冷却塔节能改造

冷却塔节能改造（精选11篇）

冷却塔节能改造 篇1

1 冷却塔风机存在问题分析

冷却风机是冷却塔机械通风的关键设备, 长期以来, 冷却塔的节能降耗问题并未引起足够重视。我公司共有2台循环水冷却塔, 各生产工艺返回的循环热水用泵输送到冷却塔内, 通过塔内的填料增加热水与空气接触面积和时间, 促进热水与空气进行热交换, 使循环水冷却, 从而获得各生产工艺所需温度≤33℃的循环水。当环境温度升高时, 起动冷却塔内的轴流风机进行强制通风, 加快冷却塔填料上循环水气相与液相的热交换。每个冷却塔内装设1台电压380 V、额定功率为75 kW的轴流风机, 电动机和风机之间采用恒定减速比的减速机直联, 塔内不装设节流阀, 因此轴流风机的转速与风量是不可调的, 2台冷却塔风机的总风量为230×104m3/h。经过分析, 总结实际运行时存在的问题如下:

(1) 冷却塔的设备容量是在夏天最大热负载的条件下选定的, 即考虑到了最恶劣的条件。然而在实际设备运行中, 由于季节、工作负载等诸多因素导致机组设备经常是处在较低热负载的情况下运行的, 所以机组的耗电通常是不必要且浪费的。

(2) 却塔风机运行时不能调节转数, 只能以恒定转数运行, 不能满足对风量进行精调的要求。

(3) 冷却塔风机的电动机容量为75 kW, 额定电流为141 A, 全压起动电流接近1 000 A, 不仅造成低压电气系统波动, 而且对机械和电气设备的冲击损伤严重, 导致电动机和机械设备检修次数较多。

(4) 如果要调节风量, 只能通过调整电动机台数来进行粗调, 导致大部分电能的浪费。

(5) 冷却塔风机的电动机保护只能有短路和过负荷的常规保护, 不能满足对电动机进行全面保护的要求。

通过以上分析, 在满足生产要求前提下, 为节约电能、保证设备的可靠安全运行, 对冷却塔风机电动机进行变频调速改造是必要的。

2 冷却塔风机采用变频调速节能改造方案

我公司改造主要是在利用原有设备的基础上进行, 本改造方案是PLC控制的冷却塔风机变频控制系统, 主要用到了西门子PLC和变频器。冷却塔风机变频控制系统配备有1台变频器, 对1台风机进行变频控制, 其余1台风机工频运行;根据出水温度的变化来控制工频运行风机的起动和停止, 实现对水温的初步调节, 并对一台风机进行变频控制, 对水温进行微调, 从而使冷却塔内的水温控制在一个稳定的状态。主要改造方案如下:

通过装在循环水出水总管上的PT100的温度传感器, 把出水温度信号变成4～20 m A的标准信号, 送入PLC的模拟输入模块, 并最终转换为相应的数值 (BCD码) , 通过编好的PLC程序, 将相应的量和在人机界面上设定的温度值进行比较, 得到一比较参数。PLC输出此模拟信号作为变频器频率给定值 (变频器选用施耐德的ATV61产品, 具有过热和过流保护、电源欠压和过压保护、缺相保护等功能) , 由变频器控制一台电机的转速, 并根据出水温度的高低, 由PLC控制工频风机的启动, 使冷却塔的回水温度控制在设定的温度上。

电气控制系统原理图包括主电路图, 控制回路图和PLC接线图。

2.1 主电路图

系统的电机控制系统主电路图如图1所示。2台电机分别为M1、M2, 电机M1为变频控制, 接触器KM控制电机M2的工频运行;QF1、QF2分别为2台风机电机主回路的电源开关;KH为电机M2的过载保护用的热继电器;QF3为检测及模块电源开关;QF5为控制回路的电源开关。

2.2 控制电路图

风机电机的控制系统电路图如图2所示。图中每台风机控制回路装设熔断器, 以便检修时不造成2台风机同时停运, 每台设有手动/自动选择开关, 手动运行时, 按钮SS1、SS2分别实现工频风机和变频风机的起动, 按钮SF1、SF2可分别停止工频风机和变频风机;自动运行时, 系统在PLC程序控制下运行, KA1、KA5是与PLC输出端连接的中间继电器, 通过PLC的程序来分别实现2台风机的自动控制。

2.3 PLC外围接线图

PLC外围接线图如图3所示。

3 冷却塔风机变频改造经济性分析

这次节能改造的效果是非常显著的, 证明利用变频器是能够实现风机节能的。从实际运行情况分析, 在保证冷却水温满足工艺要求的情况下, 11月份至次年4月份环境温度较低时, 若带变频器的电机运行在30～50 Hz左右, 工频电机无需运行;5～10月份温度上升时, 工频电机运行, 则带变频器的电机应运行在25～48 Hz左右。

变频改造后, 11月份至次年4月份运行的频率在25～45 Hz区间, 按照平均运行40 Hz、年运行182天计算 (因本公司为垃圾发电项目, 所以基本都是连续运行, 没有停运时间) , 耗电约145 000 kW·h, 单位电费0.636元/kW·h, 年电费是9.3万元。变频改造后5月份至10月份运行的频率在25～48 Hz区间, 按照平均运行38 Hz、年运行183天计算, 耗电约125 000 kW·h, 单位电费0.636元/kW·h, 年电费是7.95万元。因此, 改造后变频电机年耗电约为270 000 kW·h, 年电费约17.25万元。变频改造前, 1台电动机的运行电流为130 A, 运行消耗功率为65 kW, 年运行耗电约569 400 kW·h, 单位电费0.636元/kW·h, 年电费是32.21万元。可见变频改造后每年节约电费14.9万元, 改造投资费用约6万元, 由此可见, 其节能性是明显的, 且延长了电动机的使用寿命。

4 变频改造后的优点

经过改进, 冷却塔风机已连续运行至今, 总结这次变频改造后有以下优点:

(1) 操作使用方便, 变频器操作只有简单的开机、停机和温度的设定, 减轻了运行人员的工作负担;

(2) 能进行无级调速, 调速范围宽、精度高、适应性强, 降低了对低压系统的冲击, 减小了机械冲击引起的设备隐患, 延长了设备使用寿命;

(3) 保护功能完善, 故障率低, 冷却风机启动平稳, 启动电流小, 可靠性高;

(4) 电机不需要长期高速运行, 工作电流大幅度下降, 节电效果显著, 减少了设备转动部分的磨损, 延长了减速箱的寿命;

(5) 由于采用了变频控制, 随着转速的下降, 风压、风量也随之下降, 使得冷却水的飘逸率也下降, 节约了水量。

5 变频改造过程中存在的问题及处理

当然, 变频改造过程中也存在一些问题, 相关问题及其处理方法如下:

(1) 由于冷却塔风机驱动部分的转动惯量一般都较大, 所以变频器给定加、减速时间要长一些, 如30～40 s。

(2) 在实际运转中经常会由于外界风力的作用使冷却风机自转, 此时如果启动变频器, 电动机会进入再生状态, 就会出现故障跳闸。因此, 应该将变频器的启动方式设为转速跟踪再启动, 这样就可在变频器启动前, 通过检测电机的转速和方向来实现对旋转中电机的平滑无冲击启动。

(3) 由于是普通电机, 应该设置最低运转频率, 以保持电机合适的温升, 通常频率下限为20 Hz。如果需要更低频率运行, 必要时可以加装外置冷却风扇进行冷却。

(4) 变频改造后运行的这段时间内, 曾发生过电机3个方向的振动呈周期性变化大的情况 (水平方向最大时达100μm) 。考虑到这次改造的电动机不是变频电机, 推测可能是电机本体与变频器在某一频率段存在共振现象, 后经试验发现, 在25 Hz时存在共振现象, 随即采取修改变频器参数的方法将系统的固有频率列为跳跃频率, 消除了共振现象。

6 结语

综上所述, 根据负荷、天气温度变化对冷却塔风机系统进行节能控制, 对于系统的节能降耗具有十分重要的意义。我公司根据实际运行工况进行变频改造后, 系统可靠性提高, 具有明显的节电效果。

参考文献

[1]施耐德电气公司.Altivar61变频器说明书

[2]西门子电气公司.PLC200编程手册

冷却塔节能改造 篇2

一、研发背景

 我国水资源匮乏严重

我国水资源总量为2.8万亿立方米，人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，而且分布很不均衡。长江流域以北地区，水资源仅占全国水资源总量的19%。目前，全国正常年份缺水量近400亿立方米。 工业节水潜力大

工业用水十五规划中指出,1999年全国工业用水量为2400亿立方米，1999年每万元工业增加值取水量为330立方米，是日本的18倍，美国的22倍。企业之间单位产品取水量相差悬殊，一般相差几倍，有的达几十倍，个别的甚至超过四十倍, 工业节水潜力巨大。

 可持续发展与工业节水

工业节水十五规划指出,为保证经济社会的可持续发展，21世纪前半叶工业用水量应控制在2000亿立方米以内，年增长率不能超过1.1%。根据我国工业用水量和万元工业增加值取水量的变化趋势，预测未来几十年内工业用水量增长率达3%左右，远高于1.1%的增长率。因此，必须全面加强工业节水，大幅度提高用水效率，降低工业用水量的增长速度。 工业节水激励政策

——《关于加强工业节水工作的意见》的通知（2001-2010）国经贸资源[2000]1015号提出工业节水工作的指导方针：节流优先，治污治本，提高用水效率。工业节水激励机制：

