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PCW（Process Cooling Water），工艺冷却水系统或制程冷却水系统。  

工作原理及用途 

（1）用途：用于冷却工艺设备，带走其产生的热量。 

（2）系统中冷冻水和冷却水是两个相对独立的系统，冷冻水由冷冻机提供，冷却水与冷冻水进行热交换，从而降低冷却水温度。

工艺冷却水系统模式的选择工艺冷却水系统的模式分为开式系统和闭式系统，在设计过程中如何选择开式系统和闭式系统，应根据以下几种情况进行选择：

①当工艺设备最高处距离水泵板换设备高差比较大时（高差超过10m），建议采用闭式系统，这样可以充分利用设备余压及静扬程； 

②当工艺设备供水压力要求很高但设备压差不大时，建议采用闭式系统，这样可以利用管网余压减小水泵扬程，起到节能作用； 

③当厂房工艺设备分期分批投产或设备更新调整比较平繁时，考虑到系统可调试性，建议采用开式系统，可以加快系统调试运行，同时系统由于增加了水箱，系统保有水量增加，冷源中断时，具备一定事故缓冲能力。 

④从节能角度考虑，采用闭式系统，可以大大减小工艺冷却水供水循环泵的扬程，一方面可以节约初投资，另一方面可以节约能源，减小运行费用。

工艺冷却水系统分为开式系统和闭式系统两种

闭式系统主要由水泵、板换、工艺设备、管网和定压设备组成， 

开式系统主要由水箱、水泵、板换、工艺设备和管网组成。 

开式系统和闭式系统相同点： 

①均为间接传热； 

②工艺设备对水质要求比较高，故系统补水均需软化水补水（可以采用纯水站二级反渗透水作为系统补水，不需要再增加水处理装置）； 

③系统冷媒均为冷冻机冷却水。 

开式系统和闭式系统不同点： 

①开式系统冷却水在水箱处和大气局部有接触； 

② 开式系统无法利用系统回水压力，不节能。

工艺冷却水系统管道布置分为同程式系统和异程式系统两种

同程式系统

定义：经过每一并联环路的管长基本相等，阻力相近；若通过每米长管路的阻力损失接近相等，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。

同程式系统的优点：系统的水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。

缺点：由于采用回程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投资。

异程式系统

定义：经过各并联环路的管长不等，管路的阻力不等；需在各并联管网上增加相应的调节阀来调节水网平衡。

异程式系统的优点：异程式系统简单，耗用管材少，施工难度小。

缺点：各并联环路管路长度不等，阻力不等，流量分配难以平衡。

1.同程式系统中系统的水力稳定性好，各设备间的水量分配均衡，调节方便。室内管网，尤其是有吊顶的高层的室内管网，当采用风机盘管时，用水点很多，利用调节管径的大小进行平衡，往往是不可能的；采用平衡阀或普通阀门进行水量调节则调节工作量很大。因此，水管路宜采用同程式。

同程式由于采用同程管，管道的长度增加，水阻力增大，使水泵的能 耗增加，并且增加了初投资。

2.异程式系统经过每一并联环路的管长均不等。系统简单，耗用管材少，施工难度小。对于外网，各大环路之间、用水点少的系统，可以采用异程式，水量调节可采用在每一个并联支路上安装流量调节装置。 

同程式系统中水流经过每个末端后回到主机的总的循环路程是相等的，而异程式系统水流经过每个末端后回到主机的循环路程不相等， 同程式系统水阻力容易平衡或能达到天然平衡，几乎不用平衡阀调节， 而异程式系统阻力不容易平衡，尤其是大系统，要加平衡阀调节至平衡，另外同程式系统要多一根回水管，系统初投资比异程式高。

1、工艺冷却水系统组成及工作原理 

工艺冷却水系统由以下几部分组成： 

1水质处理 

2循环系统（管道，Y滤，水泵） 

3冷却热交换设备 

4储水箱 

5过滤器 

2 配套还包括：末端（工艺机台设备）、冷源（冷冻水等）、电气控制系统、补水定压装置，加药系统等冷水机组：给冷却水系统提供冷源。 

3 循环冷却水系统是指以水作为冷却介质并循环使用的一种冷却运行系统，由水泵、旁滤、换热设备（如换热器、冷凝器）、冷却设备（如冷却塔、空气冷却器）、加药设备、检测设备、管道和其他有关设备组成

