3  

I  
3℃l 2  

饲料  

I  l工艺冷冻机 组 
3。   2CI 4℃ 0  

4。   0Cl

1 7  /I 0 m l60 / 18 '  18 /   4 h 60 3   0  hl 8 m/ hI 8m'  h
3 2℃ 
13 4m    7

冷却塔组( 总循环量532  ̄a     /  2m l )
3℃ l 2   t 3 ℃    8

图 5 改 造后 醋 酸、   酶制 剂 生产线冷 却水 系统 
42 . 经 济 效 益 

36m l  0     1

l1 mb 36 3  0 / ,  

冷水机组 
l  5

鬟 
淡酒回收和 谷朊粉 I I发酵槽和喷淋    冷却器 

改造 实施后 , 经测算 发现 , 整个冷 却水处 理系统 
的 运行 费用 < 0 3 0万 元/ ,节 水约 3 ×16 Va 节  a . 0  2 m ,

省水 费支 出 6 6 元 。扣除 系统运行 成本后 年节水  5万
经济效 益为 3 6万 元 。此 外 , 5 由于减少 污水排 放量 ,  

还相应 减少 排污费 约 2 o万元/ 。本项 目实 际投资  0 a 5 0万元 。仅 通过 节水 减排 的效 益就 可 以在不 到一  2 年里 收 回。 同时 , 由于改善 冷却水 条件所 带来 的产品  产量 、 量与 收得率 的提 高 , 质 其效益 应远超 过节水 和  减排 的直接效 益 。企 业改 造后全年 完成工 业 总产值 
同 比增 长 5 , 售 收人 同 比增 长 1 %, % 销 8 利润 同比增 

图 3 改造后 酒精 、   饲料 等生产 线冷却 水 系统 
4 技术经 济效 果 
4 1 技 术 效 果  .

改造 实施 1   a后 。在 企业 的酒 精 产量 明显 增加  的条件 下 。全 厂 冷却 水 系 统 的 新 水 补 充量 由 改造  前 的 1 6   Vd降 至 61 2m , 58 0m  8   Vd 同时 , 水 量 由  排 1  9  3d降 至 13 4m3 。排 放 率 由 8 %降 至  34 9m /  9  / d 5 2。 2 %。地下水 的抽 提数 量减少 了 6 . , 于 水 资  5 1% 对 O

长 2 %。 1 经济效 益显 著 。  
[ 考 文献 ] 参  
[] 1 傅其军 , 韦文 昌. 新技术 在酒精 生产 中的应 用[]广西轻 工业 , J.  

源 的保 护和涵 养 , 到 了重要 的作 用 。 起  



8 —  5

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第2 7卷 第 5期  
20 0 7年 5月  

工业水 处理 
I d sr l ae   r a me t n u t a  trT e t n  i W

V0 .7 N .  1   o5 2
Ma 2 0   y, 0 7

污水回用中双膜法的保护运行 
陈爱 民 , 明 , 光 海 , 赞  聂 李 刘
( 天津化工研 究设计 院, 天津 30 3) 0 1 1 

[ 要 ]双膜 法 在 污水 回用 工 程 中使 用 时 , 由于 各种 原 因 造成 膜元 件 的 污 堵 , 其性 能 衰 减 , 摘 常 使 使用 寿命 降 低 。 需  要 针对 不 同 的工 况 条 件 及污 染 形 式 , 取 正确 的措 施 , 能 使 系统 安 全 平 稳地 顺 利 运 行 。 采 才   [ 关键 词 ]双膜 法 ; 渗透 ;污染 ;污水 回用  反 [ 图分 类 号 ]P 4 . ;U 9 . 中 7 7 5T 9 2 3 [ 献 标 识码 ] 文 B [ 章 编 号 ]10 —89 20 )5 0 6 2 文 0 5 2X(0 7 0 —0 8 —0 

Ru nn   r t c in o  wo me b an   r c s  n wa t wa e  e s   n ig p o e t   ft - m r e p o e s i  s e t rr u e o
C e   mi h n Ai n,Ni  n ,L   a g a ,L u Z n e Mi g i Gu n h i i  a  