1、工业企业节水技术改造国产设备投资40%，可按财政部，国家税务总局财税字[1999]290号文件有关规定，抵减当年所得税。

2、根据“取之于水，用之于水”的原则，从水资源费，超计划增加水

费等收费中提取一定比例资金，用于工业节水关键技术，示范推广技术改造贴息等。

3、各地区和有关部门要根据当地水资源条件和经济发展水平，制定有利于节水工作的奖惩措施。

 国家鼓励节水政策

河南省沁菱冷却设备有限公司 Http: 向用户提供优良品质的产品和满意的售后服务 2008年8月20日财政部 国家税务总局关于执行环境保护专用设备企业所得税优惠目录 节能节水专用设备企业所得税优惠目录和安全生产专用设备企业所得税优惠目录有关问题的通知(发文字号： 财税【2008】第048号)中指出:企业自2008年1月1日起购置并实际使用列入《目录》范围内的环境保护、节能节水和安全生产专用设备，可以按专用设备投资额的10%抵免当年企业所得税应纳税额；

二、冷却塔与节水  湿式冷却塔的水量损失

我国电力、纺织、石油化工、造纸、冶金等行业均属高用水行业,广泛使用湿式冷却塔。由于水资源紧缺日趋严重，如何实现冷却塔节水一直困扰着这些高用水行业。

湿式冷却塔是利用循环水和冷空气的接触，通过蒸发散热和接触传热把水的热量传给空气而达到对循环水降温的设备。冷却的极限温度为空气的湿球温度。在工业及生活中常用的湿式冷却塔其水损失量,包括蒸发,风吹,排污损失通常为循环水总量的2～2.5%。这个数值看起来似乎很小，但对大型系统来说，其损失水量是一个相当可观的数字。

 湿式冷却塔的环境污染

湿式风筒出口处的水雾会影响周围的可见度,造成冷却塔周围的湿气回流，并且水雾对冷却塔本身以及周围环境也有很大的污染,冬季甚至造成道路结冰,危害安全.尤其是吹风损失出来的那一部分循环水含有部分溶解盐,对周围环境中的金属物件腐蚀尤为严重。

三、环保节水型冷却塔  概述

环保节水型冷却塔综合了干式冷却塔没有水蒸发损失及湿式冷却塔热交换效率高，造价低的特点。在环保节水型冷却塔中，高温循环水先经过空气冷却器与空气非直接接触利用空气干球温度与入塔高水温之间的温差进行热交换，降低了填料段的冷却负荷，从而减少了蒸发损失量。

河南省沁菱冷却设备有限公司 Http: 向用户提供优良品质的产品和满意的售后服务 通过干段初步冷却后的水由喷淋头淋至由填料组成的湿段，在这里冷却水与空气直接接触，通过接触传热和蒸发散热把水中的热量传送给空气。由于增加了干段，环保节水型冷却塔较湿式冷却塔在节水环保方面得到较大改善，而成本又低于干塔。 环保节水型冷却塔的环保节水原理

1、由于设置了空气冷却器对循环水进行了预冷却，降低了填料段的冷却负荷，从而减少了蒸发水量，可以节水。

2、由于空气经过空气冷却器后变得干热，对经填料层换热后的湿热空气有降低其含量作用，使之变为不饱和的作用，从而降低或消除塔出口处产生的水雾，有利于环保。

3、部分未被收水器收集的微细飘滴被来自空气冷却器干热空气加热变为蒸汽。降低了冷却塔出口处形成的水滴，有利于环保。

4、冷却塔在进风口处以及收水器以上空间安装有可调自动百叶窗，依据气候条件自动调整百叶窗开度,冬季运行时甚至可将进风口处百叶窗完全关闭，并可以将从冷却器下来的冷却水直接进入塔下水池,从而彻底解决寒冷地区冷却塔冬季结冰损坏冷却塔设备等的问题。 节水方面：

按5台4000m3/h冷却塔计算，每小时总循环水量为20000m3/h。当采用环保节水型冷却塔后可节约用水量说明:（1）循环水蒸发损失量应是循环水量的1.6%。

（2）每小时循环水总量为20000m3/h，每小时蒸发损失量则为320m3/h。每天蒸发损失为7680m。每年蒸发损失为2803200m。每m水费按3.5元计算，每年有981万元水被蒸发掉。采用环保节水型冷却塔，每年可回收蒸发损失的30%，即840960 m3，同时可减少排污损失水420480 m3。合计每年减少新鲜水补充量为1261440m3。按每m3水价3.5元计算，每年可节约水费用441.5万元。 环保节水型冷却塔的节水潜力

国内石化企业多采用机械通风冷却塔，也称“湿式冷却塔”，循环水在冷却塔中的冷却靠三种传热方式：蒸发散热、接触传热和辐射传热，在一般的冷却过程中，辐射传热作用不大，水的冷却主要靠蒸发散热,循环水的蒸发损失是实现水冷却的必要条

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333向用户提供优良品质的产品和满意的售后服务 件。循环水的蒸发损失最大可达到冷却水量的2.2%.炼油厂在生产过程中循环冷却水的用量很大，约占工厂总用水量的80%，循环水的补充水量通常占工厂总取水量的40~50%.循环冷却水系统的节水是企业节水减排最重要的环节.为了更好的服务于企业,为了节水减排，实现水资源的合理利用，最大限度地保护环境，为企业创造谋取经济效益和社会效益。沁菱公司针对三北（东、西、北）地区水资源馈乏，夏冬季节分明，气温低，昼夜变化大的特点开发了节水环保型冷却塔，该塔可以大量减少蒸发损失水量，根据气候条件进行操作,甚至有些时间可做到完全无蒸发损失。

由于循环水的蒸发使得循环水中的含盐量成浓缩倍数地增长，为了防止工艺水冷却器的结垢腐蚀，必须采取循环水排污，排污水量与蒸发水量有关。以循环水浓缩倍数等于3计算，其排污水量为蒸发水量的二分之一。

为了保证生产的长周期运行，循环冷却水系统需要药剂处理，药剂投加量与循环水的排污水量有关。可见，采用节水环保型冷却塔，不仅减少蒸发损失,同时可以减少排污水量，减少补充水量，节约水处理药剂用量, 实现多重功效。 管壳式换热器的技术特点

管壳式换热器的管内和管间安装用金属丝按特定方法绕制而成的绕花丝多孔体，使管内和管间形成大空隙，多孔体通道，冷热流体各自沿轴向在管内和管间多孔体通道内逆向流过。由于流体在多孔体通道内的弥散效应，流体低流速在（RE≥200）就能径向位移和螺旋流相叠加的三维流动，使流体的主流不断变化方向沿传热方向流动，从而较其它强化方法更显著的强化了换热。在RE＝200和不增加动力或略增加动力消耗下，随流体的热稳性不同，对于汽流可使管内或管间的换热系数最大提高5倍，比现有的管壳式换热器总的传热性能提高数倍，并达到了使热系数的提高大于流阻的增加。该技术被推广应用以来，先后被国家计委、原经贸委、国家科技部联合推荐为全国优秀节能科研成果。

换热器采用Q195碳钢椭圆管和08AL特软钢制翅片缠绕，高频焊接组成，采用加厚镀锌和热镀锌防腐处理，高频焊接组成；上下集水槽钢板焊接后采用热浸锌处理和涂刷氯化橡胶漆做防腐处理。也可采用铝和不锈钢材质制做。

铝制散热器的自身在大气中其表面会迅速开始生成致密的氧化铝，（三氧化二铝）厚度为25—30微米。如果有水或者大量水蒸气的存在（三氧化二铝）外层将转化为薄层（氢氧化二铝），氢氧化二铝最后转化成（三氢化二铝），具有胶体性质，铝的腐蚀也证明与这层氢氧化物的胶体有关。在较大的PH值范围内都保持稳定。同时在干燥通风

河南省沁菱冷却设备有限公司 Http: 向用户提供优良品质的产品和满意的售后服务 条件畅通的情况下更为适宜使用。

四、技术承诺

 环保节水型冷却塔技术承诺如下:

1、技术方面，首先是能保证所提供的冷却塔运行可靠, 达到所提供的技术性能要求。如能选用我公司的环保节水型冷却塔，我公司和清华大学保证以上所提供的冷却塔环保节水各种功能数据是准确的。

2、节水型冷却塔运行后可通过国家权威部门对所承诺的指标条件进行检测，直至到节水指标完成。

3、环保节水型冷却塔是根据我国冷却塔风机性能特点，在现有湿式冷却塔结构的长、宽尺寸不发生变化，占地面积和普通型冷却塔一样，土建结构费用基本上不增大的条件下，而取得环保节水效果，该技术投资费用不高，性价比显著。 现有应用单位：

环保节水型冷却塔已列入国家鼓励发展的环保节水专用设备,该塔工业应用前景广阔, 中石油吉化公司1台3500m3/h，内蒙古伊东干馏煤综合利用项目4台3500 m3/h，甘肃庆阳4台3500 m3/h已稳定运行多年；咸阳助剂厂1台2000 m3/h在运行中，新疆特变电工硅业有限公司7台5000 m/h正在安装中。 该塔型现已申报国家二项专利 名称为：环保节水型冷却塔

专利一：新型实用专利号: 200620022940.1 专利二：发明专利号:200610088863.4

河南省沁菱冷却设备有限公司

2012-7

河南省沁菱冷却设备有限公司 Http: 向用户提供优良品质的产品和满意的售后服务 环保节水型冷却塔业绩图片

内蒙古伊东干馏煤综合利用项目4台3500 m/h

3中石油吉化公司1台3500m/h（改造）

河南省沁菱冷却设备有限公司 Http: 3向用户提供优良品质的产品和满意的售后服务

庆阳石化公司4台3500m/h

冷却水系统巧改造 篇3

改造前

使用曼罗兰UNISET75高速轮转报纸印刷生产线初期，笔者根据冷却水系统的技术说明书组装了冷却水系统，其结构如图1所示。考虑到南京的气候特点，该冷却水系统选择了制冷机组与风冷机组相结合的冷却方式。在夏、秋季，采用制冷机组制冷；在春、冬季，采用风冷机组制冷，这是因为风冷机组较制冷机组耗电量低，可节约大量电能，又可避免冬季制冷机组不易启动的问题。此外，冷却水系统中还设置了一个容量为5立方米的贮水柜，可为设备泵站提供温度相对恒定的冷却水。

