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水循環(huán)方案范文第1篇

關鍵詞：氨水管道 應力腐蝕

Abstract: plant ammonia pipeline leakage problem is circular construction enterprise with construction unit with years of old problem, many ammonia water pipe in put into production 1 ~ 3 months can produce leak, and corrosion speed fast, because in the high temperature of ammonia when instability, for pipe leakage repair is also very difficult problem, so what has caused by ammonia water pipe is in such a short time is leak? In this paper the author many times just in coking project construction period and deal with the similar problem analysis and problem solving, summarizes some prevention measures and experience. Hope in the construction of the ammonia water pipe installation help.

Keywords: ammonia water pipe stress corrosion

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

一般理解，管道放生泄露的原因是管道與氨水發(fā)生了化學反應，是氨水腐蝕碳鋼管道后造成的。既然氨水腐蝕管道這么嚴重，那么設計單位怎么還采用碳鋼材質(zhì)的管材呢？實際情況是：鐵與氨水一般是不會發(fā)生化學反應的， 鐵一般只能作為還原劑存在，而氨同理也是經(jīng)常作為還原劑，二者當然也不可能發(fā)生氧化還原反應，即使將鐵放入濃氨水中也不會發(fā)生絡合反應生成鐵氨絡合物。那么氨水腐蝕這種說法顯然是不成立的。循環(huán)氨水在冷卻的焦爐荒煤氣時，煤氣中含有一定量的氨、二氧化碳、硫化氫、氰化氫和其他組分溶解于循環(huán)氨水中，而硫化氫、氰化氫與鐵能夠發(fā)生反應?；瘜W式如下：

Fe+H2S= Fe S+ H2 Fe+2HCN= Fe(CN)2+ H2

所以初步判定管道內(nèi)壁的腐蝕主要是酸類物質(zhì)腐蝕。對回流氨水進行PH值測定一般在5~6左右，呈弱酸性，這也說明了這一點。

但是現(xiàn)實情況是管道泄漏都在焊縫處，僅靠硫化氫、氰化氫等弱酸與鐵的反應在短短的1~3月內(nèi)不可能發(fā)生泄漏。顯然循環(huán)氨水中含有的少量的酸不是腐蝕管道的主要原因。而且就現(xiàn)場觀察，腐蝕大部分都發(fā)生在焊縫位置，看來問題是出在焊縫處。

首先，焊接作業(yè)時在焊縫局部會產(chǎn)生應力。應力在外在媒介的作用下會突然釋放而引起鋼材表面的開裂，也就是常說的應力腐蝕。在循環(huán)氨水中的硫化氫在焊縫處由于還原反應生成FeS等而引起一般腐蝕，反應生成的氫氣形成小氣泡造成鋼材表面細小的鼓包開裂，而焊接應力在這種細小開裂的作用下失去穩(wěn)定性，在氨水快速流動的推波助瀾下，在應力區(qū)將產(chǎn)生更多更大的開裂，導致這種開裂向鋼材內(nèi)部滲透并擴散。從而產(chǎn)生更多的裂紋?？煞Q為氫腐蝕。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，碳鋼和低合金鋼在pH＝4.2時，硫化物應力的開裂最嚴重；pH＝5～6時，不易破裂；當pH≥7時，不發(fā)生破裂。但有CN－存在時，可發(fā)生硫化物應力開裂，隨著CN－濃度的增加，氫滲透速率迅速上升，CN－濃度大于5×10-4 mol/L時，還會促進腐蝕。氰化氫易溶于水，那么循環(huán)氨水管道中CN－的濃度必定遠大于5×10-4 mol/L , 因此造成硫化物應力開裂就會非常嚴重。

再者據(jù)研究發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)裂縫后會引發(fā)縫隙腐蝕，氨水管道的焊接缺陷或應力腐蝕會在管道內(nèi)壁形成微小的裂紋縫隙，管道溶液中的介質(zhì)留存其中，導致管道內(nèi)流動的氨水和滯留在縫隙內(nèi)的氨水產(chǎn)生濃度差，從而引起電位差，致使電化學電池的建立，在陽極位置發(fā)生氧化過程，就導致了縫隙內(nèi)的金屬腐蝕。陰極位置的電子與氨水中的氫離子反應生成氫原子，氫原子向金屬內(nèi)部擴散，并集聚在金屬的高應力區(qū)，即裂縫的尖端區(qū)域，導致裂縫尖端變脆并使裂縫擴展成更大的裂紋。當循環(huán)氨水溶液中存有Cl－離子時這種情況就會更加嚴重。

結合以上論述，循環(huán)氨水中的酸腐蝕是對管道比較均勻的腐蝕，腐蝕性也較小。焊縫處的應力腐蝕才是主要原因。而酸腐蝕又促進應力腐蝕的快速反應產(chǎn)生裂紋，裂紋內(nèi)電池電化學反應又導致縫隙腐蝕。在三者的互相作用下循環(huán)氨水管道在短時間內(nèi)就發(fā)生了焊縫泄漏。要想減少或杜絕氨水管道泄漏，我們在平常施工時就要對癥下藥，消除管道中存在的殘余應力。減少應力腐蝕對管道的影響，就個人而言在氨水管道施工時應注意以下幾個方面：

