循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能

1、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能意見工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)處理工藝裝置熱負荷不可 或缺的重要公用工程裝置， 能源消耗可占企業(yè)總量的 10%-40% ，常用 的循環(huán)水系統(tǒng)為敞開式冷卻水系統(tǒng)。敞開式冷卻水系統(tǒng)冷卻水由循環(huán)泵送入系統(tǒng)中各換熱器， 以冷卻 工藝熱介質(zhì)，冷卻水本身溫度升高，變成熱水，此循環(huán)熱水被送往冷卻 塔頂部，由布水管道噴淋到塔內(nèi)填料上，空氣則由塔底百頁窗空隙中進 入塔內(nèi)，并被塔頂風葉或其它抽吸力抽吸上升，與落下的水滴和填料上 的水膜相遇進行熱交換，水滴和水膜則在下降過程中逐漸變冷， 水的冷 卻過程是通過水滴或水膜的水氣界面間發(fā)生。 熱水與空氣之間發(fā)生兩 種傳熱作用，一是蒸發(fā)傳熱，帶走的熱

2、量約占傳熱量的 75%-80% ，二 是接觸傳熱，帶走顯熱約占總傳熱量的 20%-25% 。為了加大接觸的比 表面積，一般是借助于填料的作用。 根據(jù)空氣進入塔內(nèi)情況分為自然抽 風和機械通風兩大類， 機械通風類均是在近塔項的風筒口設電動機械風 機實現(xiàn)機械抽風工藝。 保證系統(tǒng)處于合理經(jīng)濟的運行狀態(tài)對于降低企業(yè) 能源消耗、節(jié)能減排的意義重大。循環(huán)水系統(tǒng)常規(guī)節(jié)能節(jié)水措施有：一是加強循環(huán)水質(zhì)日常管理， 如改進配方以減少腐蝕及結(jié)垢，改進循環(huán)水系統(tǒng)的補水、加藥、排污管 理模式，以保障水冷器冷換效果、避免因換熱效率低不得已增開水泵、 風機等耗能現(xiàn)象， ；二是進行結(jié)構(gòu)改進，如冷卻效果差的冷卻塔進行改 型，或塔內(nèi)

3、構(gòu)件改用換熱效率高、風阻小的填料及新型擋水板等，以上 措施能節(jié)約工業(yè)水及部分蒸汽消耗（工藝側(cè)） ，但對于循環(huán)水系統(tǒng)的總能耗影響不大近年來，研究發(fā)現(xiàn)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)水泵耗電能方面存在較大的浪廢現(xiàn)象，一方面設計系統(tǒng)及后期運行階段，輸水泵的設計或?qū)嶋H壓力遠高 于系統(tǒng)正常需求；另一方面因部分循環(huán)水系統(tǒng)用戶（水冷器）定置位置 較高，造成系統(tǒng)供水壓力較高，回水壓力富袷能量較大。如能正確核算 循環(huán)水系統(tǒng)需電量、充分利用輸水泵的動能，或針對系統(tǒng)狀況，充分利 用回水富裕動能，對循環(huán)水單位電力消耗等指標的有效下降、系統(tǒng)能耗 的有效降低有較大意義。經(jīng)理論論證及實踐經(jīng)驗表明：對工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，先進行水 泵改造以降低

4、循環(huán)水送水揚程， 在此基礎(chǔ)上若回水系統(tǒng)仍有一定的富余 能量，則進行水輪機替代電機等方式節(jié)能改造， 是較為理想的節(jié)能途徑。21 循環(huán)水泵優(yōu)化工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的冷換熱備位差高低叁差不齊， 而在循環(huán)水泵 的揚程設計中，為確保冷換熱備的用水需求， 一般水泵會設計有高于實 際需求約 30%左右的富裕水頭。 因此在循環(huán)水系統(tǒng)中， 水泵出口閥或冷 卻塔上水閥關(guān)閉現(xiàn)象層出不窮， 該現(xiàn)場存在并不是人們通常理解的進行 涼水塔系統(tǒng)切換或壓力平衡需求，更主要是消耗部分回水動能， 以免回 水壓力過高沖壞噴嘴或填料的因素。在進行循環(huán)水泵降低揚程改造設計中， 要將最高水位點和最大換熱 器損失定位系統(tǒng)最不利點進行計算和校核

5、，同時為保證系統(tǒng)的安全生 產(chǎn)，一般建議保留 5-15% 的安全裕量，對循環(huán)水泵進行優(yōu)化改造。目前，比較常用的水泵節(jié)能優(yōu)化方法有變頻、整體更換高效水泵、高效葉輪更新、切削葉輪、進行關(guān)鍵配件改造等。實際操作中，應從投資、改造時間、改造效果多方面比較，如果條件允許，運行周期長的水 泵建議優(yōu)先采用更體更換高效泵，其次是進行三元流葉輪更新等形式。2 2 水輪風機改造在完成了循環(huán)水泵的節(jié)能改造后， 若回水富余的動能提供一定的功 率要求，驅(qū)動水輪機帶動冷卻塔風機產(chǎn)生滿足生產(chǎn)需求的風量， 則可進 行水輪風機替代電動風機改造。循環(huán)水系統(tǒng)中水輪機的工作過程：循環(huán)水系統(tǒng)回水由水輪機進水 口進入切擊葉輪，使葉輪帶動葉

6、片旋轉(zhuǎn)，水流在出水區(qū)域緩釋，最后經(jīng) 出水口流出，流至下接的布水管中。水由布水管分配后經(jīng)噴嘴流出，經(jīng) 填料等區(qū)域與空氣換熱后匯入集水池。水輪機主要工作部件是葉輪，葉 輪接受了流體的能量后進行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)葉片之間水流有自由表面，轉(zhuǎn)輪 前后水流壓差是主要動能。水輪機按工作原理可分為沖擊式水輪機和反擊式水輪機兩大類。 沖 擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力不 變，主要是動能的轉(zhuǎn)換；其主要分為水斗式、斜擊式和雙擊式等，沖擊 式水輪機工作效率較低，應用效果不佳。反擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過 程中水流的壓力能和動能均有改變，但主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)輪主要 利

7、用轉(zhuǎn)輪前后的壓差，其主要分為軸流式、混流式、斜流式等，現(xiàn)在用 于冷卻塔改造的水輪機基本上為混流式?；炝魇剿啓C效率較高，最佳 工作點效率達到 95% ，但要達到其最高效率點工作比較難， 只有當水流 滿足無撞擊進口和法向出口條件時，水輪機的效率最高。因此對于不同 的冷卻塔特定的流量和水頭， 要根據(jù)實際運行情況選擇最優(yōu)轉(zhuǎn)速和風機 的轉(zhuǎn)速，選擇合適的減速比這樣才能保證水輪機在最優(yōu)情況下工作，效 率最高，改造效果最好，如果偏離最優(yōu)工作狀態(tài)較多，水輪機的效率都 會下降很多。3.2 水輪機的動力分析水輪機的工作參數(shù)主要有：壓力 H( m )；流量 Q(m 3 h 或 m 3/ s );出力P (kW);效率n (%)；轉(zhuǎn)速n ( r/ min )；水流速度 V( m/s );水的密度 y水輪機進口到出口壓力損失 Ah; 丫值為1000kg /m3 或 9810N / m 3 等。水輪機的出力 P 計算式為：P = Pn9.81QH" t (k