经过1年多的运行后，笔者发现电气柜的热交换片上常出现渗水现象，刚开始以为是夏季湿度大，空气流过相对较冷的热交换片而产生的冷凝现象，然而在空气相对干燥的冬季仍会出现渗水现象，且情况越来越严重。为此，笔者将热交换片的保护罩打开，发现在冷水流经的热交换片的铜管上有水珠冒出，于是初步确认是热交换片自身出现了漏水现象，而不是冷凝现象。

为进一步查明热交换片出现渗水的原因，笔者对冷却水系统中的水质进行了化验。化验结果表明，水质中的颗粒物杂质超标。究其原因，主要是冷却水系统的管路太长，且由于贮水柜内装有浮球式补水阀，且其上方留有一个检修口，使得冷却水系统处于相对开放的状态，大量空气进入冷却水系统，造成管道氧化、锈蚀。大量铁锈从管壁剥落后，随着水流进入电气柜的热交换片中，对热交换片的铜管产生冲刷、研磨。时间一长，铜管的管壁就会变薄，最终被磨破，从而导致漏水。

原因查明后，笔者将贮水柜内的浮球式补水阀外移，将检修口做密闭处理，使整个冷却水系统处于相对密闭的状态，同时，加强了水质检测，并定期更换冷却水。采取上述措施后，电气柜的热交换片渗水现象明显减轻。

改造后

为进一步提高冷却水的水质，尤其是进入到电气柜热交换片的冷却水的水质，2010年7月，我们对冷却水系统进行了改造，改造后的冷却水系统结构如图2所示。

由图2可知，改造后的冷却水系统比原有的冷却水系统增加了板式热交换器。该板式热交换器将原有冷却水系统分成了2个独立的水系统，即贮水柜系统和设备系统。这两个系统的冷却水互不交叉，热量交换通过相隔的板式热交换器中的不锈钢片完成。

其中，设备系统中的设备泵站是负责向电气柜提供所需温度的冷却水的重要环节，其通过一个电动的比例控制阀实时、自动地将来自于板式热交换器的冷水与来自电气柜中的回流水相混合，为电气柜提供预先设定好温度的冷却水，其原理如图3所示。

当温度传感器检测到电气柜中的冷却水温度高于电气柜预先设定的温度时，电动的比例控制阀会加大冷水的进水比例，使设备泵站的出水温度下降；当温度传感器检测到电气柜中的冷却水温度低于电气柜预先设定的温度时，电动的比例控制阀会减少冷水的进水比例，同时加大从电气柜回流的热水比例，使设备泵站的出水温度上升。通过这样的双向调节，设备泵站的出水温度可基本保持恒定，从而为电气柜提供所需温度的冷却水。

需要注意的是，电动的比例控制阀同时具备手动调节的功能，在设备泵站实际运行中，每过一段时间，可用手动的方法检查电动的比例控制阀转动是否灵活，以防因长时间不转动而导致转动部分因生锈而卡住。

此外，改造冷却水系统时我们还做了以下变动：一是将板式热交换器与设备泵站放在同一水平面上，确保设备泵站的水压与板式热交换器的水压相同，因为如果板式热交换器的位置高于或低于设备泵站的位置，均会产生水压叠加效应或增加设备泵站内水泵的负荷，从而产生故障；二是将板式热交换器尽量放在设备泵站附近，尽可能减少连接板式热交换器与设备泵站的管道长度，同时，设备泵站到电气柜之间的管道采用高强度塑料水管压接而成，以降低管道产生铁锈等颗粒物的可能性。

改造后的冷却水系统运行6年来，经检测发现，水质情况良好，电气柜的热交换片上没有再发生渗水现象，取得了良好的预期效果。

炼厂循环水冷却塔的节能改造 篇4

国内炼厂循环冷却水系统配备的机械通风冷却塔,冷却塔风机通常由叶片、轮毂、减速装置、联轴器和驱动装置组成[2]。循环水的冷却是由蒸发散热、接触散热和辐射散热共同作用[3],水与空气进行热交换从而降低水温[4]。由于炼油企业连续生产的特点,炼厂循环水冷却塔风机需要常年运行,因此,电机驱动的冷却塔风机,用电量较大。水动风机可以回收利用循环水系统中富余的动能驱动水轮机转动来带动风叶轮转动,从而取代了电动机和减速器,实现冷却塔的节能。

1 水动风机的原理

水动风机顾名思义就是以水力驱动风机,而不是传统的电力。在水动风机冷却塔中,是以水轮机取代电机作为风机动力源。水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程。水泵提供的热水经过水轮机并带动其旋转。水轮机的输出轴直接与风机相连,进而带动风机旋转,起到节约电能的目的。通过水轮机的水在剩余动能和势能的作用下再流向布水器,完成布水。水轮机本身并不节能,它是利用循环水泵富余扬程的载体[5]。

2 现状

该水场共有逆流冷却塔3间,单间设计处理水量为2 500 t/h,总设计能力为7 500 t/h。

2.1 冷却塔参数

结构形式:方形逆流机械通风冷却塔;数量:3台;处理水量:7 500 m3/h;额定温差:12℃(42/30℃)。

2.2 风机参数

传动方式:减速器+传动轴+电机;电机功率:132 k W;电机电流:240 A;风机转数:132 r/min;风机直径:8 530 mm;风叶材质:玻璃钢(10片)。

2.3 水泵参数

3#、5#泵和4#、7#泵型号为:24 SH-10 A和28 SA-10 JA;扬程:39 m和42 m;流量:2 700 t/h和3 618 t/h;功率:380 k W和630 k W;电流:46 A和76 A。

三循系统冷却塔上塔阀门目前运行开度分别为1#塔80%、2#塔50%、3#塔30%,实际循环水处理总量4 800 t/h。因炼油厂后续有新增装置开工,需增循环水量685 m3/h,新装置投产后,第三循环水总水量可达5 485 t/h,水塔负荷为73%。为此按照该水量进行水场调整测试,测试结果在保证1#水塔2 500 t/h,上塔阀门全开的情况下,回水压力为0.14 MPa。按照平均分配水量,水塔冬季运行最低负荷为1 828 t/h,因该水塔三间并联,可以适当调整水量。

三循5#、7#水泵额定流量为6 318 t/h,实际运行水量为4 800 t/h,利用阀门开度调整流量,实际负荷为76%,在阀门处消耗一定的能量,理论核算损失功率为88 k W。根据以上数据分析,循环水场无论回水压力还是流量都满足水轮机应用条件。

3 水量分析

三循系统1#塔流量为1 600 t/h、2#塔流量为1 700 t/h、3#塔流量为1 500 t/h,总循环水量4 800t/h。因炼油厂加氢精制需增循环水量685 m3/h,第三循环水总水量可达5 485 t/h,单塔平均处理水量为1 828 t/h,因该水塔三间并联,可以适当调整进塔水量,故水量满足水轮机的改造条件。

4 回水压力分析

由于2#冷却塔上塔无压力表调节单塔达到2 500 m3/h状态时选用的是1#冷却塔;现运行状态调节到单塔2 500 m3/h状态时,考虑到供水压力偏高(0.44 MPa),所以把冷水与热水之间旁通开少许使压力由0.44 MPa降到0.42 MPa。

当1#、2#、3#冷却塔上塔阀门全部打开时供水压力由原来的0.44 MPa降到0.42 MPa,此部分压头2 m可以补给水轮机使用不足动能。

水泵出口阀门开度为5#:25%(额定流量:2 700 m3/h、7#:50%(额定流量:3 618 m3/h)。5#供水管径为DN600、7#供水管径为DN800,两台泵供水总量为4 800 m3/h,根据流量比例匹配可得实际运行5#供水量为2 057 m3/h、7#泵供水量为2 743m3/h。

阀门流量系数计算(Kv),经查阅相关图表数据,阀门开度与流量系数(Cv)关系为5#泵出口DN600阀门开度25°(现状),Kv值1904;阀门开度90°(全开),Kv值43 116。7#泵出口DN800阀门开度50°(现状),Kv值13 788;阀门开度90°(全开),Kv值68 250。

根据公式Kv=Cv/1.167计算流量系数值,和公式△P=Q2r/Kv2(取r=1)计算阀门闭压压差。计算结果为当调节5#泵阀门开度(25°~90°)时可获得压头:0.159 69 MPa;当调节7#泵阀门开度(50°~90°)时可获得压头:0.005 18 MPa;打开二台水泵的出口阀门后可得到富余压力7 m,也就是说在保证水泵电流不增大的情况下可调整得到7 m富余扬程。

水轮机安装后进水管路要提高至塔平台上1 m的位置(塔高10 m),即距地面11 m。当1#塔水流量达到2 500 m3/h时,阀后距地面2 m位置的压力表数值为0.11~0.12 MPa。可利用的富余压头2 m。

综上,可利用富余扬程:2+7+2=11 m,该循环水系统的富余压力完全能够满足水轮机的压头要求。

5 对原水塔运行参数的影响

(1)以水轮机取代风机电机后,因加装了水轮机装置,系统中循环水回水压力将略增加。

(2)改造后,在保证供水总量不变的情况下全部打开2#塔上塔的阀门,满足水轮机正常运转。

(3)在满足水轮机设计参数(Q、H)的前提条件下,风机风量随进入水轮机的循环水量的变化而变化,循环水量大则转速高、风量大,反之则转速低、风量小,但冷却塔气水比始终保持在0.84(Δt=12℃的工业型冷却塔规定值)左右,在单塔水量1 800~2 500 t/h的条件下,保证改造前后冷却塔温降Δt差值在±1℃。

(4)改造后水泵电流不增加。

(5)化冰系统能够有效防止冬季塔体结冰问题。

6 理论核算

6.1 现风机轴功率计算

式中I———电机电流/A(156 A);

U———电机电压/V(380 V);

cosφ———功率因数(0.85);