管道安裝方面

1.下料尺寸力求精準，不可強力對口，焊縫對口平齊，管道坡口加工一般采用手工氧炔焰氣割加工，不但坡口加工角度參差不齊，表面割紋也很多，焊接成型就較差。而采用機械加工則可以避免上述問題的出現(xiàn)。所以管道坡口盡量采用機械加工模式。管道對口時若發(fā)生錯口，整體薄厚將變薄，且在管道內(nèi)口形成錯臺現(xiàn)象，則氨水流動時形成阻力，加大腐蝕速度。

2. 管道管座應該因勢利導，安裝前應充分考慮管道的熱脹冷縮時支座的位移方向，管道在敷設時應受力均勻，不能有點間距遠、有的間距進。造成管道下垂或上翹，尤其在焊接位置不能出現(xiàn)“波浪”型管道，否則會加重管道焊縫處的應力。因此管道安裝時要合理配置管座及支架的位置和形式，支架間距不能或遠或近，更不能與管道直接焊接在一起固定住。

3、管材表面不能有磕碰刮擦及電弧傷害。管道一旦有了“外傷”，勢必會造成“內(nèi)患”。管材表面一旦被磕碰刮擦或電弧傷害，管壁處就變薄，從管道內(nèi)壁開始均勻腐蝕，此處將最先被腐蝕泄露。

焊接施工

在焊接工藝方面主要是制定合理的焊接工藝規(guī)程，一般來講要選用有經(jīng)驗的焊工，手工電弧焊焊條選用不要選用大直徑焊條，選用Φ2.5mm或者Φ3.2mm的較為適宜，焊接電流要適當調(diào)小，采用小電流快速多層焊接的方法，減少焊接作業(yè)時焊縫周圍局部應力的產(chǎn)生。這在多次焦化施工中也得到了很好的驗證，而采用氬弧焊、CO2氣體保護焊也是個不錯的選擇。

焊后熱處理

焊后熱處理是消除管道應力的主要方法，使用氧炔焰加熱管道不均勻，效果較差，目前一般采用電加熱帶加熱，每焊完一道焊縫馬上要對焊縫進行焊后熱處理以更好的消除殘余的焊接應力，如果施工管材采用螺旋埋弧焊接鋼管，為防止管道出廠時未進行熱處理有必要對螺旋焊縫也進行熱處理消除應力。

若焊縫處已經(jīng)開始泄露，生產(chǎn)又不能停，維修時且不可直接在焊縫處補焊，以免造成氨水管道崩開釀成事故，一般的辦法是采用“腰帶”將焊縫包住。該施工方法應經(jīng)非常普遍，不在贅述。

結束語：

總之，只要在施工中能夠充分考慮到各個方面的因素，在管道下料組對、焊接方法及焊后熱處理等方面精心施工。解決循環(huán)氨水管道腐蝕的問題將得到很大的改觀。另外造成循環(huán)氨水管道泄漏的原因還有很多。循環(huán)氨水管道中含有多種化學介質(zhì)，它們之間互相作用，發(fā)生的反應也錯綜復雜，以上關于循環(huán)氨水管道泄露的論述只是個人在施工中的一點粗淺看法，要想徹底解決該類問題還需要在今后的實踐中去繼續(xù)發(fā)現(xiàn)和驗證。

參考文獻：

水循環(huán)方案范文第2篇

【關鍵詞】節(jié)能；水泵；變頻調(diào)速；智能控制

一、前言

供熱企業(yè)熱網(wǎng)循環(huán)泵在供熱期間需要隨采暖負荷，外部溫度，供回水溫度情況進行調(diào)節(jié)，循環(huán)泵需要滿載運行的情況很少。90%的時間工作都是在非滿載運行的狀況。循環(huán)泵在工頻下全速時，產(chǎn)生大量的電力損失，增加了企業(yè)的電費成本。在使用變頻調(diào)速裝置后，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，可以提高電機轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機在最節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運行。根據(jù)流體力學原理，軸功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。當所需水量減少，循環(huán)泵轉(zhuǎn)速降低時，其功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降，精確調(diào)速的節(jié)電效果理想，由于電機輕載運行的時間所占比例較高，使用變頻調(diào)速可提高輕載運行時的電機效率達到節(jié)電效果可觀。

二、參數(shù)計算

對于熱源廠使用的循環(huán)泵功率較大，只用工作流量變化范圍大小確定節(jié)能效益的大小就不正確了，應根據(jù)轉(zhuǎn)速變化范圍確定節(jié)能效益的大小才正確。

