閉式冷卻塔在釀酒行業使用的可行性方案

某酒廠制酒車間的白酒生產現采用的是不銹鋼(不銹耐酸鋼)套管式白酒冷卻器，需要大量的冷水來滿足冷卻制酒的需求，冷水流過冷卻器后，溫度上升即行排放，冷水只用一次。且生產所用供水硬度較高，該水在冷卻過程中由于蒸發，接觸大氣，水質更加惡化，鈣鎂離子濃度更高，會在工藝設備(shèbèi)上嚴重結垢、腐化侵蝕 ，使換熱過程難以順利進行，加大了冷卻水的使用量。隨著市場的增大，酒廠生產用水量和廢水排放量逐年增大，原生產冷卻水沒有合理地循環利用，浪費水資源。因此，對生產冷卻水合理地循環利用，每年可節約大量水資源。這是對國家節能減排政策的積極響應并將付諸行之有效的措施。

閉式循環水冷卻系統(system)是為生產設備實施水冷卻而配置的。以水作為冷卻介質，并循環使用的一種冷卻水系統。冷卻系統以水冷卻移走工藝介質或換熱設備所散發的熱量，冷水流過需要降溫的生產設備（常稱換熱設備，如換熱器、冷凝器（類別：換熱設備）、反應器）后，溫度上升，使升溫冷水流過冷卻設備則水溫回降，可用泵送回生產設備再次使循環使用。冷水的用量大大降低，?？晒澕s95%以上。冷卻水占工業用水量的70%左右。因此，循環冷卻水系統起了節約大量工業用水的作用。循環冷卻水使用的目的是能有效地節約水資源、減少熱污染。

2、制酒車間冷卻循環水系統控制要求

根據長期調研生產數據，*后得出該醬香型白酒制酒車間冷卻循環水系統控制的要求為：環境濕球溫度28℃，一棟生產房冷卻水需要量為25m3/h，四棟共需要水量100m3/h，冷卻前水溫55℃，冷卻后水溫32℃。

3、可行性分析

（1）節水效能分析

根據調研所得數據(data)，系統(system)需求冷卻水量為100m3/h，冷卻溫差23℃。蒸發水消耗約為循環水量的0.16%/℃，即蒸發水消耗=100m3/h*0.16%/℃*23℃=3.68m3/h。為減少管路結垢（屬于化學遺留物）、抑制微生物生產，控制排污量和補充水量為循環流量的5%，即排污水量=100m3/h*5%=5m3/h。在每個窖期的開始時對整個水箱和冷卻塔(The cooling tower)的沖洗一次，需放空水箱和冷卻塔，按*大量計算（放空前水箱滿水），水箱存水60m3，沖洗用0.5m3，冷卻塔存水2m3，沖洗用0.5m3，所以共用水63m3。按每輪次生產20天、每天16小時折算沖洗用水量=63/（20*16） = 0.2m3/h。

結論：相對于非循環水，采用循環供水后污水排放減少94.8%，清水消耗減少91.12%。

（2）用電效能分析(Analyse)

根據泵站與高位水池的距離和高差、流量，測算清水用電約2（kW/h）/m3，污水處理(chǔ lǐ)由于在下游、耗電可以過忽略，即非循環供水耗電約2（kW/h）/m3。 電能消耗=加壓泵30kW+風機11kW*2+散水泵1.5kW*2+過濾器2kW+控制回路1kW=58kW，循環水量100m3/h，系統(system)采用變頻控制，按節能系數0.8計算，平均電能消耗0.464

（kW/h）/m3。

結論：對比數據，采用循環水后電能消耗降低了25.4%，節能效果明顯。

（3）技術可行性

根據循環水量和溫差，計算散熱負荷，選用散熱能力好的HBY型橫流式冷卻塔雙機組合，可以達到要求。封閉式冷卻塔噴淋水系統的防凍問題通常在積水盤內增加電加熱器，一般在噴淋水低于5℃時開啟，8℃以上停掉。溫度探頭將信號傳遞至控制柜，自動控制電加熱器的啟停。電加熱器的功率選擇依據循環水量和外界氣溫確定。根據循環水量和壓力要求，相應的泵也屬于常規產品，容易滿足。

4、系統(system)方案(fāng àn)設計

（1）循環冷卻水方案設計

按照冷卻循環水是否與大氣直接接觸冷卻，可將冷卻塔分為開式冷卻塔和閉式冷卻塔。閉式冷卻塔是將管式換熱器置于塔內，通過流通的空氣、噴淋水與循環水的熱交換保證降溫效果。開式冷卻塔內空氣與水進行充分的接觸。大氣中塵埃不斷混入水中，造成菌藻滋生；由于冷卻水蒸發、飛濺、漏損、濃縮形成的鹽類污垢，造成管網堵塞；另外系統內只安裝普通的過濾裝置，不能完全去除這些雜質，導致水的電導率增加，造成管道腐化侵蝕 ；冷卻水經過被冷卻設備時溫度上升，水中的鈣、鎂離子溶解度發生變化會形成水垢(Scale)。降低了換熱效率，影響系統正常工作。所以，敞開式冷卻循環水存在水垢、污垢、腐蝕、菌藻、管網腐蝕和濃縮倍數的控制（control)等問題。