η电———电机效率(0.92);

η传———传动轴效率(0.92);

η减———减速机效率(0.85)。

6.2 水轮机输出轴功率计算

式中P水轴———水轮机输出功率;

水容重———取值9.81;

Q———现工况水流量/m3·h-1;

△p———水轮机进口压力/m;

η———水轮机效率(0.9)。

6.3 根据上节(1)和(2)计算结果可得

6.4 结论

依据以上论证可用水轮机改造电动、减速机。

7 改造内容

将2#冷却塔的电动风机实施节能改造,利用原有风机的风叶及轮毂,只是把电机及传动部分进行改造,利用循环水富余能量推动风机,实现节能目的。

7.1 上水管改造

循环冷却回水先通过水轮机后,再进入冷却塔的配水系统。进水主管提高到冷却塔平台(提高3.5 m)后直接接水轮机进水口,在进入水轮机之前加装旁通管路,通过调节旁通管的流量来控制进入水轮机的水流量,进而调节转数,使气水比始终恒定,即温降效果恒定。水轮机出水接冷却塔内布水分管上,达到均匀的布水效果。

7.2 电机、传动轴、减速机改造

取消原冷却塔电机、减速机和传动轴,在原风机叶片和轮毂下安装水轮机,水轮机出水口与原进塔管连接。

7.3 在冷却塔四周安装化冰管

直接采用系统回冷却塔温度约为40℃的热水,均匀地喷洒在塔体四周然后淌到水池内。图1为改造示意图。

8 结论

改造后水动风机冷却塔与传统电机塔实际温差对比差值0.65℃,水泵电流为增加。循环水工况和改造前基本相符,能满足生产要求,且达到节能效果。

(1)节能。风机驱动方式为水力,水轮机的工作动力来自循环水泵的富余扬程,不仅在工作时保证水轮机的技术参数,而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机相连并带动其转动,达到节能目的,由于取消了电机、传动轴、减速机,因而减少了日常的维护工作,并降低了运行成本。

(2)可靠。冷却塔专用水轮机具有设计严谨、结构合理、转动平稳、维护及检修方便的特点,杜绝了漏电、漏油、电机及减速机损坏甚至烧毁的故障,为风机的安全连续工作提供了保障。

(3)安全。可在爆炸危险环境工作。

(4)环保。由于取消了电机、传动轴、减速机,因而降低了噪声、振动、飘水所带来的环境污染,有效的防止水气的外溢保证了冬季地面结冰现象。

参考文献

[1]李伟华.冷却塔的节能改造与适用性分析[J].炼油与化工,2011(24):40-42.

[2]崔继哲.化工机器与设备检修技术[M].北京:化学工业出版社.2001:95-96.

[3]金熙,等.工业水处理技术问答[M].北京:化学工业出版社.2003:420-421.

[4]阳光.工业循环冷却水处理新技术与水质控制方法标准规范使用手册[M].北京:北方工业出版社.2007:10-11.

冷却塔节能改造 篇5

敞开式循环冷却水系统水质变化及改造实践

摘要：针对江西洪都钢厂无逢钢管保护气氛热处理炉中热交换器因冷却水质变化造成的`管道破裂、穿孔等问题,对工业敞开式循环冷却水系统的水质变化进行了分析,并进行了改造,提高了冷却水系统的运行效果,取得明显经济效益和环境效益.作 者：车国华    张云森    CHE Guohua    ZHANG Yunsen  作者单位：江西洪都钢厂,江西,南昌,330013 期 刊：江西冶金   Journal：JIANGXI METALLURGY 年，卷(期)：, 30(1) 分类号：X703 关键词：敞开式循环冷却水系统    水质变化    软化   

冷却塔节能改造 篇6

【关键词】冷却系统；软化水处理系统；改造

问题的提出

螺杆式压风机原喷雾式水冷装置，降温效果差，当系统温度过高时，经常被迫停机；同时原有空压机冷却水软化处理效果不好，由于冷却水硬度偏高导致冷却器结垢过厚。

改造方案

采用逆流式冷却方式取代原喷雾式水冷方式，同时将手动软化水装置改造为全自动软化水装置。

冷却水系统改造

采用圆形逆流式冷却塔替代老式喷雾式水冷装置。

1、圆形逆流式冷却塔工作原理

圆型逆流式冷却塔的工作原理为：热水经过冷却塔侧面底部水盘入水管，经过中心管顶部自动喷头旋转喷洒到塔体内部，熱水在填料中依靠自身重力缓缓落下；风机由外置式马达带动抽风使冷空气由塔体下部入风口处四面进风穿透散热器材，这样冷空气与水形成垂直相会，使热水与最冷的空气进行最充分的热交换，换热效率高。

2、圆形逆流式冷却塔塔体构造

风机：采用铝合金叶片，其由精密铸造而成，强度可靠，风机在出厂前均经过动静平衡测试，保证在运转过程中的平稳性。

减速机；改用皮带式自动张力减速机，维修简便，机械效率高。

电机：低噪声特性，使冷却塔在运行过程中，时刻处于最安全、最有效之状态。

散水部：热水经过散水片流入散热片。经过散水片分水，可确保热水均匀进入散热材。

3、圆形逆流式冷却塔优点

维护保养较简便，冷却塔内部为半密闭式，避免阳光直接与水照射，避免藻类滋生，内部填料可以保持长久清洁。

软化水处理系统改造

常用的手动设备，工作人员的操作水平直接影响交换容量、盐耗两项指标的高低，全自动软水器经过初期的安装调试后，只需人工定期添加再生用盐，就可以在自动条件下实现连续产水，节省大量人力和物力。

全自动软化水装置原理

采用钠离子交换树脂将原水中的钙、镁离子置换出去，经该设备留出后而为硬度极低的软化水。当树脂吸附到一定量的钙、镁离子后，必须进行再生：用饱和的盐水浸泡树脂把树脂中的钙、镁离子再置换出来，恢复树脂的软化交货能力，并将废液排出。整个再生过程包括：反洗-松动树脂层，吸盐再生-发生交换反应，冲洗（正洗）-将化学反应换下来的钙、镁离子冲洗，注水-为了下次再生。

全自动软化水装置优点

全自动软化水装置采用微电脑控制，可根据实际使用情况设定各参数，全自动实现再生过程。作为水处理系统的核心控制部件，它改变了传统水处理系统需要多个阀门、多条管路的繁琐操作方式，集各种功能于一体，安装更容易，操作更简便。

项目的关键技术及创新点

1、采用圆形逆流式冷却塔，取代原喷雾式水冷装置，使空压机进水温度控制在30℃以内，有效保证了润滑油的冷却效果并控制空压机排温，减少了空压机故障停机的可能性。

2、采用全自动软化水装置采用微电脑控制，可以根据实际使用情况设定各参数，全自动实现再生过程，可向操作人员提供系统的各种数据。对空压机冷却水及时软化处理，避免因冷却水硬度偏高导致冷却器结垢过厚的问题，有效的提高了压风机组的运行效率。

结束语

螺杆式压风机冷却系统及软化水处理系统改造运行一年来，有效保证了压风机润滑油的冷却效果并控制空压机排温，减少了空压机故障停机的可能性，避免因冷却水硬度偏高导致冷却器结垢过厚的问题，大大提高了压风系统供风效率及系统运行的稳定性。

参考文献

[1]《煤炭工业矿井设计规范》

[2]《矿山固定设备选型手册》

冷却塔节能改造 篇7

冷水塔的作用是将带有废热的循环水在塔内与空气进行热交换, 使废热传输给空气并散入大气, 空气带走的热量越多, 冷水塔的换热效率越高, 汽轮机的背压越低, 机组的发电效率越高, 配水的合理性与喷溅装置淋水的均匀性对冷水塔换热效果影响极大。

华能巢湖发电厂安装2台同型号600MW燃煤机组, 每台机组配用1座9000m2自然通风冷却塔, 淋水面积9000m2, 配水管中心标高13.10m, 填料顶标高12.00m, 填料高度1.00m, 进风口下缘标高10.00m, 竖井顶标高17.00m, 冷却塔采用S波淋水填料, 材质为PVC, 填料高度1.0m。冷却塔采用单竖井管式闸板配水系统, 安装XPH型旋流式喷溅装置8444套。

2 改造方案

2012年10月~11月机组大修期间, 为了降低循环水温度, 提高凝汽器真空, 提高机组发电效率, 降低发电煤耗, 对XPH旋流式喷溅装置全部更换成JNX-031旋转型喷溅装置, 其基本原理在喷嘴出口下部设一个导锥体, 将垂直落下的水流无能量损失地转换为水平方向射流, 射到一个能旋转的溅水盘上, 在溅水盘的外周边上安装多个带有一定角度的翅片, 水流向外射出时, 推动溅水盘的翅片, 溅水盘按顺时针 (逆时针) 方向旋转, 由于溅水盘无规律地旋转产生水流撞击而形成不同大小的水滴, 并且不均匀地播撒散扬出去, 充分利用配水空间降温。另外, 在淋水填料上也获得均匀的水量, 使填料换热面积得到最有效的利用, 达到降低冷水塔温度的目的。

3 JNX旋转型喷溅装置的淋水特点

1) XPH型旋流式喷溅装置靠离心力将水流扯开, 撒向四周, 特点存在固定的淋水部位, 存在重水区、轻水区和无水区。JNX-031旋转型喷溅装置, 水流在压头的作用下通过导水锥体推动叶片旋转;旋转速度与射流水速度成正向关系, 水头在600mm时, 旋转速度为80~200r/min, 每个装置具有相应的转速, 互相并不等同, 由于溅水盘匀速旋转, 由此产生大小而又不等的无固定落点的水滴, 靠自由落体运动, 能够均匀地淋撒在填料上, 实现水与空气的均匀接触, 冷却效果增强。XPH型旋流式喷溅装置与JNX-031旋转型喷溅装置淋水均匀性效果对比如图1所示。