泵的功率N1、供水量Q1與泵轉(zhuǎn)速n1三者的關系如下式：

1、電機所耗功率與電機轉(zhuǎn)速3次成正比，即N1/N =（n1/n）3

2、流量Q與電機轉(zhuǎn)速成正比，即Q1/Q= n1/n

3、揚程與電機轉(zhuǎn)速的平方成正比，即 H1/H= （n1/n）2

4、電機軸功率P與水泵流量Q及揚程H之間有如下近似關系P=2.73HQ/η，

式中：Q—額定流量，N—額定流量Q時的軸功率，n—水泵的額定轉(zhuǎn)速，H—揚程，P—電機軸功率η為泵的效率

因額定流量Q=100%時，n=100%，N=100%，若n1=90%n時，Q1=90%Q，N1=72.9%N，即可節(jié)電27.1%。若n1=80%n時，Q1=80%Q，N1=51.2%N，即可節(jié)電48.8%。當然，這種理論上的估算只能作為一個參考，在水泵的實際工作運行中，由于各種因素的影響，不可能完全達到這樣的節(jié)能效果，工作實際中節(jié)電效率約為25%左右。

由此分析，單對循環(huán)泵進行頻改造就是有很大的節(jié)能空間的，但想進一步優(yōu)化循環(huán)系統(tǒng)運行效率，就需增加智能控制系統(tǒng)，通過RS232HE RS485接口與上位計算機或PLC通訊控制，保證遠程有線或無線控制。

三、智能控制系統(tǒng)構成

電源部分由接觸器、斷路器、電流互感器及電壓、電流、有功功率表組成，斷路器的作用是當出現(xiàn)嚴重故障而執(zhí)行單元又不能自動停機時，由人工分閘，直接斷開其供電電源。

切換部分由兩臺機械聯(lián)鎖的接觸器組成，其主要作用是實現(xiàn)執(zhí)行單元和旁路等系統(tǒng)之間的切換。

繼電控制部分由繼電器，380V/220V控制接觸器、DC24V電源組成，其主要作用是完成本系統(tǒng)所需的所有邏輯判斷及控制。

操作面板，供值班人員使用，對系統(tǒng)實施啟、停車、復位遠端控制，并監(jiān)控電壓、電流、故障、停運、停車、自動卸荷、增開、減開等信號。

四、系統(tǒng)經(jīng)節(jié)能改造后的功能

采用高效閉環(huán)控制系統(tǒng)控制，可按需要進行軟件組態(tài)設定溫度、壓力進行PID調(diào)節(jié)，使電機輸出功率隨負載變化而變化，在滿足使用要求的前提下達到最大限度的節(jié)能。

方便調(diào)節(jié)方式，可設定壓力、溫度，電壓電流等參數(shù)可現(xiàn)實在面板上，設置和調(diào)節(jié)監(jiān)控功能使用方便，為遠程計算機控制預留接口。

由于降速運行和軟啟動，減少振動和磨損，延長設備維護周期和使用壽命，提高設備的MTBF（平均故障間隔時間）值，并減少電網(wǎng)沖擊，提高系統(tǒng)可靠性，減少維修費用。

系統(tǒng)具備各種保護措施（過流、過壓、過載、過熱、電機相間和對地短路等）且系統(tǒng)具有BIT（自檢測）功能，使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率和安全性大大提高。

系統(tǒng)可選擇自動或手動方式控制，可選擇工頻或變頻節(jié)能方式運行。在需要時節(jié)能系統(tǒng)可切換為原系統(tǒng)控制方式，不影響原系統(tǒng)的正常使用。

五、技術改進分析

由于我廠建設初期對1000KW循環(huán)泵電機選型揚程過大，在不使用變頻啟動時需要減小閥門開度來防止啟動電流過載，待電機啟動后再調(diào)整閥門開度，浪費了相當一部分電能。

通過公式：H1/H=（n1/n）2揚程與電機轉(zhuǎn)速的平方成正比，引進變頻器后，可以通過變頻器降低電機轉(zhuǎn)速使揚程減少，一方面保證電機啟動安全，同時減啟動少操作環(huán)節(jié)，提高循環(huán)泵系統(tǒng)運行可靠性。

六、經(jīng)濟效益分析

依照公式：

年節(jié)電收益=改造功率X每天運行時間X年運行天數(shù)X電價X節(jié)電率

按照單臺6.3kv水泵電機計算：

變頻改造后年節(jié)電收益=1000KWX24X184X0.96X0.25=105.984萬元

單臺6.3KV1000KW電機年節(jié)電100萬元以上，由此分析電機變頻節(jié)能改造效益可觀。

綜合以上分析及現(xiàn)有循環(huán)泵實際運行情況，我認為對循環(huán)泵改為變頻調(diào)速技術和經(jīng)濟上可行，節(jié)能方面經(jīng)濟效益顯著，且能大大提高管網(wǎng)及設備的安全運行效率，降低維修費用。

參考文獻

[1]昊自強.水泵變頻運行的圖解分析方法.變頻器世界，2005，（7）

[2]曹琦.恒壓變頻供水系統(tǒng)節(jié)能分析.變頻器世界，2006，（6）

[3]陳運珍.變頻器在水行業(yè)節(jié)能降耗中的巨大作用.變頻技術應用，2006，（1）

水循環(huán)方案范文第3篇

【關鍵詞】 真空泵 冷卻 運行

1 設備簡介

真空泵是企業(yè)的主要動力，對企業(yè)的生產(chǎn)及安全至關重要。我廠目前有5臺W-300型，30KW往復式真空泵。真空泵的冷卻系統(tǒng)包括電機、冷卻泵、冷卻塔等。運行時，冷卻水不斷的進行循環(huán)冷卻。

