冷卻水循環(huán)系統(tǒng)應用流體高效節(jié)能技術效果明顯

  針對水泥生產(chǎn)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)存在效率低、能耗大等問題，本文通過對流體輸送高效節(jié)能技術應用的分析和探討，證明該技術非常適合循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造，優(yōu)于變頻節(jié)能技術。通過提高泵組運行效率，節(jié)電率達到55%以上，具有可靠性強、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點。

  0 前 言

  傳統(tǒng)的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)在實際工作時其狀態(tài)點偏離最佳工況點，產(chǎn)生較大的無效阻力，存在著效率低、能耗大等問題。流體輸送高效節(jié)能技術是一種系統(tǒng)糾偏優(yōu)化技術，它具有將現(xiàn)已嚴重偏離最佳工況點的系統(tǒng)工況恢復到最佳的工況點工作。通過流體輸送高效節(jié)能技術在筆者公司的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的實際應用對比，證明該技術更加適合于冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能改造，優(yōu)于變頻節(jié)能技術。

  1 問題的提出

  1.1 我國目前的能源現(xiàn)狀和政策要求

  我國是個能源消耗大國，近幾年不斷地制定了節(jié)能、減排的政策并在節(jié)能、減排方面逐漸加大了政策激勵的力度，倡導國內各個企業(yè)、行業(yè)通過“四新”技術來進行有效的節(jié)能改造，逐步提高能源的利用率。

  1.2 企業(yè)經(jīng)濟效益的要求

  目前，筆者公司生產(chǎn)車間的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)方面存在能耗大、工作效率低等問題，如果在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)探索、研究和應用流體輸送高效節(jié)能技術，使系統(tǒng)效率得到提高，使水泵工作在最佳工況點運行，將會減少大量的無效能耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

  1.3 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及原因分析

  1.3.1 技改前狀況

  技改前循環(huán)水系統(tǒng)的運行模式：3臺110KW冷卻水泵+末端冷卻設備（兩用一備），屬于開式回路機械循環(huán)系統(tǒng)。在標準的工況下，來自冷水池冷卻水經(jīng)水泵后送至系統(tǒng)換熱，在換熱后被回送到冷卻塔中換熱冷卻，如此循環(huán)往復，冷卻水的損耗由供水系統(tǒng)來補給，年運行時間：350天。

  1.3.2原因分析

  冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由于在工作的過程中偏離最佳的工況點，管網(wǎng)無效阻力很大，設備效率低。通過對技改前冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行的深入研究，又參考了流體輸送高效節(jié)能技術的檢測資料，最后結合系統(tǒng)的工藝特性分析得出：

  （1）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在工作過程中，水泵偏離了設計的最高效率工況點運行，泵機組運行效率偏低；

  （2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在設備工作過程中，系統(tǒng)內無效管阻大，設備的無效能耗大，這也是造成循環(huán)系統(tǒng)效率低、能耗高的重要原因；

  （3）冷卻水系統(tǒng)的能量利用率低，而且系統(tǒng)能量利用效率偏低，這些因素也都在不同程度上增加了系統(tǒng)運行的能耗。

  2  流體輸送高效節(jié)能技術

  2.1  技術簡介

  流體輸送高效節(jié)能技術，是一種系統(tǒng)糾偏技術。它的技術核心為：針對工礦企業(yè)流體輸送系統(tǒng)普遍存在的低效率、高能耗等狀況，按照最佳工況運行的原則，采集系統(tǒng)各項運行的數(shù)據(jù)，利用“CFD”數(shù)據(jù)模擬技術，建立專業(yè)的水力數(shù)學模型以及參數(shù)采集標準，對系統(tǒng)進行分析、診斷，來準確找到最佳的工況點，使泵送設備和管路系統(tǒng)匹配，然后通過整改不利因素，按最佳運行工況的參數(shù)定做高效節(jié)能泵來替換目前處于不利工況、低效運行的水泵，做到消除因系統(tǒng)配置不合理而引起的高能耗情況，實行標本兼治，達到最佳的節(jié)能效果。