2) 导水锥体是固定不动的, 溅水盘在水动力作用下是旋转的, 二者之间有一定的间隙, 水流通过此间隙落到旋转溅水盘的支撑筋上而撕裂水流, 从而实现无中空现象。

3) 特殊情况下造成溅水盘不旋转, 由于溅水盘上面有多个很薄的齿片, 也会将高速水撕碎而喷向四周, 动静间的狭缝也会消除中空, 其水流特性也等同于其他喷溅装置, 这在试验中也得到了对比观察试验的结果。可见, 在同等条件下, JNX旋转型喷溅装置的淋水特点要比XPH型喷溅装置的淋水特点局部水膜薄, 水气交面热阻小, 综合散热系数大, 因此, 水塔的出水温度相对会降低。

4) 夏季高温, 循环水流量大, 溅水盘旋转速度快, 水的喷溅范围也将增大, 淋水均匀性将会大大提高, 多个喷头交叉作用的效果更好, 可满足大气环境温度高而满负荷发电的高真空要求。

4 评估的理论基础

冷却塔喷嘴改造是为了降低汽轮机背压, 提高发电真空, 也就是尽量降低冷却塔出口循环水温度。

凝汽器的主要作用是在汽轮机排汽室处建立并维持所需要的真空或背压。

真空或背压由排汽温度决定。排汽温度为:

式中:tn—凝汽器进口蒸汽温度, ℃;

t1—凝汽器内循环水出口温度, 即冷却塔入口循环水温度, ℃;

t2—凝汽器内循环水入口温度, 即冷却塔出口循环水温度, ℃;

δt—排汽温度与冷却水出口温度差, 称为端差, ℃。

从式 (1) 、式 (2) 可见, 凝汽器循环水入口温度t2就是水塔的出水温度, 凝汽器循环水出口温度t1就是水塔的入水温度, 凝汽器的循环水温升Δt近似为水塔的冷却水温差降, 即冷却幅度。检修效果发展趋势:负荷相同、循环水量相同, 水温升Δt不变;凝汽器性能不变, 端差δt不变;如果t2下降, t1也同等降低, tn随着降低, 背压必定降低。

通过对更换JNX-031旋转型喷溅装置的1#冷却塔与没有更换喷嘴的2#冷却塔在相同时间、近似负荷下, 对比进、出塔循环水温的变化 (忽略气象因素影响) , 可认为端差δt不变, 改变的只是凝汽器循环水出、入口温度t1与t2。判断凝汽器出、入口循环水温度降低值是评估检修效果较科学的方法, 同时比较真空的变化量, 可定量评估改造效果。

5 冷却塔改造后的性能评估

2012年10月27日~11月10日, 巢湖电厂1#机组大修期间, 进行了喷嘴改造, 1#冷却塔喷溅装置全部更换为JNX-031型旋转式喷溅装置 (2#机仍然为XPH型旋流式喷溅装置) 。为减少其他偶然因素对性能评估效果的影响, 在改造前、后各选择了连续时段内的运行日报, 采用其中数据进行评估。

5.1 评估数据的采集

在负荷、温度、冷却水量、气象条件接近的情况下进行试验, 选择改造前后1#、2#机冷水塔连续稳定时间段对比。1#、2#机冷却塔改造时间段选取情况如下。

改造前选择时间段:2011年12月1日~12月31日 (见表1) 。改造后选择时间段:2012年12月1日~12月31日 (见表2) 。

5.1.1 冷却塔循环水进口温度的比较

由表1、表2可知, 改造前1#塔循环水进水温度比2#塔低0.08℃, 改造后1#塔循环水进水温度比2#塔低0.85℃。如果忽略机组负荷差异和循环水流量差异的影响, 折算后可以认为改造后1#塔循环水进水温度比2#塔循环水进水温度降低0.77℃。

5.1.2 冷却塔循环水出口温度的比较

由表1、表2可知, 改造前1#塔循环水出水温度比2#塔循环水出水温度高1.68℃, 改造后1#塔循环水出水温度比2#塔循环水出水温度高0.17℃。如果忽略机组负荷差异和循环水流量差异的影响, 折算后可以认为改造后1#塔循环水出水温度比2#塔循环水出水温度降低1.51℃。

5.1.3 冷却塔循环水温差的比较

改造前与改造后循环水进、出水平均温差比较如表3所示。

由表3可知, 改造前1#塔循环水温差比2#塔循环水温差高1.76℃, 改造后1#塔循环水温差比2#塔循环水温差高1.02℃。如果忽略机组负荷差异和循环水流量差异的影响, 折算后可以认为改造后1#塔循环水温差比改造前降低0.74℃。

5.1.4 凝汽器真空比较

改造前与改造后凝汽器平均真空比较如表4所示。

由表4可知, 改造前1#机组凝汽器真空较2#机组低1.08k Pa, 改造后1#机组凝汽器真空较2#机组低0.30k Pa。改造后1#机组凝汽器真空较改造前提高0.78k Pa。

5.2 负荷影响的对比分析

从表1、表2中可知, 改造前与改造后负荷均在460~470MW, 占额定负荷的78%左右, 检修前1#机组负荷比2#机组低6.78MW, 检修后1#机组负荷比2#机组高1.39MW。折算后1#机组负荷比改造前降低5.39MW, 占试验负荷的1%左右, 可以不考虑负荷的影响。

6 经济效益分析

6.1 提高凝汽器真空

在额定负荷78%左右的情况下, 1#冷却塔改造后其凝汽器真空比改造前提高0.78k Pa。冷却塔出水温度降低1.51℃;如果在额定负荷下比较, 效果更好, 且夏季比冬季效果好。根据热力试验计算, 真空提高0.5k Pa, 可以间接降低煤耗1.25g/k Wh。1#机年发电量按照30亿k Wh计算, 每年可以节约标煤3750t以上。标煤价格按800元/t计算, 每年可以节约资金300万元以上。

6.2 节约厂用电

如果运行调整合理, 可以减少双泵运行时间, 每年至少保证1个月单台循环水泵运行, 因此可节约厂用电4.32×106k Wh, 电价按0.4元/k Wh计算, 可节约电费172.8万元。

摘要：通过对XPH型旋流式喷溅装置以及JNX-031旋转型喷溅装置淋水特点进行对比, 结合JNX-031旋转型喷溅装置在华能巢湖电厂1#机冷水塔中实际应用效果, 发现改造后可以使1#机组凝汽器真空较改造前提高0.78kPa, 冷却塔出水温度降低1.51℃, 每年可以节约标煤3750t以上。结果表明:JNX-031旋转型喷溅装置在大机组冷水塔具有推广应用价值。

冷却塔节能改造 篇8

1 水动风机的工作原理与主要优点

1.1 水动风机的工作原理

水动风机所采用的驱动方式并不是传统的电能, 而是水力。通过节能改造, 修改循环冷却管道的配管, 并增设旁通管道, 使循环冷却回水先通过水轮机后, 再进入冷却塔的配水系统中, 整个过程总, 水轮机的动力源均来自于整个循环冷却水系统的富余能量。同时, 水轮机的输出轴是与风机直接连接而带动其旋转, 从而实现了彻底取消原电动机的节能目的。

1.2 水动风机的优点

(1) 节能性好。从水动风机的工作原理可以看出, 其动力源均来自于循环冷却水系统的富余水压, 在达到了水轮机正常工作标准的同时, 还能确保循环水泵的能耗不发生变化, 从而实现了良好的节能效果。

(2) 冷却效果好。水轮机的转速, 会随着水量的变化而同步变化, 其所带动的风机转速与风量也随之改变, 从而使得冷却塔在整体气水比的稳定度方面, 能始终处于最佳的状态, 实现了良好的冷却效果。

(3) 操作便捷。水动风机可通过调节旁通阀门来控制进入水轮机的水流量, 从而实现转速的调节。在冬季时, 可以打开旁通阀门使水量直接进入布水器中, 此时水轮机即可缓慢运行。当需要完全停运水轮机时, 只需要同时将出水阀门与进入阀门关闭即可, 操作非常简单方便。

(4) 维护费用较低。通过水轮机替代电动机的节能改造以后, 可以取消风机原有的传动轴与减速机, 从而减少了日常的检修与维护工作, 降低了运维成本。

2 工程实例

本热电联厂共设置3座机械通风冷却塔, 配置4台循环水泵, 同时该循环水系统还设置有旁滤、加药和加氯等辅助设施。

2.1 冷却塔配置

本热电联厂冷却塔工艺编号分别为1#、2#和3#。单塔设计处理量为2500m3/h, 总处理量为7500m3/h, 其具体技术参数为:塔体尺寸12m×12m×10m;额定温降为12℃;冷却塔进水管管径为DN800mm。

2.2 风机配置

每座冷却塔各配置1台电动风机, 其中1#冷却塔风机采用变频控制, 2#和3#冷却塔风机采用直接工频控制, 具有停止与全运行两种工作状态。3台风机的具体技术参数为:风机直径8530mm, 电动额定功率为132k W, 电机额定电流为240A, 风机额定转速为136r/min, 风量为200×104m3/h;风机传动方式采用的是减速器+传动轴+电机, 风叶材质为玻璃钢, 共10片。

2.3 循环水泵配置

本工程共设置有4台循环水泵, 其工艺编号分别为3#、4#、5#和7#, 其中3#和5#循环水泵为同一型号的小泵, 4#和7#为同一型号的大泵。在运行过程中, 为一大泵搭配一小泵共同运行, 通常为3#水泵和4#水泵为一组, 而5#水泵则是和7#水泵为一组。各水泵的具体技术参数, 详见表1所示。

2.4 热电联厂原运行工况

在节能改造之前, 热电联厂运行工况为:5#泵和7#泵同时运行, 而3#泵则和4#泵备用, 三座冷却塔全部运行。实际处理循环水量为4800m3/h, 供水总管压力为0.44MPa。其中, 上塔阀门的开度, 1#塔为80%, 2#塔为50%, 3#塔为30%;运行泵出口阀门的开度, 5#泵为25%, 7#泵为50%;运行泵出口压力, 5#泵为0.497MPa, 7#泵为0.49MPa。