往復式真空泵的主要部件見（圖1）。包括氣缸1、活塞2、活塞的驅(qū)動曲柄連桿機構3、排氣閥4和吸氣閥5等重要部件，以及機座、曲軸箱、動密封和靜密封等輔助部件。往復式真空泵運轉(zhuǎn)時，在電動機的驅(qū)動下，通過曲柄連桿機構的作用，使氣缸內(nèi)的活塞作往復運動。當活塞在氣缸內(nèi)從左端向右端運動時，由于氣缸的左腔體積不斷增大，左腔空間的壓強不斷的降低，當左腔空間內(nèi)的壓強低于被抽容器內(nèi)的壓強，根據(jù)氣體壓強平衡的原理，被抽容器內(nèi)的氣體經(jīng)過吸氣閥5不斷地被抽進左腔，此時正處于吸氣過程。當活塞達到最右位置時，氣缸左腔內(nèi)就充滿了氣體。接著活塞從右端向左端運動，此時吸氣閥5自動關閉。氣體隨著活塞從右往左運動而逐漸被壓縮。當氣缸內(nèi)的氣體達到排氣壓力時，此時排氣閥4被打開，氣體被排出，完成了一個工作循環(huán)。當活塞再從左端向右端運動時，重復上述循環(huán)，直到被抽容器達到某一平衡壓力為止。

2 存在的問題

2.1 溫度高

往復式真空泵運轉(zhuǎn)時，活塞缸體容器產(chǎn)生大量的熱能從而使泵體發(fā)熱。另外，泵軸與端蓋是機械密封，始終摩擦發(fā)熱。這些熱量都是由泵體中間內(nèi)的冷卻水不斷的循環(huán)進行冷卻，一旦斷水，泵內(nèi)溫度將急劇升高，當達到600℃-800℃時，活塞缸體容器就會爆缸。

2.2 能耗大

活塞在缸體容器內(nèi)做往復運動，使泵體發(fā)熱，導致缸體容器膨脹，這樣就會造成真空泵的抽真空度效率下降（出力不夠），造成電能源浪費。

3 改造思路

改進真空泵冷卻水循環(huán)控制系統(tǒng)，主要是改進冷卻水循環(huán)的運行方式，改過去的人工開啟閥門轉(zhuǎn)為自動開啟，如果檢測不到冷卻水循環(huán)水的流動，將無法開啟真空泵，從而保證了真空泵安全運行。使之實現(xiàn)自動、節(jié)能、發(fā)揮設備最大能力的目的。

4 改造方案

改造方案1：采用電接點壓力表來作為真空泵缺水保護裝置。由于電接點壓力表缺水保護裝置的工作原理是當水壓不足時，觸頭斷開，中間繼電器失電，使電機無法合閘或運行中以保護電機；當水壓足夠時，觸頭閉合，電機啟動。電接點壓力表作為傳統(tǒng)保護裝置，有易損壞，受環(huán)境影響大，精確度低等缺陷。故此方案不采用！

改造方案2：基于PLC的缺水監(jiān)控保護裝置來作為真空泵缺水保護。首先在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)管路中的手動開啟/關閉閥門的后端加裝一只水流傳感器和一只水壓力傳感器，輸出的0-10V或4-20mA反饋信號傳輸?shù)絇LC，然后由PLC輸出信號來控制真空泵啟動中間繼電器。一旦冷卻水循環(huán)系統(tǒng)管路中缺水，水流傳感器就輸出低電平，控制器進行缺水斷電保護，防止和保護真空泵因水循環(huán)散熱缺水造成故障。同時現(xiàn)場發(fā)出報警提示，且能自動檢測水源恢復狀態(tài)。當冷卻水循環(huán)系統(tǒng)管路中有冷卻水流動，水流傳感器就輸出高電平，PLC輸出信號使真空泵啟動工作，最終實現(xiàn)真空泵的控制運行，使之起到對真空泵的保護作用。此方案采用（圖2）。

5 實施效果

基于PLC的真空泵缺水保護裝置，能在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)缺水的情況下能及時控制真空泵的啟動，保證了真空泵的安全運行，節(jié)約了電能，具有很高的社會推廣價值。

參考文獻：

[1]王永華.《現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術》.北京航空航天大學出版社，2008.2.

[2]孫洪程，魏杰，王儉.《過程自動檢測與控制技術》.化學工業(yè)出版社，2006.10.

