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

  針對(duì)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(duì)流體輸送高效節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的分析和探討，證明該技術(shù)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(shù)。通過提高泵組運(yùn)行效率，節(jié)電率達(dá)到55%以上，具有可靠性強(qiáng)、節(jié)能效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。

  0 前 言

  傳統(tǒng)的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)在實(shí)際工作時(shí)其狀態(tài)點(diǎn)偏離最佳工況點(diǎn)，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(shù)是一種系統(tǒng)糾偏優(yōu)化技術(shù)，它具有將現(xiàn)已嚴(yán)重偏離最佳工況點(diǎn)的系統(tǒng)工況恢復(fù)到最佳的工況點(diǎn)工作。通過流體輸送高效節(jié)能技術(shù)在筆者公司的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用對(duì)比，證明該技術(shù)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(shù)。

  1 問題的提出

  1.1 我國(guó)目前的能源現(xiàn)狀和政策要求

  我國(guó)是個(gè)能源消耗大國(guó)，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(lì)的力度，倡導(dǎo)國(guó)內(nèi)各個(gè)企業(yè)、行業(yè)通過“四新”技術(shù)來進(jìn)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(jì)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(yīng)用流體輸送高效節(jié)能技術(shù)，使系統(tǒng)效率得到提高，使水泵工作在最佳工況點(diǎn)運(yùn)行，將會(huì)減少大量的無效能耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)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(yùn)行模式：3臺(tái)110KW冷卻水泵+末端冷卻設(shè)備（兩用一備），屬于開式回路機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)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(fù)，冷卻水的損耗由供水系統(tǒng)來補(bǔ)給，年運(yùn)行時(shí)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(diǎn)，管網(wǎng)無效阻力很大，設(shè)備效率低。通過對(duì)技改前冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行的深入研究，又參考了流體輸送高效節(jié)能技術(shù)的檢測(cè)資料，最后結(jié)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(shè)計(jì)的最高效率工況點(diǎn)運(yùn)行，泵機(jī)組運(yùn)行效率偏低；

  （2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)在設(shè)備工作過程中，系統(tǒng)內(nèi)無效管阻大，設(shè)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(yùn)行的能耗。

  2  流體輸送高效節(jié)能技術(shù)

  2.1  技術(shù)簡(jiǎn)介

  流體輸送高效節(jié)能技術(shù)，是一種系統(tǒng)糾偏技術(shù)。它的技術(shù)核心為：針對(duì)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(yùn)行的原則，采集系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，利用“CFD”數(shù)據(jù)模擬技術(shù)，建立專業(yè)的水力數(shù)學(xué)模型以及參數(shù)采集標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析、診斷，來準(zhǔn)確找到最佳的工況點(diǎn)，使泵送設(shè)備和管路系統(tǒng)匹配，然后通過整改不利因素，按最佳運(yùn)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(yùn)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(shí)行標(biāo)本兼治，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

  在流體輸送系統(tǒng)中，泵類機(jī)械通常是與特定的管路相連，其工作狀態(tài)點(diǎn)取決于泵類機(jī)械的性能曲線和管路的特性曲線（如圖1所示）。如果泵類機(jī)械的設(shè)計(jì)點(diǎn)偏離了實(shí)際工作的狀態(tài)點(diǎn)，則系統(tǒng)的運(yùn)行工況也將偏離設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)流量，在此流量下，管路阻力為Ha，也就是水泵的揚(yáng)程為Ha，應(yīng)選取圖中A點(diǎn)所示的流量和揚(yáng)程。但是如果實(shí)際選用了額定流量為Qa，揚(yáng)程為Hc的水泵的話，則水泵的工作點(diǎn)將會(huì)移至圖中的B點(diǎn)，這時(shí)系統(tǒng)中的水流量將會(huì)大于設(shè)計(jì)流量Qa，達(dá)到Qb，由于流量的增大，水泵的運(yùn)行功率也會(huì)隨之增大，使得水泵的能耗大大增多。同時(shí)，由于水泵的額定流量為Qa，因此可以看出水泵實(shí)際運(yùn)行在A點(diǎn)時(shí)的工作效率是最高的，如果工況點(diǎn)偏移至圖中的B點(diǎn)，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(huì)急劇下降，使能源消耗很大，工作效率也會(huì)大大降低。

  通過分析，泵類流體輸送設(shè)備具有上圖中所描述的特性，因此泵類流體輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)中有唯一的最佳運(yùn)行工況點(diǎn)，在該點(diǎn)下運(yùn)行時(shí)運(yùn)行效率達(dá)到最高，也就是最佳節(jié)能點(diǎn)。

  2.2 流體輸送技術(shù)與變頻節(jié)能技術(shù)的對(duì)比分析

  表1  流體輸送技術(shù)與變頻節(jié)能技術(shù)的比較

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  3   實(shí)施方法

  3.1 技改的內(nèi)容

  （1）采用量身定做的3臺(tái)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(jī)功率由原來的90kW減小為55kW。

  （2）對(duì)生產(chǎn)車間冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)水管路進(jìn)行一定的局部調(diào)整。在水泵進(jìn)水管道上新增一真空引流罐以及相應(yīng)的補(bǔ)水裝置、流量、壓力儀表。

  3.2具體實(shí)施步驟

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

  （2）在拆除原有水泵前，關(guān)閉暫不運(yùn)行的備用水泵的進(jìn)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(yùn)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(jìn)出口處需局部更換法蘭、短管材的部件；

  （4）裝真空引流罐，對(duì)出口截止閥DN250進(jìn)行更換；

  （5）對(duì)電氣控制柜內(nèi)電氣保護(hù)部分做相應(yīng)的調(diào)整或更換。管路系統(tǒng)圖見圖3。

  4  應(yīng)用效果

  目前，流體輸送高效節(jié)能技術(shù)在筆者公司應(yīng)用后，通過對(duì)技改前后耗電數(shù)據(jù)的測(cè)試、統(tǒng)計(jì)分析，效果顯著。

  4.1 技改前后運(yùn)行參數(shù)見表2

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

  通過對(duì)技改前后耗電指標(biāo)的分析，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)小時(shí)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(dá)62.4%。技改后年用電量由166.2萬度降低至62.4萬度（年運(yùn)行時(shí)間按8400小時(shí)），每年可節(jié)省用電103.8萬度，節(jié)約電費(fèi)57萬元，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約363.3噸/年，減少二氧化碳排放約951.8噸/年，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都十分顯著。

  5 結(jié)束語

  流體輸送高效節(jié)能技術(shù)在筆者公司實(shí)際應(yīng)用后具有可靠性強(qiáng)、節(jié)能效果顯著、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)實(shí)施簡(jiǎn)便，在實(shí)際的施工過程中不會(huì)影響企業(yè)的生產(chǎn)以及系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行，是值得大力提倡和推廣應(yīng)用的現(xiàn)代化新型節(jié)能技術(shù)。