(i j   eerhadD s nIstt o hmi ln ut , ini 30 3 , hn ) Ta i R sac n  ei   tue fCe c   dsr T jn 0 11 C i   nn g ni   aI y a   a
A src :w ? e bae po esue n w s w t  e s g poetcn b   o ue  n   lc e  ea s f b t tT o m m rn  rcs  sd i  at a rrui   r c a  e pU t a d bok d b cu eo  a e e n j   d
df r n   e s n  I c n ma e t e p ro ma c   fme r n s d ci e   n   h r n t e l ei  o   en   s d  i e e tr a o . t a   k   h   e r n e o   m a e   e l d a d s o t  h  i t f   f b n e f me f r b i g u e . A mi g a  i e e tw r i g c n i o sa d p l t n fr sf d n   u  h   c u ae k y p o lm o a o t  o r c  i n   td f r n   o k n   o d t n   n   o l i   m , n i g o tt e a c r t  e   r b e t  d p s c re t f i uo o i
me s r   a   k  he s se wo k ng sf l . a u ec n ma e t  y tm  r i   aey 

K ywo d :w ? mb a ep o e s rv reomo i; olt g watw trru e e   r s t ome rn   rc s ;e es s ss p l i ; se ae e s  un

现在 ,污水 回用工程 中越来 越多地 使用 到双膜  法。 使用 双膜法处 理后 的水一般 回用作循 环水 、 锅炉  水或其 他工艺水 ; 从经 济角度考 虑 , 回用作锅 炉水最 
合适 。双膜法是 指污水 经过前 期处理 后 ,再 经微滤  ( ) 或超 滤 ( F 膜 过滤 , 后 用 反渗 透 ( O) MF 膜 U) 最 R 膜  脱盐 的水 处理方 法 。简单 地说就 是指 MF 或 U ) ( F 与  R O相结合 的一种 水处理 方法 。   目前 国 内的双 膜法水 处 理 系统 在实 际 运行 中 ,  

R  1   Vh O 1 0m 。污 水处理 流程见 图 1  。

图 1 污 水 处理 流 程   

由于污水 水质 的原 因 , 遍存在 着膜 的污堵 问题 , 普 有  时直接影 响到 系统运行 的成败 ,而 国内对 于双膜法  的污堵 问题 大多没有 很好 的解 决方法 。天 津化工研 
究设计 院采用 自制 的药剂 和设 备 ,在双膜法 的保护  运行方 面取得 了非 常好 的经 验 ,并 在大庆炼 化公 司  进行 了成功应 用 。  
1 大庆炼化 公司污 水处理 流程   

二 沉池 出水 C D<10mg L O 2   / ,油 质 量浓 度 <1  
m / 经过 U g L, F处理 后 , O C D约 2   g L, 0m / 油含 量 、 细 

菌含量 接近 0 电导率约 1 0   S c U ,   0t / m。 F出水一 部  0 r 分 直接 回用 到循环 水 系统 ,另外一 部分 经 R O处 理  后, 出水 电导率约 5   S c C D接 近 0 再 经混 床  0I / m, O r ,
处 理进 锅炉 。  

2 U   F系统 运行 过程 中存 在 的问题及 解决方 法 
2 1 存 在 的 问题   .

大庆 炼 化公 司的 双膜 水 处 理 系统 于 2 o O 4年 9   月投入运行 , 处理能力 ( 其 以产水 计 ) U   0m h  为 F5   V , 0
20 ( )2 — 9 02 6 :7 2 .  

大庆炼 化公 司 U F系 统运行 一 段时 间后 ,发 现 

[ ] 冬 子. 开 式 循 环 冷 却 水 系统 的 化 学 处 理 [ . 京 :化 学 工  4齐 敞 M] 北
业 出版 社 . 0 19  20 :.

[] 2 张强 ,霍 健 彭 , 光 海 . 处 理 剂 T 3 6的研 制 与 应 用 [] 工  李 水 M一 1 J.
业水 处 理 , 03, 3 1 :5 6 20 2 ( )7 —7 .  

[] 3 吕西 军 ,王新 宽 ,荣 保 金 . 高 冷 却 塔 降 温效 果 的 技 术 改 造 [] 提 J.   设 备 管理 与 维 修 ,19 (1 :3 4  9 9 1 )2 —2. 8 一  6

[ 者 简 介 ] 新 南 (97 作 宋 15一

) 18 ,9 2年 毕 业 于北 京 科技 大 学 , 授 、 教  

高工 。 电话 :5 18 82 58 O 。- i ke@usd. 。 O l_7 O 1_5 2Ema - hesn jeu n  . c [ 稿 日期 ]20 收 0 7一O —1 ( 改 稿 ) 1 4修  




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