水循環(huán)方案范文第4篇

【關鍵詞】氧化裝置；內(nèi)置換熱器；強制循環(huán)；自然循環(huán)；安全可靠性；經(jīng)濟性

煤礦瓦斯氧化裝置（簡稱“氧化裝置”）是一種采用高溫氧化熱逆流技術對煤礦風排瓦斯和不能用于燃氣內(nèi)燃機組發(fā)電的抽采瓦斯（摻混）進行處理的煤礦節(jié)能減排設備。其工作原理是通過外部能量在其氧化床建立起一個溫度約為1000℃的溫度場，動力引入煤礦瓦斯（濃度不大于1.2%）至氧化床進行氧化反應，釋放出的氧化熱量一部分維持氧化反應，其余部分通過內(nèi)置換熱器通過水工質(zhì)以蒸汽方式提取利用，達到減排溫室氣體和利用廢棄能源的目的。在熱量提取方式上，目前以國外瑞典MEGTEC公司為代表的產(chǎn)品，采用外置煙道余熱換熱器，利用排氣余熱制取蒸汽。勝動集團自主研發(fā)的氧化裝置采用內(nèi)置換熱器，將換熱器置于氧化裝置氧化床中，較外置換熱器，具有更高的換熱效率和結構緊湊的優(yōu)點。

為確定與氧化裝置工作特性相適應的內(nèi)置換熱方案，試驗小組通過在60000m3/h氧化裝置上先后配置強制循環(huán)和自然循環(huán)兩種方式換熱器，于2010年在陜西礦業(yè)集團大佛寺煤礦風井廣場，進行了為期一年的性能試驗。本篇主要就此兩種循環(huán)方式，在其技術性能、安全可靠性和經(jīng)濟性方面，結合試驗結果和原因分析進行對比闡述，確定出適宜方案。

一、換熱方案結構與原理

強制循環(huán)，在鍋筒與蒸發(fā)器之間利用循環(huán)泵建立工質(zhì)循環(huán)。自然循環(huán)，在鍋筒和蒸發(fā)器之間利用下降管和上升管中工質(zhì)密度差產(chǎn)生工質(zhì)循環(huán)。循環(huán)過程產(chǎn)生的汽水混合物在鍋筒（汽水分離器）內(nèi)進行汽水分離產(chǎn)出蒸汽。下圖是其結構與原理圖。

二、性能試驗對比

1.對氧化床溫度場均勻性的影響

在強制循環(huán)換熱方案試驗過程中，通過布置在氧化床側面的熱電偶測得場溫顯示，在氧化裝置啟動和運行過程中存在氧化床溫度場不均勻現(xiàn)象。這一現(xiàn)象隨著氧化裝置的運行呈現(xiàn)惡化趨勢，影響裝置穩(wěn)定運行。

通過對這一現(xiàn)象進行原因分析發(fā)現(xiàn)，由于蒸發(fā)器在氧化床內(nèi)呈分組水平布置（受工質(zhì)流速限制），在氧化裝置啟動過程中，外部能量建立的溫度場是不均勻的。位于溫度高區(qū)域的換熱管組內(nèi)部形成氣阻，導致處于溫度低區(qū)域換熱管組工質(zhì)流速加快，帶走低溫區(qū)相對多的熱量，從而導致溫度高的區(qū)域溫度場呈上升趨勢，溫度低的區(qū)域溫度場呈下降趨勢，造成氧化床整個溫度場不均勻，致使裝置啟動困難和運行不穩(wěn)定。

在自然循環(huán)換熱方案試驗過程中，通過熱電偶測得場溫度顯示，在啟動初期存在溫度場不均勻的現(xiàn)象，但在啟動中后期和運行過程中溫度場趨于均勻，而且穩(wěn)定。其原因在于該方案蒸發(fā)器上升管在氧化床內(nèi)呈單組豎直布置，自上至下經(jīng)過氧化床蓄放熱區(qū)。隨著過程的持續(xù)，蒸發(fā)器上升管工質(zhì)流動中自動對高溫區(qū)域吸熱，向低溫區(qū)域放熱，自動平衡氧化床溫度場，使之趨于均勻穩(wěn)定，便于啟動和工作過程穩(wěn)定運行。

下圖為氧化裝置在流量60000m3/h，瓦斯?jié)舛?%-6%工況下，氧化床場溫試驗截圖。

2.安全可靠性方面

內(nèi)置強制循環(huán)換熱方案的氧化裝置在額定工況下持續(xù)運行不足1000h，就出現(xiàn)換熱器爆管漏水情況。究其原因，在于溫度場的不均勻造成位于不同區(qū)域的換熱管組內(nèi)工質(zhì)流動氣阻不同，位于高溫區(qū)的換熱管組因吸收的熱量多，產(chǎn)生的內(nèi)部氣阻相比位于低溫區(qū)的管組大，氣阻差值隨著運行過程越來越大，導致位于高溫區(qū)換熱管內(nèi)因缺少足夠工質(zhì)吸熱造成干燒。另外，強制循環(huán)方案依靠循環(huán)泵驅(qū)動工質(zhì)循環(huán)換熱，循環(huán)泵可靠性原因?qū)е碌墓べ|(zhì)不能正常循環(huán)，使蒸發(fā)器換熱管處于熱慣性很大的高溫場中干燒，也是造成碳化爆管的潛在原因。其結果是導致氧化裝置無法安全運行。