水质处理：PCW工艺循环水系统需要对原水进行预处理，包括去除悬浮物、溶解物、有机物和微生物等，PCW工艺循环水系统中，由于循环水会受到污染和腐蚀，需要进行定期的水处理，包括添加除氧剂、抗腐剂、PH调节剂等，以保证循环水的水质稳定，确保 

循环水的水质符合生产要求

水质要求 

1.PH值 循环冷却水运行时的PH值通常被控制在7.0-9.2这一范围。在25℃时，PH=7.0的水为中性，故PH=7.0-9.2的水大体上属于中性或微碱性的范围。一般来讲，在上述PH值范围内，冷却水的腐蚀性随PH值的上升而下降。 

2.悬浮物浓度与浊度 

悬浮物是指悬浮于水中的物质（颗粒粒径大于10-4mm）。它的单位是mg/L. 水质分析中，常用浊度测定值来近似表示胶体和悬浮物的含量，它的单位是NTU.循环水中的悬浮物通常由沙子、尘埃、淤泥、泥土、腐蚀产物和微生物组成。它们往往是由补水带入，也可由空气或风沙带入，它们往往沉积在循环水流速较慢或流速突然降低的部位。从而影响换热器的冷却效果和造成垢下腐蚀。所以对补充水和循环水的浊度应该加以监测和控制。一般情况下，循环冷却水的悬浮物浓度或浊度不应大于20NTU，当使用板式、翅片管式换热器时，浊度不宜大于10NTU.

3.含盐量含盐量是水中个溶解性盐类的总浓度，含盐量是衡量水质好坏的一项重要指标，其单位常用mg/L。含盐量也可通过电导率来间接表示。水中溶解的大部分盐类都是强电解质，所以可以利用离子的导电能力的大小了解水中含盐量的多少。

水中含盐量高，铝离子和硫酸根离子含量往往较高，则水的腐蚀倾向较强。含盐量高德水，如果钙镁离子、碳酸氢根的含量较高，则水的结垢倾向较大。投加缓蚀阻垢剂时，循环冷却水的含盐量一般不宜大于2500mg/L。

4.钙离子浓度 从腐蚀角度来看，软水虽不易结垢，但其腐蚀性较强。因此循环水中钙离子浓度不宜低于75mg/L（以碳酸钙计）。

从结垢的角度来看，钙离子是循环水最重要的成垢性阳离子。因此循环水中钙离子浓度不宜过高。

5.铜离子浓度 循环水中的铜离子会引起钢和铝的局部腐蚀，因此，循环水中的铜离子浓度不宜大于0.1 mg/L。 

6.铁离子浓度 循环水中的铁离子即可以是由补水带入的，也可以是由循环水系统钢设备腐蚀引起的。它是循环水中的一种污垢生成物质。 

循环水中的总铁浓度作为估计钢铁设备腐蚀情况的依据。循环水中总铁浓度为0.1-0.5mg/l时为正常；总铁浓度0.5-1.0mg/l时为过高；而总铁浓度大于1.0mg/l时则为腐蚀的信号。 

7.碱度 碱度表示水中OH-、CO32-、HCO3-量及其他一些弱酸盐类量的总和。循环水中碱性物质主要是CO32-、HCO3-，碱度单位可用mmol或mg/L（以碳酸钙计）表示。测定碱度时。根据所使用的指示剂的不同，可将碱度分为酚酞碱度（P-碱度）和甲基橙碱度（M-碱度），后者称为总碱度。

8.氯离子浓度 氯离子由于其半径小，容易穿透钝化膜表面的细孔而产生点蚀现象，另在有污垢存在时，氯离子可依靠其较强穿透力进入垢下与Fe2+反应生成FeCl2，FeCl2进一步水解生成Fe(OH)2和HCl，导致腐蚀区溶液呈强酸性，使金属的腐蚀速度加快，氯离子还是造成铜片点蚀及应力腐蚀破裂的主要因素

一般投加缓蚀剂进行冷却水处理，对于含有不锈钢换热设备的系统，氯离子浓度不宜大于700mg/l；对于含碳钢换热设备的系统，氯离子浓度不宜大于 1000mg/l。

循环水泵 

水泵须满足使用流量和扬程的要求，且体积小、重量轻、造价低，有良好的特性和较高的效率，一般才有多级离心泵离心泵的组成部分分六部分，分别是叶轮、泵体、泵轴、轴承、密封环、填料盒 