3 节能改造的技术可行性分析

3.1 水量可行性分析

目前, 该热电联厂实际循环水的总量为4800m3/h, 其中1#塔为1600m3/h, 2#塔为1700m3/h, 3#塔为1500m3/h。由于这三个大型机械通风冷却塔的设置方式为三间并联, 因此可以通过调整上塔的控制阀门, 使一间冷却塔的水流量能充分满足HLW-2500型号水轮机对水量的需求。

3.2 富余水压可行性分析

(1) 上水管富余水压

在当前运行条件下, 各冷却塔的上塔阀门开度分别为80%、50%和30%, 当将各冷却塔的上塔阀门全部开启以后, 其供水总管的压力会由原先的0.44MPa降低到0.42MPa。而这部分富余水压即为0.02MPa, 可提供给水轮机的使用。

(2) 运行水泵富余水压

由于水泵出口阀开度5#泵为25%, 7#泵为50%, 供水两台泵的供水总量为4800m3/h。根据流量匹配关系可以得出, 当前运行条件下5#泵和7#泵的实际供水量分别为2064m3/h和2736m3/h。

根据公式△P=Q2r/K2, 可计算得出DN600和DN800阀门在不同开度下的闭压压差值。其中K是指阀门的流量系数。详见表2所示。

当将5#泵出口阀门的开度由25%调整到90%时, 可获得富余水压为:0.16-0.00031=0.15969MPa。

当将7#泵出口阀门的开度由50%调整到90%时, 可获得富余水压为:0.0054-0.00022=0.00518MPa。

因此, 在保证水泵电流不增大的情况下, 全开运行水泵出口阀门可获得的富余水压为: (2064×0.15969+2736×0.00518) ÷4800=0.0717MPa。

综合上水管富余水压和运行水泵富余水压的结果, 可以得出热电联厂总共可利用的富余水压为0.02+0.0717=0.917MPa, 可充分满足HLW-2500水轮机运行的需要。

4 节能改造的具体内容

4.1 电机、减速机和传动轴的改造

将原机械通风冷却塔中的电机、减速机和传动轴取消, 在原风机叶片和轮毂下端安装水轮机, 并使原有进水管和水轮机的出水口相连接。

4.2 冷却塔的上水管的改造

经装置水冷器换热后的热水先通过水轮机, 然后再进入到冷却塔的配水系统中。进水主管提高3m后, 达到冷却塔平台位置直接与水轮机的进水口相对接。然后, 在水轮机旁边加装旁通管路, 通过调节旁通管道的流量来实现对水轮机流量的控制, 并控制水轮机的转速。同时, 水轮机出水口分别接在冷却塔内的布水管上, 以实现均匀布水的效果。

4.3 化冰系统的改造

在冷却塔的四周还装设有孔径为6mm, 管径为40mm的多孔化冰管, 并使化冰和冷却塔的布水主管之间相连接。在运行过程中, 可直接应用循环水回水的热量, 并均匀的喷洒在塔体的四周, 以实现塔壁与边缘填料的化冰。融化后的冰水可顺流进入到塔池的内部, 通常情况下, 要求化冰系统的喷淋水量不宜低于冷却塔淋水密度的两倍。

4.4 水轮机相关技术参数

在该热电联厂大型机械通风冷却塔的节能改造中, 所采用的水轮机型号为HLW-2500, 型式为混流式冷却塔专用水轮机, 外形几何尺寸为1846.2m×1518.1m×1601mm, 重量为1500kg, 额定工作效率为90%。节能改造前后的结构示意图, 分别见图1和图2所示。

5 节能改造的效果分析

5.1 节能预测

冷却塔年运行小时数按照5760计算, 则节省电能为:132k W×5760=760320k W/年。

电价费用按照工业电费0.5元/度计算, 则所节省的费用为:0.5×760320=380160元/年。

5.2 投资回报期分析

节能改造工程中, 冷却塔改造费用的单价约为300元/ (m3/h) , 则总共改造费用为:300×2500=750000元。

投资回报期即为:750000÷380160≈1.97年。

即用于该热电联厂大型机械通风冷却塔节能改造的费用, 仅需要1.97年的时间就能全部收回投资。

6 结束语

本文结合某热电联厂实施节能改造的工程实例, 就采用水动风机代替电动风机的技术可行性、具体改造内容以及改造效果进行了分析与探讨。经过一段时间的实际应用证明, 所采用的HLW-2500水轮机, 它具有设计严谨、结构合理、维护方便以及转动平稳等多方面特点, 可有效杜绝漏电、漏油、电机和减速机烧毁或损坏等故障问题, 为冷却塔的安全、连续性工作提供了有力的保障。而且整个节能改造工程投资回报期短, 节能效率高, 值得大力推广与应用。

参考文献

[1]李伟华.冷却塔的节能改造与适用性分析[J].炼油与化工, 2011 (1) :40~42.

[2]任晓杰, 杨建, 等.水轮风机替代电动风机在工业循环冷却水中的应用[J].科技传播, 2010 (16) :33~34.

[3]陈静.分析水动风机替代冷却塔电动风机的节能改造[J].中小企业管理与科技, 2014 (3) :123~125.

循环水冷却风机节能改造 篇9

关键词：水轮机,冷却塔,节能

0 引言

随着社会的发展和进步, 人类环保意识增强, 环境保护和节能减排被提升到一个新高度。如何在现有的工艺条件下, 减低能源消耗和提高能源利用效率是磷化工企业共同关注的问题。循环水冷却是湿法磷酸生产工艺中必不可少工序, 但在循环水冷却塔存在冷却水提升泵扬程设计偏大的现象, 在一定程度上增加了企业的能源消耗和运行成本。水动风机就是充分利用进入冷却塔水头以达到节能的目, 即以冷却塔系统的富余流量和富余扬程为动力驱动水轮机运动产生能量带动风机运行, 从而达到取代电机作为风机动力来源。水轮机的输出轴直接与风机相连, 进而带动风机旋转。如果将现有传统冷却塔改造成水动风机冷却塔, 实现零电耗, 降低企业能耗, 推动节能减排工作实施有很好的促进作用。

1 冷却塔类型和工作原理

冷却塔是利用水与空气的对流方式, 通过蒸发作用来去除水中热量的一种设备。冷却塔按通风方式分有自然通风冷却塔、机械通风冷却塔、混合通风冷却塔;按热水和空气的接触方式分有湿式冷却塔、干式冷却塔、干湿式冷却塔;按热水和空气的流动方向分有逆流式冷却塔、横流 (交流) 式冷却塔、混流式冷却塔;按形状分有圆形冷却塔、方形冷却塔、矩形冷却塔;按冷却温度分有标准型冷却塔、中温型冷却塔、高温型冷却塔;按噪声级别分为普通型冷却塔、低噪型冷却塔、超低噪型冷却塔、超静音型冷却塔;按用途分有塑机专用冷却塔、发电机专用冷却塔、中频炉专用冷却塔、中央空调冷却塔、电厂冷却塔;其它有喷流式冷却塔、无风机冷却塔、双曲线冷却塔等。圆形逆流式冷却塔, 其基本原理是低温、干燥 (低焓值) 的空气经过风机的抽动, 自进风网处进入冷却塔内:饱和蒸汽中压力大的高温水分子向压力低的空气流动, 湿热 (高焓值) 的水自播水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时, 一方面由于空气与水的直接传热, 另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差, 在压力的作用下产生蒸发现象, 带走蒸发潜热, 将水中的热量带走即蒸发传热, 从而达到降温之目的。冷却塔广泛地应用于国民经济的许多部门, 如电力、石油、化工、钢铁和轻纺等行业[1,2,3]。到目前为止, 冷却塔冷却时所用的风机均由电动机带动, 这些电动机一年所消耗的电能是十分巨大的。譬如, 一台冷却水量约1500t/h的冷却塔, 所配电机功率约为45kW。按每天工作16h计算, 每年所需电能消耗约为26万多度。全国数以万计的冷却塔所配电机的电能消耗是相当惊人的[4]。

2 水轮机工作原理

根据设计规范, 泵类在设计时一般都留有备用的出力裕量, 配用的拖动电机一般定位于最大工作能力情况下, 而大量的生产场合由于功率需求始终处于变动状态, 普遍采用的是低效的进出口阀门调节的方式, 也就是在输送流体的管道上利用改变阀门开度, 来调节泵的流量, 这种节流调节所带来的阻力损失占据了水泵富余扬程的绝大部分, 要把这部分阻力损失变为水轮机的动力来源, 也就是合理利用水泵的富余扬程。合理调整管道布局减少沿管程损失, 合理调整阀门开度, 降低节流调节的管路阻力, 使这部分阻力变为推动水轮机工作动力, 以水轮机取代电机作为风机动力源, 水轮机的工作动力来自系统的富余流量和富余扬程。改造后, 水泵提供的热水经过水轮机并带动其转动。水轮机的输出轴直接与风机相连, 进而带动风机旋转, 达到降温节能目的[5], 如图1所示为水动风机冷却塔的结构图, 水轮机的位置在布水系统的上部, 水流经水轮机以后的出水到布水的位差即0.5到1.0m水头[6]。

水轮机冷却塔优点:第一节能效果显著, 充分利用冷却塔系统的余压, 100%节能;第二噪音低, 可靠水动风机设计严谨, 结构合理, 运转平稳, 可靠性高, 彻底消除电机, 电控和减速机漏油漏电烧毁和损失故障, 为设备平稳安全行提供技术保障。水轮机的重量小于风机的电机、减速机、传动轴重量, 使冷却塔中心下移, 运行噪音小, 降低设备震动;第三冷却效果好:随着季节变化, 水动风机的转速随循环水流量的增减而增减, 风量也随之增减, 使冷却塔的汽水比稳定在最佳状态, 达到最佳冷却状态;第四可靠, 可在任何需防爆的环境下安全运行;第五经济, 因取消了电机和减速机, 使日常管理和维修费用降低到零。