自然循環(huán)方式蒸發(fā)器的結構布置和循環(huán)方式使換熱管內(nèi)始終充滿工質(zhì)，正常情況下不會出現(xiàn)換熱管干燒現(xiàn)象。即便出現(xiàn)鍋筒不能正常補水的極端情況，位于蒸發(fā)器上部的鍋筒內(nèi)工質(zhì)可繼續(xù)維持自然循環(huán)，對溫度場的熱慣性起到了緩沖作用，為故障排除爭取了時間，保證了氧化裝置的運行安全。內(nèi)置自然循環(huán)換熱方案的氧化裝置在額定工況下持續(xù)運行2160h后，拆檢發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)器上升管無任何碳化跡象。

3.經(jīng)濟性方面

強制循環(huán)較自然循環(huán)在循環(huán)回路增加了熱水循環(huán)泵，使氧化裝置自用電耗增加了。60000m3/h氧化裝置強制循環(huán)換熱系統(tǒng)配置型號PVHW65-250（Ⅰ）離心式熱水循環(huán)泵，揚程80m，功率22kw（不計配套冷卻循環(huán)泵功率）。試驗證明，其二者運行功率占到氧化裝置運行總功率的10%左右。再者，熱水循環(huán)泵工作在高溫、高壓條件下，特殊的結構和材質(zhì)決定了其較高的購置價格和維護費用。由此看來，自然循環(huán)方案的經(jīng)濟性要優(yōu)于強制循環(huán)方案。

4.對循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的影響

試驗證明，內(nèi)置強制循環(huán)方案的氧化裝置，其循環(huán)系統(tǒng)正常工作的最高試驗壓力為0.8MPa，低于1.3MPa的設計工作壓力。這是由于受到熱水循環(huán)泵揚程（80m）的限制。熱水泵高溫水腔密封采用軸向端面動環(huán)和靜環(huán)機械密封方式，動環(huán)的軸向密封壓力來自機械密封的碟片彈簧，該彈簧的剛度根據(jù)熱水泵的揚程設計。一旦系統(tǒng)工作壓力高于熱水泵揚程，軸向密封就會失效，出現(xiàn)高溫水腔向冷卻水腔竄水現(xiàn)象。若要保證熱水泵正常工作，其揚程應高于循環(huán)系統(tǒng)工作壓力，目前國內(nèi)熱水泵多為離心式，揚程通常在1MPa以下，限制了循環(huán)系統(tǒng)工作壓力的提升空間。

自然循環(huán)系統(tǒng)由于工質(zhì)的循環(huán)靠上升管和下降管工質(zhì)密度差，沒有熱水泵環(huán)節(jié)，整個循環(huán)系統(tǒng)的工作壓力取決于系統(tǒng)材質(zhì)強度和制造工藝，工作壓力可達到臨界壓力。內(nèi)置強制循環(huán)方案的氧化裝置，試驗證明其循環(huán)系統(tǒng)壓力完全能夠達到2.5MPa的設計工作壓力。

試驗證明，在蒸汽產(chǎn)汽量方面，強制循環(huán)回路由于循環(huán)水泵的壓頭，汽水流動速度高于自然循環(huán)方式，呈紊流狀態(tài)，吸熱系數(shù)大，相同換熱面積，強制循環(huán)方式要比自然循環(huán)方式產(chǎn)汽量高約10%-15%。下圖是兩種循環(huán)方式蒸汽產(chǎn)量與瓦斯?jié)舛汝P系曲線圖。

三、結論

（1）通過在60000m3/h氧化裝置配置的兩種循環(huán)方式內(nèi)置換熱器的對比試驗證明，無論在運行的安全可靠和經(jīng)濟性方面，還是在對氧化裝置適應性方面，自然循環(huán)方案優(yōu)于強制循環(huán)方案，可做為其首選配置方案。

（2）內(nèi)置自然循環(huán)換熱器的60000m3/h氧化裝置熱效率在60%左右，熱效率低于常用余熱鍋爐。下步可通過如下試驗方向，驗證提高其熱效率的可行性：

水循環(huán)方案范文第5篇

論文摘要：提出了在健康水循環(huán)思路指導下的以供需水預測、節(jié)制用水、水資源保護為基礎的，綜合考慮水資源配置的水資源綜合規(guī)劃方法，改變了傳統(tǒng)的根據(jù)水量需求單純擴大供水規(guī)模的以需定供規(guī)劃方式。在水資源總量有限的條件下，從依靠技術管理提高用水效率、調(diào)整工農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構、降低用水定額、兼顧 經(jīng)濟 社會用水與生態(tài)用水等方面對需水加以控制管理；從一次性水源向再生性水源轉(zhuǎn)變，挖掘供水潛力；對飲用水水源地和一般水體涵養(yǎng)保護、供水排水、污水處理、再生回用進行全過程管理，實行地表水、地下水統(tǒng)一保護。最后，以北京市新城順義區(qū)為對象進行了區(qū)域水資源綜合規(guī)劃。