1、叶轮是离心泵的核心部分。 

2、泵体，它是水泵的主体，也称泵壳。 

3、泵轴是传递机械能的主要部件。 

4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。 

5、密封环又称减漏环。 

6、填料盒主要由填料、水封环、填料筒、填料压盖， 

水封管组成。 

循环系统管道附属备件（304/316L材质）设计用节能设计方案Y滤单向阀扩散型滤网器机台衔接机台设备连接处安装进出水阀门、压力表、温度表、旁通阀、减压阀、专用接口

热交换器 

热交换器按其形式可分管壳式，板式，板翅式，热管式等，相比较而言，板式热交换器具有占地面积小，传热面积大的优点。 

冰水下进上出，PCW上进下出，使冰水 尽量带走热量，充分进行热交换，并通过调节冰水电动阀，保证PCW出水温度稳定

储水箱：

（1）开式系统中水箱主要起到补充水源作用。

（2）闭式系统中水箱需要选择膨胀水箱，膨胀水箱有三个作用：

A 收容和补偿系统中水的胀缩量

B 向密闭式循环水系统提供稳定的压力，起到系统稳压的作用；

C 作为系统补水的指示，由膨胀水箱给出信号控制系统补

水泵启动或关闭

RO补水装置 通过水箱上部的自动补水阀控制补水装置一般由补水管路，水箱液位计、电动阀组及其旁通管路组成，水箱水位过低时，液位计发出补水信号，电动阀开启，RO水进入水箱，水位达到预定位置时，液位计发出信号，电动阀关闭，补水结束。

应急补水可以用自来水补水

过滤器：过滤循环水中的固体颗粒杂质，杂质被截留在滤网内部，定期清理以减少系统水阻力过虑掉水中的固体颗粒杂质，净化水源。

过滤器

水过滤器或过滤装置的选择，除要考虑后续管路可能对水质的影响，还要兼顾考虑不同工艺设备水质要求的差异。因此，一般选择为两级过滤器，前端过滤器一般选用5μm，99%过滤要求的不锈钢过滤器，末端过滤器选择根据末端工艺设备的水质要求确定。外壳材料为不锈钢制作，滤芯材质为聚丙烯滤芯

附属设施 和控制系统

水泵变频电气控制、温度传感器、压差传感器、压力传感器、调压阀、阀件及不锈钢管道旁通阀等

控制部分：变频器、PLC、温度和压力传感器中控室自动控制：PCW系统主要的参数为出水的压力和温度，均由传感器获得反馈至PLC，PLC分析处理后控制阀门的开度以调整相应参数。水泵由变频器控制，变频器连至PLC，压力参数反馈至PLC后，PLC通过变频器改变变频泵的频率

加药设备成套加缓蚀剂、 阻垢剂设备

加药系统(dosing system)主要由溶液箱、搅拌箱（带搅拌器）、计量泵、液位计、电控柜、管路、阀门、安全阀、止回阀、压力表、过滤器、底座、扶梯等组成（可根据用户实际要求配置）。加药系统根据所需药剂浓度，在搅拌箱内配制，经搅拌器搅拌均匀后投入溶液箱、用计量泵（加药泵）向投药点或指定的系统中输送所配制的溶液

加药杀菌剂介绍

l氧化性杀菌剂

1． 氯气

在水处理中，氯由于其具有高效、快速广谱、经济、物源广、使用较方便等优点，受到人们的青睐，是目前用量最大的杀菌剂。但经氯气处理，水中易产生三氯甲烷，它是一种致癌物质，同时其半衰期时间长，易对环境造成危害，因此各国相继出台法规，日益严格控制余氯的排放量。另外，随着水处理配方逐渐向碱性水处理方案的过渡，氯气在高pH＞8.5的条件下杀生活性差的缺点也显现出来。

2．二氧化氯

二氧化氯的杀生能力较氯强，约为氯的2.5倍左右，特别适合应用于合成氨厂替代氯进行杀菌灭藻处理。国外于70年代中期开始将其应用于循环冷却水。但由于二氧化氯产品不稳定，运输时容易发生爆炸事故，限制了其广泛的应用。

