冷却水塔系统设备布置研究范文

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摘要:对石油化工厂冷却水塔区的设备布置进行了较为完善的阐述。介绍了冷却水塔系统的组成，分类、布置原则以及与周边设施的安全间距，然后分别对冷却塔水池、吸水池、循环水泵、加药系统和旁滤系统设备布置的原则进行了介绍。通过系统的介绍，使初学者对冷却水塔区的设备布置要领有一个深入浅出的了解和认识，使其尽量少走弯路，把设计工作做得更好。

关键词:冷却水塔;冷却塔水池;循环冷却水;设备布置

0概述

众所周知，冷却水塔系统是大多数石油化工企业必不可少的一个公用工程单元。而冷却水塔单元的设备布置直接影响全厂的平面布置，并直接关系到企业的节能效益，所以，冷却水塔单元设备布置的优劣在石油化工厂中显得至关重要。冷却水塔系统是以水作为冷却介质，并循环运行的一种给水系统，由换热设备、冷却设施、处理设施、水泵、管道及其他有关设施组成。冷却水塔的原理是热水喷洒至散热材表面与通过的流动空气接触，进行热交换;冷却后的水落入水池，再经泵浦将其传送回装置进行循环利用。

1冷却水塔系统介绍

冷却水塔系统由水冷却部分、加压输送部分、水质处理部分、辅助设施部分组成［1］。而循环冷却水水冷却部分由冷却水塔本体和冷却塔水池2部分组成;加压输送部分由吸水池、循环水泵、真空引水设施、泵进出口阀门及管道、泵房等组成;水质处理部分主要由加药系统、旁滤系统组成;辅助设施部分宜包括仪表自动控制、变配电、监测和检测化验设施及相应的建筑物。本文主要从冷却水塔本体、冷却塔水池及吸水池、循环水泵、加药系统、旁滤系统几个方面进行介绍。

2冷却水塔的设备布置

冷却水塔的设备布置包括冷却水塔的布置、冷却塔水池及吸水池的布置、循环水泵的布置、加药系统的设备布置、旁滤系统的设备布置等。

2．1冷却水塔的布置

在石油化工厂中，循环冷却设施是一个必不可少的公用工程单元，而冷却水塔作为循环冷却设施的主体，在设备布置时，其重要性是举足轻重的。循环冷却水系统根据冷却水与被冷却介质传热方式不同分为间冷式和直冷式，根据其与空气的接触方式不同分为开式和闭式。

2．1．1冷却水塔的分类

根据冷却水塔的通风方式分为自然通风冷却水塔、机械通风冷却水塔［2］和混合通风冷却水塔;根据冷却水塔内水和空气的接触方式分为湿式冷却水塔、干式冷却水塔和干湿式冷却水塔;根据冷却水塔内水和空气流动方向分为逆流式冷却水塔、横流式冷却水塔和混流式冷却水塔。石油化工企业宜采用逆流式的机械通风冷却水塔，所以，本文以机械通风冷却水塔为主、兼顾自然通风冷却水塔对其进行阐述。

2．1．2冷却水塔的布置原则

(1)多个塔格毗连时，冷却水塔塔格的平面宜采用正方形或矩形。(2)当塔格的平面为矩形时，边长比不宜大于4∶3。(3)冷却水塔同一塔组的长宽比不宜大于5∶1。(4)冷却水塔组在同一列布置时，相邻塔组之间净距不宜小于4m。(5)平行并列布置的冷却水塔组，自然通风逆流式冷却水塔净距不应小于冷却水塔进风口高度的4倍，自然通风横流式冷却水塔净距不应小于冷却水塔进风口高度的3倍;机械通风冷却水塔之间的净距不应小于冷却水塔进风口高度的4倍［3］。

2．1．3冷却水塔与周边设施的安全间距

根据《石油化工企业设计防火规范》(GB50160－2008)的规定，冷却水塔属于第二类全厂性重要设施，其与周边设施的防火间距需要满足该规范表4．2．12中的相关防火间距的要求［4］。除此之外，机械通风冷却水塔与相邻建、构筑物之间的最小水平间距要求还应满足《化工企业总图运输设计规范》(GB50489－2009)表5．3．3中的相关要求［5］。某石化厂的冷却水塔区西侧为厂区围墙，北侧为二期预留冷却水塔区，东侧为工艺装置区，东南为脱盐水区厂房，西南为氯乙烷钢瓶半露天堆场。自然通风冷却水塔与相邻建、构筑物之间的最小水平间距请参考《工业企业总平面设计规范》(GB50187－2012)［6］。