隨著社會經(jīng)濟的 發(fā)展 ，我國水資源緊缺問題越來越突出，這就要求對水資源的利用方式應當由以前水廠一用戶一排放的單向利用轉(zhuǎn)變?yōu)樗畯S一用戶一再生的循環(huán)利用，即實現(xiàn)水資源的健康循環(huán)，使水資源的社會循環(huán)與 自然 循環(huán)能夠相互協(xié)調(diào)。

1水資源規(guī)劃研究現(xiàn)狀

20世紀60年代0年代，人類對水資源的開發(fā)利用模式強調(diào)以自我發(fā)展為中心，導致河道斷流、地下水位下降、植被遭到破壞、生物多樣性銳減。人們逐步認識到環(huán)境與水資源的內(nèi)在聯(lián)系，在進行水資源規(guī)劃時更多地考慮了水資源、生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟之間的相互關系。目前國外水資源規(guī)劃方法主要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則，將防止生態(tài)系統(tǒng)進一步惡化和改善生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量放在最優(yōu)先的位置，在水資源管理過程中積極地開展水環(huán)境質(zhì)量的改善工作。wwW.133229.coM水資源的規(guī)劃重點放在控制水資源需求量上，采取多種節(jié)水措施，以保證現(xiàn)有水資源發(fā)揮最大效益，只有當現(xiàn)有水資源量不足、確實需要增加水資源量時，才考慮開發(fā)新的水資源或?qū)で筇娲?如再生水)。水資源規(guī)劃的目標則轉(zhuǎn)變?yōu)闈M足現(xiàn)狀和將來經(jīng)濟社會開發(fā)的適度水資源需求量。同時，在規(guī)劃過程中應用經(jīng)濟措施和價格手段，以及公眾參與的透明規(guī)劃方式逐漸成為發(fā)展趨勢。

國內(nèi)在很長的一段時間內(nèi)采取以需定供的水資源規(guī)劃方法，這種方法隱性認為水資源量是取之不盡、用之不竭的，由此也造成了如河道斷流、地面沉降、海水入侵、土地鹽堿化等不良后果。在2002年以后，全國進行了新一輪的水資源綜合規(guī)劃編制工作，針對我國社會經(jīng)濟發(fā)展對水資源的迫切需要，進一步查清水資源數(shù)量、質(zhì)量及其時空分布，在維系良好生態(tài)系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)水資源的供需平衡。

2規(guī)劃目標及方法

2．1規(guī)劃目標

健康水循環(huán)框架下的區(qū)域水資源綜合規(guī)劃應當為區(qū)域內(nèi)水資源可持續(xù)利用和管理提供依據(jù)，根據(jù)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護對水資源的要求，提出水資源合理開發(fā)、優(yōu)化配置、高效利用、有效保護和綜合治理的總體布局及實施方案，促進人口、資源、環(huán)境和經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

2．2規(guī)劃方法

區(qū)域水資源綜合規(guī)劃方法的技術路線如圖1所示。在傳統(tǒng)規(guī)劃方法——現(xiàn)狀調(diào)查評價、供需平衡分析、方案比選的基礎上，以“健康、循環(huán)”為核心進行規(guī)劃。

“健康”即在規(guī)劃的全過程中體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護的理念。

在需水預測中，除進行生產(chǎn)和生活需水預測外，還應進行生態(tài)需水預測，其目標為各個生態(tài)系統(tǒng)的健康等級不低于現(xiàn)狀，多數(shù)能夠有所改善。

增加了水資源保護的規(guī)劃內(nèi)容，通過水資源污染現(xiàn)狀調(diào)研及預測，結合保護目標，制定污染源治理及地表水、地下水的保護措施，重點是建立規(guī)劃區(qū)污水收集、處理和回用系統(tǒng)的布局方案。

在建立水資源配置方案集的過程中，應以生態(tài)環(huán)境保護作為衡量標準之一，去除無法滿足生態(tài)環(huán)境保護目標的方案。

在規(guī)劃方案比選過程中，除考慮傳統(tǒng)的水資源量和社會經(jīng)濟因素外，還應加入生態(tài)環(huán)境保護因素，共同進行多目標的優(yōu)化決策，形成推薦的規(guī)劃方案?！把h(huán)”的核心是規(guī)劃區(qū)內(nèi)污水的收集、處理、再生和回用。再生水回用應根據(jù)需水預測成果分析可應用再生水的項目，確定不同回用目標的水質(zhì)要求及水量需求，由此確定不同規(guī)劃水平年再生水廠的規(guī)模、工藝、分布和服務范圍。

雨水收集利用也是“循環(huán)”的有機組成部分，同時也是面源污染治理的有效手段，應在規(guī)劃區(qū)內(nèi)因地制宜地采用不同雨水收集利用方案。

在健康水循環(huán)的框架下，應改變傳統(tǒng)“以需定供”的規(guī)劃理念，通過“節(jié)制用水”抑制需水預測中不合理的部分，減少需水量。產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整、節(jié)約用水和提高用水效率是節(jié)制用水的主要手段。通過對農(nóng)業(yè)及 工業(yè) 進行產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，控制高耗水行業(yè)的發(fā)展規(guī)模，鼓勵耗水量小、利用率高的行業(yè)發(fā)展;通過節(jié)約用水的分析來減少不合理的需水量。