3．臭氧

80年代末，臭氧作为一种杀菌剂应用于冷却水系统受到人们的广泛关注。由于臭氧所具有的一些优越性是传统的化学药剂所无法比拟的，在这方面我国尚处于起步阶段。使用成本较高，现主要应用于饮用水消毒和医院消毒领域。

氧化性杀菌剂

4．过氧化氢

使用过氧化氢的一个优点是它不会形成有害的分解产物。但它存在着在低温和低浓度下活性较低，且可被过氧化氢酶和过氧化物酶分解的缺点。强氧化剂使用要求较高，遇木材质易燃烧。

5．溴类杀菌剂

目前在杀生剂市场出现以溴代氯的趋势。试验室的评估结果表明：溴在pH＞8.0以上时，较氯有更高的杀生活性；在一些存在有工艺污染如有机物或氨污染的系统中，溴的杀生活性高于氯；游离溴和溴化合物衰变速率快，对环境的污染小。目前，人们常用的溴类杀菌剂主要有以下几种：

①卤化海因：主要有溴氯二甲基海因（BCDMM）、二溴二甲基海因（DBDMH）、溴氯甲乙基海因（BCMEH）等。

②活性溴化物：为由NaBr，经氯源（HOCl）活化而制得的液体或固体产物。特点是可大幅度降低氯的用量，并相应降低总余氯量；

③氯化溴：是一种高度活泼的液体，需由加料系统加到水中，因其危险性较大，限制了其推广应用。

氧化性杀菌剂

1．异噻唑啉酮

常用组份为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，商品异噻唑啉酮是两者1：3的混合物。其杀菌性能具有广谱性，同时对粘泥也有杀灭作用。在低浓度下就能很好地控制细菌的生长。混溶性好，能与氯、缓蚀剂、阻垢分散剂和大多数阴离子、阳离子和非离子表面活性剂等相容。对环境无害，该药剂在水溶液中降解速度快。对pH值适用范围广，一般pH值在5.5～9.5均能适用。同时具有投药间隔时间长，不起泡等优点。80年代中后期我国也有多家单位研制出类似国外的同类产品，并投人生产。在循环冷却水中的应用日益广泛。

2．戊二醛

已开始使用，其特点是几乎无毒，使用pH范围宽，耐较高温度，是杀硫酸盐还原菌的特效药剂，本身可以生物降解，其缺点是与氨、胺类化合物发生反应而失去活性，因此在漏氨严重的化肥厂不宜使用。戊二醛价格昂贵使其应用受阻。

3．季铵盐

具有广谱、高效的杀菌性能，对菌藻污泥的有剥离作用。目前国内冷却水系统广泛使用的洁尔灭和新洁尔灭均属于此类产品。随着时间的推移和技术进步。该类季铵盐不足之处也逐步显现出来。主要表现在药剂持续时间短、细菌易于对其产生抗药性。使用剂量大（100mg／L以上）。费用高，且使用时泡沫多。不易清除等缺点。为了克服上述缺点，国内外又先后开发出了有代表性的一些季铵盐新品种，如双烷基季铵盐。双季铵盐、聚季铵盐和季铵内盐等。具有优良的抗菌性，该产品具有投药浓度低、药效持续时间长、灭菌效果好、泡沫少、合成工艺简单、成本低等优点。

4．季磷盐

这类化合物与季铵盐有着相似的结构，只是用磷阳离子代替氮阳离子。例如 THPS（四羟甲基硫酸磷）、THPC（四羟烷基氯化磷）。

THPS用作杀生剂，用于工业水处理及油田水处理确实具有高效。快速、广谱，对环境、鱼类具有低毒，易生物降解和使用方便等优点。

5．其它种类的非氧化性杀生剂

目前市场上常见的非氧化性杀生剂还有氯酚类、有机锡化合物、有机硫化合物（异唑啉酮前已述）、铜盐等。有机硫化合物类杀生

剂中目前国内使用较普遍的有二硫氰基甲烷、大蒜素（硫酮类化合物）。许多有机硫化合物杀生剂对于真菌、粘泥形成菌，尤其是硫酸盐还原菌十分有效。

复合型杀菌剂

采用单一的杀菌剂已经难以满足杀菌灭藻的需要，达不到微生物控制的目的，所以出现了复合型的杀菌剂，通过两种或两种以上的不同灭菌剂组分进行复配，协同增效，达到高效控制的目的。

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