2．2冷却塔水池及吸水池的布置

2．2．1冷却塔水池的布置原则

(1)冷却塔水池有效水深宜为1．0～1．5m，池壁超高不宜小于0．3m。当循环水采用阻垢剂、缓蚀剂处理时，水池的容积应满足水处理药剂在循环水系统内允许停留时间的要求。(2)冷却塔水池池顶宜高出地面0．5m以上。(3)冷却塔水池平面布置宜满足在进风面每侧超出淋水区域1．2～1．5m。(4)冷却塔水池宜为钢筋混凝土结构。

2．2．2吸水池的布置原则

(1)吸水池可独立设置，也可以与冷却塔水池合建。(2)当吸水池与冷却塔水池合建时，应满足吸水口安装的技术要求。(3)吸水池的进水渠道(管道)应设格栅、格网、起吊设施以及防污物脱落的设施。(4)吸水池的宽度应满足循环水泵吸入口及维修空间的需求。

2．3循环水泵的布置

循环水泵的布置原则主要如下:1)循环水泵宜露天布置;在寒冷地区，可设在泵房内。(2)循环水泵露天布置时，电机应为户外型。(3)宜设同型号水泵，当运行台数大于4台时应备用2台，不大于4台时应备用1台。(4)卧式离心泵的安装高度，应使按设计工况运行时动水位计算的有效气蚀余量大于水泵的必需气蚀余量，并应留有不小于0．5m的安全裕量。(5)立式泵叶轮中心的安装高度，除应满足泵要求的最低淹没深度外，并应留有不小于叶轮直径0．5倍的安全裕量。循环水泵设备布置的原则相对较为简单，而循环水泵进出水管道的配置相对较为繁琐，尤其是进水管道喇叭口的设置，详细的布置原则请参考《泵站设计规范》(GB50265－2010)第9章的相关规定。

2．4加药系统的设备布置

加药系统由硫酸、杀生剂(氧化型和非氧化型)、阻垢剂和缓蚀剂等药剂组成。(1)硫酸储罐应布置在安全防护堤内，立式储罐至防护堤内堤脚线的距离不应小于罐壁高度的一半，堤内的容积应能容纳一个最大储罐的容积，并应做内防腐处理，堤内的地面应采用耐腐蚀材料铺砌。(2)循环冷却水系统应投加杀生剂对微生物进行控制。①杀生剂宜以氧化型为主、非氧化型为辅。②氧化型和非氧化型杀生剂应贮存在避光、通风、放潮、防腐的贮存设施内。③氧化型杀生剂宜采用次氯酸钠、液氯、无机溴化物、有机氯等［7］。(3)阻垢剂和缓蚀剂的配方宜经动态模拟实验和经济比较确定。

2．5旁滤系统的设备布置

循环冷却水宜设旁流过滤设施，并应设置废水处理设施。旁流过滤设施宜采用均质滤料的石英砂过滤器，也可采用纤维过滤器、多介质过滤器等过滤设备。

3结论

冷却水塔区的设备布置要考虑的因素是多种多样的，根据相关的规范，结合笔者在有限的工程项目中的实际经验，给初入工程设计者提供一些经验分享。使初入门的设计者对冷却水塔系统有一个较为全面的了解，对冷却水塔的分类、布置原则以及其与周边设施的安全间距有了比较详尽的领悟，对冷却塔水池、吸水池、循环水泵、加药系统、旁滤系统都有了一定的认识。使工程设计工作做得更加经济合理。

参考文献:

［1］GB/T50746－2012，石油化工循环水场设计规范［S］

［2］GB50648－2011，化学工业循环冷却水系统设计规范［S］．

［3］GB/T50102－2014，工业循环水冷却设计规范［S］．

［4］GB50160－2008，石油化工企业设计防火规范［S］．

［5］GB50489－2009，化工企业总图运输设计规范［S］．

［6］GB50187－2012，工业企业总平面设计规范［S］．

［7］GB50050－2007，工业循环冷却水处理设计规范［S］．

作者:何春燕 单位:京鼎工程建设有限公司