通過上述圍繞“健康、循環(huán)”而建立的水資源綜合規(guī)劃，將得到由強化節(jié)水的需水方案和包含替代水源的供水方案所組成的水資源配置方案集。綜合考慮水資源、社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境等多因素后可得到優(yōu)化的水資源配置方案。

3應用案例

3.1背景介紹

根據(jù)《北京市城市總體規(guī)劃》，順義區(qū)將作為北京市東部的重點發(fā)展新城之一，承擔主城區(qū)疏解出來的部分城市功能，是未來北京東北部城市化發(fā)展的核心地區(qū)。隨著順義區(qū)的快速發(fā)展，對水資源的需求將會發(fā)生較大變化，進行新的水資源規(guī)劃，協(xié)調(diào)水資源、社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的相互關系，勢在必行。為此，在健康水循環(huán)的框架下研究和制定了順義區(qū)的水資源綜合規(guī)劃，確定了2010年-2030年順義地區(qū)工業(yè)、城市及農(nóng)業(yè)的發(fā)展規(guī)模、結構與用水布局，在綜合考慮總體用水和供水方案后，給出了順義區(qū)水資源總體布局方案，對地下水、地表水、污水處理及再生水等各種供水利用方式進行了規(guī)劃，同時也對工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、生態(tài)的用水來源進行了規(guī)劃，滿足了順義地區(qū)對水資源的需求。

3.2相關規(guī)劃成果

①需水預測及節(jié)制用水

在生產(chǎn)需水預測過程中，考慮了順義區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，限制了高耗水行業(yè)的發(fā)展，合理抑制了需水量。

生態(tài)需水預測的目標是各生態(tài)系統(tǒng)的健康等級不低于現(xiàn)狀，尤其是重點保護地區(qū)。生態(tài)需水預測分別討論了河流、林地、濕地、城區(qū)綠地、城鎮(zhèn)景觀水體的生態(tài)需水。通過 計算 給出了順義區(qū)的生態(tài)需水量及參與水資源供需平衡分析的水量。

節(jié)制用水除應用產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整手段外，還對工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活的用水節(jié)水進行了調(diào)查，制定了工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活的節(jié)水標準與指標，由此進行了節(jié)水潛力計算并給出了可行的節(jié)水措施。2030年順義區(qū)工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活相對節(jié)水潛力如圖2所示。

根據(jù)生產(chǎn)、生活和生態(tài)需水的預測及節(jié)制用水分析匯總得到基本方案與強化節(jié)水方案下的順義區(qū)需水量(如圖3所示)。

②水資源保護

首先，結合水功能區(qū)劃及現(xiàn)狀水質(zhì)，確定了地表水分階段保護目標，并 計算 了相應的納污能力。根據(jù)對污染源現(xiàn)狀的調(diào)研，進行了污水及污染物排放量的計算和預測。由此制定了相應時期污水處理廠的布局、規(guī)模及處理深度方案。

其次，從 工業(yè) 、城鎮(zhèn)生活、畜禽養(yǎng)殖污染源治理和水環(huán)境監(jiān)測、綜合整治等方面對地表水資源保護策略進行了規(guī)劃;由開采量和主要污染物因子控制提出了地下水資源保護對策。

③供水預測

根據(jù)順義區(qū)的水資源調(diào)查評價，預測了不同規(guī)劃年順義區(qū)地表水和地下水的可供水量，同時根據(jù)實際情況給出了雨水集蓄利用方案。

在污水集中處理處置方案的基礎上，對再生水用途及回用潛力進行了分析，主要回用于生態(tài)用水，同時兼顧農(nóng)業(yè)、工業(yè)及市政雜用用水。

④水資源總體布局

由需水預測、節(jié)制用水、水資源保護及供水預測的研究成果，給出了順義地區(qū)的6個水資源配置方案，綜合水資源量、社會 經(jīng)濟 和生態(tài)環(huán)境等指標，經(jīng)過供需平衡分析以及不同方案的比選，給出了推薦的水資源配置方案，并形成了水資源的總體布局(見圖4)。

⑤規(guī)劃實施的效果評價

通過綜合評價給出了水資源綜合規(guī)劃的推薦方案，該方案實施后，順義區(qū)水資源供需不平衡的情況將逐漸得到緩解，地下水儲量虧損、地表水生態(tài)環(huán)境惡化等情況將逐漸恢復，最終形成水資源與社會、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境之間的和諧關系。

規(guī)劃實施后，將集中力度實施水資源保護方案，其中包括城鎮(zhèn)污水集中治理工程、水環(huán)境綜合整治工程以及地下水源保護工程等，以上工程實施后順義區(qū)地表水環(huán)境質(zhì)量狀況將有很大改觀，水質(zhì)達到水環(huán)境功能區(qū)劃目標要求，地表水因水質(zhì)原因而無水可用的狀況會徹底改變，地表水環(huán)境安全得到保障。除此之外，地下水也將逐步得到回補，水質(zhì)也將有所保證。

4結論