閉式冷卻塔（也叫蒸發式空冷器或密閉式冷卻塔）是將管式換熱器置于塔內，通過流通的空氣、噴淋水與循環水的熱交換保證降溫效果。由于是閉式循環，其能夠保證水質不受污染，很好的保護了主設備的高效運行，提高了使用壽命。閉式冷卻塔按風的流向分為橫流式冷卻塔和逆流式冷卻塔，橫流式冷卻塔風從兩側進從上方出，風與從下往下的噴淋水相交，逆流式冷卻塔風下進上出，與噴淋水方向相反。與逆流式冷卻塔相比，橫流式冷卻塔具有風機功率小、散水泵功率小、噪音低、飄水量小、可在運行時進行日常維護、可模塊化組裝、擴容方便等優點。

（2）廠房回水管道設計

該制酒車間包括4棟生產廠房，每棟生產廠房內有4個班，8個班組走1條總線，采用DN110的PPR環保供水管，在冷卻塔出水處匯聚成1條DN160的PPR環保供水管，所有水管采用PPR環保供水管，完全符合GB/M318742.1、GB/M318742.2、GB/M318742.3以及GB/M317219 衛生標準及國家衛生部相關的衛生安全評價規定。PP-R產品(Product)具有耐熱、耐壓、保溫節能、使用壽命長及經濟(jīng jì)等優點，將逐步取替現有的其它種類水管而成為主導產品。

每個冷卻灌的循環水溢出管采用DN32的PPR管，在溢出口裝有一個DN32的活接球閥，每個班的兩個冷卻灌溢出管道經DN63變DN32的變徑接頭將水匯總到DN63的回水管里；較遠兩個班的冷卻溢出水又經DN110變DN63異形接頭或變徑接頭將水匯總到DN110的回水管里；*后四個班的回水經DN160三通、DN160變DN110、DN110變DN63變徑接頭將回水匯總到DN160總管回流至水箱（組成部分：高水箱、存水箱、低水箱）內，在進入水箱之前進過籃式過濾器進行除渣，保證回流水質。封閉式冷卻塔噴淋水系統的防凍問題通常在積水盤內增加電加熱器，一般在噴淋水低于5℃時開啟，8℃以上停掉。溫度探頭將信號傳遞至控制柜，自動控制電加熱器的啟停。電加熱器的功率選擇依據循環水量和外界氣溫確定。其中A12-03、A12-04、A12-05三棟廠房地理位置比水箱高，可借用水的壓力自然回流，而A12-06這棟廠房與水箱位置相平，水不宜回流，故在主管上加有一個循環水泵。

（3）系統全自動控制設計

系統采用西門子200PLC進行數據處理和控制，實現全自動、無人值守、無按鍵操作。閉式冷卻塔現在這類冷卻設備的形式較多，其共同的特征是在間壁式換熱器外噴淋水并且強制通風，熱從間壁式換熱器內的被冷卻流體中經壁面傳給壁面外的噴淋水，再通過噴淋水與空氣的強制對流傳給空氣，而噴淋水向空氣的傳熱，主要是由噴淋水蒸發的潛熱和噴淋水與空氣的顯熱交換組成的。

a. 恒壓供水控制：對供水壓力進行PID控制，控制變頻器調節加壓泵轉速，使壓力穩定于設定值。

b. 恒溫供水控制：對冷卻溫度PID控制，控制變頻器調節風機（Draught Fan）轉速，使溫度低于設定值。

c. 自動啟?？刂疲汗と藷o需操作任何按鈕，只需打開/關閉冰缸進水閥，就可實現系統的啟動/停止，實現閑時停機節能。當停止生產，關掉冷卻缸進水閥時，管道無水流動，壓力增大，變頻器長時間低頻工作一段時間后，系統自動進入休眠狀態，所有設備停止運行。當打開水閥，檢測到供水壓力低時立即啟動加壓泵，迅速恢復供水壓力。

d. 自動水箱液位控制：控制補水閥使水箱水位在一定范圍內。水箱水位低于設定值時，打開補水閥。當水箱水位高于設定值時，關閉補水閥。

e. 水箱自動粗過濾：水箱內設置有3mm過濾網和沖洗掃渣裝置，定時運行，確保大的雜質不進入水箱。

f. 管道精細過濾：在主供水管上安裝100微米過濾器，濾除大于100微米的雜質，定時沖洗。

h. 觸控屏界面：顯示系統拓撲圖，顯示各設備運行狀態，顯示運行數據(data)，手動操作各設備，設置運行參數等。