  在流體輸送系統(tǒng)中，泵類機械通常是與特定的管路相連，其工作狀態(tài)點取決于泵類機械的性能曲線和管路的特性曲線（如圖1所示）。如果泵類機械的設計點偏離了實際工作的狀態(tài)點，則系統(tǒng)的運行工況也將偏離設計工況。在圖2中，曲線I為管路特性曲線，流量Qa是系統(tǒng)的設計流量，在此流量下，管路阻力為Ha，也就是水泵的揚程為Ha，應選取圖中A點所示的流量和揚程。但是如果實際選用了額定流量為Qa，揚程為Hc的水泵的話，則水泵的工作點將會移至圖中的B點，這時系統(tǒng)中的水流量將會大于設計流量Qa，達到Qb，由于流量的增大，水泵的運行功率也會隨之增大，使得水泵的能耗大大增多。同時，由于水泵的額定流量為Qa，因此可以看出水泵實際運行在A點時的工作效率是最高的，如果工況點偏移至圖中的B點，從圖2的效率曲線圖中我們可以看出，水泵的工作效率將會急劇下降，使能源消耗很大，工作效率也會大大降低。

  通過分析，泵類流體輸送設備具有上圖中所描述的特性，因此泵類流體輸送設備的設計中有唯一的最佳運行工況點，在該點下運行時運行效率達到最高，也就是最佳節(jié)能點。

  2.2 流體輸送技術與變頻節(jié)能技術的對比分析

  表1  流體輸送技術與變頻節(jié)能技術的比較

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  3   實施方法

  3.1 技改的內容

  （1）采用量身定做的3臺WKRL200-55型高效節(jié)能泵替換原使用的250-B01 110型水泵，水泵電機功率由原來的90kW減小為55kW。

  （2）對生產(chǎn)車間冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進水管路進行一定的局部調整。在水泵進水管道上新增一真空引流罐以及相應的補水裝置、流量、壓力儀表。

  3.2具體實施步驟

  （1）在控制柜內安裝計量用電能表及運行累時器。在水泵運行、累時器得電的情況下，累時器開始累積計時，水泵停機則累時器停電，則停止計時，再送電又從原來的累積時間起繼續(xù)累積計時。電能表型號：DTS866三相四線電子式,3×1.5（6）A；穿心式電流互感器型號：LMZ1-250/5，精度：0.5級，穿心匝數(shù)1，累時器型號；HB48L，累計計時數(shù)：99999h，每臺水泵一套；

  （2）在拆除原有水泵前，關閉暫不運行的備用水泵的進出口閥門，按順序逐步拆除原有備用水泵，保證在技改過程中不影響系統(tǒng)生產(chǎn)的正常運行；

  （3）按照施工圖安裝尺寸來安裝高效節(jié)能泵，連接節(jié)能泵的進出口處需局部更換法蘭、短管材的部件；

  （4）裝真空引流罐，對出口截止閥DN250進行更換；

  （5）對電氣控制柜內電氣保護部分做相應的調整或更換。管路系統(tǒng)圖見圖3。

  4  應用效果

  目前，流體輸送高效節(jié)能技術在筆者公司應用后，通過對技改前后耗電數(shù)據(jù)的測試、統(tǒng)計分析，效果顯著。

  4.1 技改前后運行參數(shù)見表2

  4.2 技改前后循環(huán)水系統(tǒng)耗電指標（見表3、表4）

  通過對技改前后耗電指標的分析，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)小時耗電由技改前的197.85kW下降為技改后的74.31kW，系統(tǒng)技改的節(jié)電率達62.4%。技改后年用電量由166.2萬度降低至62.4萬度（年運行時間按8400小時），每年可節(jié)省用電103.8萬度，節(jié)約電費57萬元，相當于節(jié)約標準煤約363.3噸/年，減少二氧化碳排放約951.8噸/年，經(jīng)濟效益和社會效益都十分顯著。

  5 結束語

  流體輸送高效節(jié)能技術在筆者公司實際應用后具有可靠性強、節(jié)能效果顯著、經(jīng)濟實用等優(yōu)點。同時，該項技術實施簡便，在實際的施工過程中不會影響企業(yè)的生產(chǎn)以及系統(tǒng)設備的正常運行，是值得大力提倡和推廣應用的現(xiàn)代化新型節(jié)能技術。