3 某循环水系统改造内容

某循环水系统由用两座塔组成, 建议将某循环水系统风机E1#和E2#风机电机驱动改为水轮驱动, 另一组风机E3#和E4#不进行改造备用, 即一开一备。

4 某循环水系统改造可行性研究

某循环水系统实际运行过程中, 运行参数见下表。

4.1 冷却塔专用水轮机轴功率

(1) E1#和E2#塔流量分别为3000m3/h, 支管管径700mm, 则回水管支管流速:

(2) 冷却塔额定流量6000m3/h, 主管管径φ800mm则管内流速:

(3) 主管网压头损失计算

查《化工工艺设计手册》[7]可知:

止回阀阻力系数ζ=2

90°弯头阻力系数ζ=0.75

电动蝶阀, 开度20°阻力系数ζ=1.54

手动蝶阀, 开度0°阻力系数ζ=0.05

查《化工原理》[8]可知:

三通阻力系数ζ=1

液压止回阀2个, ζ1=22×2=4;90°弯头12个, ζ2=075×12=9;1#和3#泵出口蝶阀, 开度20度, ζ3=1.54×2=3.08;手动蝶阀2个, ξ4=0.05×2=0.1;三通1个, ζ5=1×1=1, 则主管总阻力系数:

主管网压头损失

(4) 1#管网压头损失计算

查《化工工艺设计手册》[7]可知:

90°弯头阻力系数ζ=0.75

手动蝶阀, 开度22.5°阻力系数ζ=1.54

1#回水管蝶阀1个, 开度22.5, ζ6=1.54;90°弯头2个, ζ7=0.75×2=1.5, 则主管总阻力系数:

1#管网压头损失为:

(5) 2#管网压头损失计算

查《化工工艺设计手册》[7]可知:

90°弯头阻力系数ζ=0.75

手动蝶阀, 开度22.5°阻力系数ζ=1.54

2#回水管蝶阀1个, 开度22.5, ζ8=1.54;90°弯头1个, ζ9=0.75, 则主管总阻力系数:

2#管网压头损失为:

(6) 1#回水管进冷却塔瞬间压头H4

已知1#和3#泵杨程为52m, 1#回水管进冷却塔距泵的垂直高度8m, 则

(7) 2#回水管进冷却塔瞬间压头H5

已知P1#和P2#泵杨程为52m, 2#回水管进冷却塔距泵的垂直高度8m, 则

(8) 1#水轮机轴功率

水轮机利用的富裕功率:

1#水轮机输出轴功率:

(9) 2#水轮机轴功率

水轮机利用的富裕功率:

2#水轮机输出轴功率:

4.2 风机叶轮实际轴功率

风机电机额定功率180Kw, 经现场测量电流150A, 有效因数为0.85, 得出电机实际输出功率为:

查《机械设计手册》第四卷:

电机效率η电机=0.94;

减速机效率η减速机=0.91;

传动轴效率η传动轴=0.98

B1#和B2#风机叶轮实际轴功率:

5 经济效益分析

5.1 风机节能效益

按一开一备方案改造后, 每台冷却塔流量3000m3/h, 风机电机实际输出功率为100.7Kw。

每天工作24h, 每年运行330d, 则两台风机节电量:电价按0.57元/kW, 风机节能效益:

V1=0.57×1595088=909200.16元≈90.92万元

5.2 风机改造投资成本

估计单台改造费用为864000元, 则两台风机改造费用:

V2=864000×2=1728000元≈172.8万元

5.3 投资回报期

水动风机冷却塔设计使用周期为10年, 根据初步计算, 预计两年收回投资费用。水动风机冷却塔设计使用周期, 合计产生经济利润727.36万元。

5 结论

(1) 按一开一备方案改造后, 将1#泵和2#泵出口阀开度调整为20°, 1#和2#水轮机输出轴功率分别为89.57kW、90.86kW, 且大于风机叶轮实际所需轴功率84.4kW, 此方案可行。此为, 可以通过调节1#2#泵出口蝶阀开度调节1#2#水轮机输出轴功率。

(2) 根据初步计算, 预计两年收回投资费用。水动风机冷却塔设计使用周期, 合计产生经济利润727.36万元。

参考文献

[1]宋之平, 王加璇.节能原理[M].北京:水利电力出版社, 1985.

[2]汉佩.冷却塔[M].北京:电力工业出版社, 1980.

[3]史佑吉.冷却塔运行与试验[M].北京:水利电力出版社, 1990.

[4]陈满华.代替冷却塔中风扇电动机的新型节能水轮机开发研究[D].硕士论文, 南京:河海大学, 2007.

[5]李波.水轮机技术在实际生产中的应用[J].甘肃冶金, 2010, 32 (4) :130-132.

[6]张飞狂.水动风机冷却塔的节能[J].工业用水与废水, 2004, 35 (1) :60-61.

[7]吴德荣.化工工艺设计手册 (第四版) 下册[M].北京:化学工艺出版社, 2009.64.

[8]王志魁.化工原理 (第二版) [M].北京:化学工艺出版社, 2004.

冷却塔节能改造 篇10

关键词：汽轮机,冷却塔,淋水装置,节能,循环水温度,真空,经济性

1 项目改造前的基本情况介绍

贵州华电大龙发电有限公司扩建2×300MW机组冷却塔设计为自然通风逆流式冷却塔, 1个塔换热面积为5000平方米。吸收了汽轮机低压缸排气的循环冷却水进入冷却塔中间的竖井, 上升道一定的高度后分配至各配水管, 在配水管底部安装有若干数量的喷嘴, 为了防止水流分配部均匀, 喷嘴的分配密度由中间到四周逐渐递增。这种配水机构虽然初步考虑了水流分配问题, 但是仍然存在严重配水不足问题:循环水在由中间竖井向四周流动时, 流速度逐渐减小, 中间原有的冷却塔喷淋装置 (喷头) 喷水孔大且是单层喷水, 喷淋水量大, 而塔边缘由于水压力低喷淋水量相对较小, 淋水分配非常不均匀 (中间区域淋水量大而外部边缘淋水量小) , 中间喷淋水相互混在一起后容易形成水柱导致换热效果差, 循环冷却水温度得不到充分冷却而影响机组真空。由于我公司地处黔东地区, 每年2~11月份环境温度高 (6~8月最高环境温达39℃) , 环境温度高导致循环冷却水温度升高, 而冷却塔原有的单层喷嘴 (最初设计安装) 喷水水柱大, 相邻水柱混在一起后容易造成较大水柱, 导致循环水得不到充分冷却换热, 冷却塔循环水进回水温差只有8℃左右, 严重影响机组真空 (而国产300MW机组冷却塔换热效果良好的进出水温差一般在10℃左右) , 本公司由于冷却塔换热效果差, 影响循环水温度约2℃。

2 理论分析

由于冷却塔中空气带走的热量QW应约等于循环水所释放的热量Q1, 在一个长时间稳定的运行工况中, 我们也可以近似的认为冷却塔的散热量QW等于凝汽器中低压缸排气的放热量Q2, 即有下式成立:

冷却塔中空气带走的热量可以用下式进行计算:

式中K为考虑了热传导, 对流和辐射的综合换热系数, F为换热面积:m2,

△tm为平均温压℃———即被冷却介质同冷却介质的温度差, 对于冷却塔来说, △tm为循环水进塔温度同塔内风温之差;冷却塔中空气带走的热量计算

式中:W为循环冷却水量m3;PW为冷却水密度kg/m3;Cp为循环水的比热KJ/ (kg·℃) ;t1为循环水进塔温度℃;t2为循环水出塔温度℃

汽轮机低压缸排气释放除的热量计算公司为:

We为汽轮机低压缸排气量kg/h;He为汽轮机低压缸排气焓kj/kg;Hc为凝结水焓kj/kg

根据式 (1) , 可以推出下面的关系式:

假设汽轮机排气为干饱和蒸汽, 凝结水的过冷度为0℃, 可以得出下面的式子:

根据 (5) 和 (6) , 推出下面的关系式:

即:R=[ (KF△tm) /We]F (8)

对于同一台冷却塔, 综合换热系数K应该为恒定值, 平均温压△tm与不同地区和不同季节有关, 对于一个长时间稳定的工况来说, We也应该约为恒定值。因此, 冷却塔的换热效果的好坏取决于换热面积F。如果我们把冷却塔的淋水看为一条一条的连续水柱, 则每一条水柱的换热面积F1应当为该水柱的外表面积。因此, 如果能调整冷却塔的淋水密度, 更换全塔喷淋装置, 按内外区流量系数控制进行安装, 同时使水流分配更均匀, 就能够大大提高冷却塔的散热量, 同时使汽轮机低压缸排气凝结所产生的汽化潜热R以 (KF△tm) /We的倍数增长, 由于汽化潜热R随着干饱和蒸汽温度t C降低而增大。因此, 最终我们可以得出以下结论:

对于一台选定的机组, 在一个长时间稳定的运行工况中, 增大冷却塔的淋水面积就能够增大冷却塔的散热量Q, 降低循环水温度, 从而导致汽轮机的排气温度t C降低, 对应的排气压力降低, 即凝汽器真空得到提高。

3 项目采用节能技术措施

引进东台市德发冷却设备有限公司冷却塔新型喷淋装置, 根据流量系数在冷却塔中间区域更换安装新型喷淋装置 (三层喷水盘) , 在冷却塔外缘安装散水器, 并根据冷却塔水流分布情况安装布水调节器, 调整淋水密度, 实现冷却塔水流自内向外逐级自动分配, 在冷却塔外部边缘也能够有充足的水流, 提高冷却塔进风口的水流冷却面积。最大限度的保证冷却塔配水均匀, 增加同等淋水量换热面积, 使水塔换热效果得到改善, 降低冷却塔出水温度, 提高机组真空, 降低供电煤耗达到节能降耗的目的。

4 本项目改造后效益计算

参照国内同类机组有关数据, 凝汽器真空在最佳真空以下时, 背压每降低1 k Pa, 发电标煤耗将降低2.15g/k W·h左右。改造后, 按凝汽器背压降低0.91 k Pa, 单机年发电量20亿k W·h计算, 可节约标煤约3913吨 (节约标煤量=真空度提高带来的煤耗下降值×发电量=真空度每提高1%带来的煤耗下降量×真空度提高值×发电量=2.15×10-6×0.91×20×108=3913吨) , 按标煤市价612元/吨计算, 单机每年可节约购煤费用约239.48万元。

综上所述, 1#、2#机冷却塔淋水装置改造后年共节约标煤约7826吨, 购煤费用约478.95万元。

5 数据测量监测方法

由于冷却塔喷淋装置改造是在机组运行情况下带水改造, 改造前利用标准大气压力表记录当时大气压力;环境温度记录利用热工标准温度计;改造前负荷、凝汽器循环水进水温度、凝汽器循环水出水温度、真空等参数记录取自DCS数据采集;改造后选择相同环境温度、大气压力条件下, 选择机组与改造前同工况的情况进行参数记录;真空变化量对煤耗的影响参照《N300机组主要参数对供电煤耗率的影响计算汇总表》;计算方法:利用改造前后的参数记录 (相同的环境温度、大气压力及同工况下的真空变化) , 根据真空变化对煤耗的影响量计算得出。

参考文献

冷却塔节能改造 篇11

1 循环水系统介绍

工业生产过程中, 往往会产生在量热量, 使生产设备或产品 (汽体或液体) 温度升高, 必须及时冷却, 以免影响生产的正常进行和产品质量。水是吸收和传递热量的良好介质, 常用来冷却生产设备和产品。为了重复利用吸热后的水以节约水资源, 常采用循环冷却水系统, 如图1所示。

冷水池中的水通过水泵送至生产换热设备, 水温升高后利用余压流入冷却塔, 在冷却塔内利用风机所产生的空气与水对流接触后, 使水温下降。

2 机械通风冷却塔的节能方法及特点

机械通风冷却塔是以电机驱动轴流风机叶片转动, 并使空气从进风口抽入与热水对流换热, 来达到降低水温的效果。具有冷却效果好, 效率高的特点, 但因风机需电机驱动, 消耗大量的电能。为节约风机电耗, 机械通风冷却塔有以下几种方法:

2.1 调速电机

(1) 根据春、夏、秋、冬季节对冷却塔需求风量的不同, 设计高、中、低3档可调速的电机。虽能起到一部份节能效果, 但因3档调速不能充分适应冷却塔在不同季节对风量的要求。

(2) 根据季节和生产负荷的不同, 采用变频调速或永磁调速装置调节电机的转速。该种方法机呼可以实现无极调速, 可达到较好的节能效果。但变频器和永磁调速在运行过程中均有一部份效率损耗。

2.2 水动风机冷却塔

在循环水系统管路设计时, 因多方面因素考滤, 水泵扬程比管路实际所需扬程大, 造成系统存在一定的富余水头。通过利用这部份富余水头来推动水轮机转动, 从而带动风机旋转。这种采用“纯水轮机机驱动”的方法, 省去了电机, 达到节能的目的。

但因每个循环水系统在设计、使用过程中富余水头均不同。富余水头充足的循环水系统一般可通过安装水轮机来代替电机驱动风机, 使回水富余水头实现充分利用, 达到节能的目的;而富余水头不足的循环水系统则因无法达到风机设计转速而白白浪费。

3“水-电混合技术”的介绍

冷却塔的“水-电混合技术”是利用循环水系统中的富余回水能量驱动“高效水轮机”转动并通过“双输动力入齿轮箱”带动冷却塔风扇转动, 从而取代传统冷却塔的电机;在系统富余水头不足或需增加冷却塔风扇转速以提高冷却塔降温效果时, 通过监测控制软件自动启动辅助电机, 与水轮机共同驱动风扇转动, 确保系统换热效果。

辅助电机采用与原冷却塔功率相同的电机, 并配有变频调速装置, 可在水轮机维护时单独驱动冷却塔风机且风机转速可达到原转速。能实现“单独水轮机驱动”、“单独电机驱动”和“水-电混合动力驱动”, 确保系统的换热效果, 给系统的安全运行提供保障。

“纯水轮机驱动”与“水-电混合驱动”的区别:

3.1 系统富余水头

纯水轮机驱动:循环水系统均存在一定的富余水头, 纯水轮机驱动需要充足的富余水头, 在富余水头充足的系统中可达到100%节电, 实现冷却塔无电化运行。但目前许多循环水系统中所存在的富余水头均不足, 如采用纯水轮机驱动替代原电机驱动, 则会造成风机无法达到原转速, 从而影响设备的换热效果, 甚至影响生产。

水-电混合驱动:可对系统中的富余水头进行充分利用, 在富余水头充足时实现100%节电, 在富余水头不足时可水轮机和电机同时驱动, 以达到要求的风机转速及风量。可实现“单独水轮机驱动”、“单独电机驱动”和“水-电混合动力驱动”三种方式运行。

3.2 水轮机及减速器

纯水轮机驱动:纯水轮机驱动一般采用混流式水轮机, 安装于冷却塔风筒内, 位于风叶下方, 减速器立式安装于水轮机上部。在运行过程中因混流式水轮机体积大, 对冷却塔的通风存在影响, 且减速器的下油封极易造成漏油, 造成减速器的损坏, 使冷却塔无法运行, 并对循环水水质造成污染。

水-电混合驱动:水-电混合驱动采用贯流式水轮机或将混流式水轮机立式安装, 水轮机安装于风筒外, 采用双动力输入减速器替代原减速器卧式安装与风叶下方。在运行过程中对冷却塔的风通不存在影响, 且因水轮机和电机的输入端均水平设计在减速器中间, 无漏油隐患。减速器安装有机械机油泵, 对轴承进行润滑和降温, 增加轴承的使用寿命。

4 项目应用

4.1 项目情况

某企业循环水系统有560k W循环水泵3台, 将冷水供往各生产设备进行热交换, 换热后的热水通过3座水处理量为2000m3/h的冷却塔降温冷却, 冷却塔风机配套电机功率为55k W。经过杭州福鼎节能科技服务有限公司现场测试水泵常年2开1备运行, 其中一台装有变频调速装置, 且运行时循环水泵进出口阀门全开, 为保证末端设备的压力要求和换热效果, 系统通过调节冷却塔上塔阀门开度来控制系统压力。通过对测试数据分析, 循环水泵在高效区内运行, 运行方式和控制方法较为合理;但因冷却塔上塔阀门未全开, 导致循环水系统回水存在背压现象, 造成了回水富余水头浪费;且冷却塔风机配套电机为定速电机, 无法在季节变化时对风机转速进行调节, 存在季节性无效能耗浪费现象。

4.2 改造方案

通过对循环水系统富余水头进行计算, 发现该水系统回水富余水头不足, 改造后无法实现3座冷却塔在风机全速运行时100%节电。为确保系统的安全生产, 在不改变系统运行模式和工艺参数、不增加水泵能耗的前提下对系统富余水头进行充分利用, 采用“水-电混合技术”可对全部3座冷却塔进行节能改造。主要改造方法如下:

(1) 因冷却塔无备用, 利用系统年终大修时对冷却塔上水管进行改造, 在原进水管上增设旁通阀门、水轮机进回水阀门及接口。

(2) 拆除原单动力输入减速器, 安装双动力输入减速器、水轮机和辅助电机 (辅助电机采用原电机代替) 。安装水轮机支撑支架, 对接上水管道和回水管道。

(3) 安装变频调速装置和自动控制系统, 通过实测监测供回水温差, 来控制辅助电机的开启和转速。

(4) 在原3台电机的控制柜来安装电度表和计时器, 计量改造前、后的风机电机耗电量。

4.3 改造效果

通“水-电混合技术”对冷却塔进行改造, 改造前、后对比如表1~2。

从表1可看出, 改造前后水泵和冷却塔的运行模式、系统供水总管压力、供水总管压力、运行流量均保持不变, 水泵能耗没有增加, 且在风机全速运行时转速反而比改造前高, 降温效果优于改造前。

从表2可知, 改造后, 在夏季风机全速运行时节电率达70%, 在其它季节辅助电机可视降温效果变频运行或不启动, 最高节电率甚至可达100%。按每年运行8640h计算, 改造后每年其可节约用电90.7万度以上, 解决了因富余水头不足而无法进行水轮机改造的问题, 节电效果和节电收益非常可观。

5 结束语

“水-电混合技术”是一种新型的机械通风冷却塔节能改造技术。改造后系统各供水参数保持不变, 不增加水泵等其余设备的能耗, 解决了众多因富余水头不足而无法改造的问题, 具有安全可靠、修护方便等优点, 目前已在多个企业得到实际应用。该项技术的应用与推广, 为工况企业冷却塔高能耗问题提供了一个新的解决方法。

摘要：冷却塔风机耗电是循环水系统的主要能耗之一。通过对循环水系统设计富余水头进行充分利用, 解决因富余水头不足而导致能耗浪费现象, 对冷却塔风机进行“水-电混合”驱动改造 (即:采用水轮机驱动的同时, 能量不足部份采用辅助电机补足) , 且可实现“单独水轮机驱动”、“单独电机驱动”和“水-电混合动力驱动”三种驱动模式, 给系统的安全运行提供保障。

关键词：循环水,冷却塔,水-电混合驱动,节能

参考文献

[1]严煦世, 范瑾补.给水工程.中国建筑工业出版社, 2007.

[2]朱月海, 朱江.循环冷却水.中国建筑工业出版社, 2008.