無風冷卻塔綜合運行能耗

無風冷卻塔綜合運行能耗分析摘要：無風冷卻塔與機械通風冷卻塔相比，噪聲小，節(jié)省了風機電機的能耗，但無風機冷卻塔比機械通風冷卻塔的進塔壓力高0.10Mpa左右，需要水泵提供更多的能量，與節(jié)省掉的風機電機能耗相比之后，才能確定是否節(jié)能，不能簡單地把要冷卻塔的進塔水壓差折算成無風機冷卻塔的增加能耗，這是不準確的。

關(guān)鍵字：無風機冷卻塔機械通風冷卻塔水泵綜合能耗0概述冷卻塔通過汽水交換把熱量帶入大氣中，是循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。無風機冷卻塔（亦稱噴霧通風冷卻塔、“免風機電機”水力取風冷卻塔等）由風筒、收水器、塔體淋水篩網(wǎng)、噴霧裝置、進風百葉窗和集水盆組成。無風機冷卻塔噴霧裝置是一種射流元件，它取代了傳統(tǒng)冷卻塔的填料和風機，噴霧裝置由旋流霧化噴頭、風葉、密封轉(zhuǎn)動機構(gòu)三大部分組成，利用液壓驅(qū)動。低壓液流通過旋流霧化噴頭形成霧化，噴霧流的反作用推動密封傳動機構(gòu)和風葉作反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生由下部吹向霧流的風力，氣水比可達1.0~1.3。霧化水滴與進塔空氣在霧化狀態(tài)下進行熱交換，達到預(yù)期的降溫效果。從原理上，無風機冷卻塔不需要填料和風機，節(jié)省了風機的電耗，但綜合運行電耗仍需進一步測試計算，才能確定無風機冷卻塔在何種情況下節(jié)約能量。要確定系統(tǒng)的綜合電耗，必須對循環(huán)冷卻卻水系統(tǒng)涉及到的要素進行逐項分析，比如水泵的選型、水泵電機電耗、冷卻塔的放置位置及風機電耗、空調(diào)機組的壓力損失、循環(huán)冷卻水管道及閥門的壓力損失等。通常機械通風冷卻塔進塔壓力要求一般在0.05MPa（個別塔型達0.10MPa），無風機冷卻塔進塔壓力要求約0.15MPa左右，就會比機械通風冷卻塔高0.10MPa，對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總的能耗而言，要以系統(tǒng)為基礎(chǔ)綜合各方面的因素進行電能消耗比較。1冷卻塔的位置及循環(huán)冷卻水管道的壓力損失冷卻塔設(shè)定放在建筑物的裙房屋面上，循環(huán)冷卻水管道總長按70m計算，管道局部損失按沿途損失的30%計算。為了減少管道的損失，建議管徑≥DN200，V＜2.0m/s；DN100~150，V＜1.50m/s。管道計算流量以冷卻塔的循環(huán)水量為準。以下是不同流量的循環(huán)冷卻水管道的流速、配管尺寸及管道損失等，見表1。表1循環(huán)冷卻水管道的流速、配管尺寸及管道損失流量（m3/h）75100150200300400管徑（mm）150150200200250300流速（m/s）1.241.651.371.821.671.52管損（m）1.803.201.492.651.641.06續(xù)表1循環(huán)冷卻水管道的流速、配管尺寸及管道損失流量（m3/hh）5006007009001000管徑（mm）300350350400400流速（m/s）1.901.671.951.932.15管損（m）1.661.031.411.171.45實際以計算數(shù)據(jù)為準，建議總管損小于或等于0.05MPa，以節(jié)約能耗。2機械通風冷卻塔配套功率的確定機械通風冷卻塔風機電機功率參考“中小型玻璃纖維增強塑料冷卻塔”GB7190.1-1997中C型塔Δt=5℃的工況選定，根據(jù)其規(guī)定，實測耗電比不大于0.04kW(m3/h)，為了便于對照設(shè)計計算，還參考了良機集團LRCM-LN、LBC-M塔的配套功率，具體工程應(yīng)以具體產(chǎn)品樣本進行校核。以下是不同循環(huán)水量機械通風冷卻塔配套風機電機的額定功率及風機耗能，見表2。表2機械通風冷卻塔配套風機電機的額定功率流量（m3/h）75100150200300400電機功率（kW）3.03.75.57.51.015.0風機耗能（kW）2.6093.2174.7836.5229.56513.043續(xù)表2機械通風冷卻塔配套風機電機的額定功率流量（m3/h）5006007009001000電機功率（kW）18.522.030.037.045.0風機耗能（kW）16.08720.00027.27333.63640.909通常風機選用時應(yīng)考慮功率儲備系數(shù)，其值宜取1.10~1.15之間。折算掉儲備系數(shù)后即為風能消耗，計算時小于20kW的電機其儲備按1.15折算，大于20kW的電機其儲備系數(shù)按1.10折算。3兩種塔進水壓比較無風機冷卻塔進塔壓力參考良機LFC型冷卻塔，機械通風冷卻塔進塔壓力參考良機LRCM-LN和LBC-M兩種塔型，具體情況見表3-1和表3-2。表3-1LRCM-LN和LFC進塔壓力比較流量（m3/h）75100150200300400LRCM-LNN進塔壓力H1（m）3.03.03.53.23.53.4LFC進塔壓力力H2（m）141414151515水壓差ΔH=H22-H1（m）11.010.810.511.811.511.6續(xù)表3-1LRCM-LN和LFC進塔壓力比較流量（m3/h）5006007009001000LRCM-LNN進塔壓力H1（m）3.53.53.53.53.5LFC進塔壓力力H2（m）1515151515水壓差ΔH=H22-H1（m）11.511.511.511.511.5表3-2LBC-M和LFC進塔壓力比較流量（m3/h）75100150200300400LBC-M進塔塔壓力H1（m）3.23.54.14.14.55.5LFC進塔壓力力H2（m）141414151515水壓差ΔH=H22-H1（m）10.810.59.910.910.59.5續(xù)表3-2LBC-M和LFC進塔壓力比較流量（m3/h）5006007009001000LBC-M進塔塔壓力H1（m）6.56.57.07.57.5LFC進塔壓力力H2（m）1515151515水壓差ΔH=H22-H1（m）8.58.58.07.57.54空調(diào)機組的壓力損失不同型號機組的壓力損失是不一樣的，本文以遠大VII型直燃機（溴化鋰）的壓力損失進行計算，具體工程以設(shè)計選定的機組為準。不同冷卻水量的空調(diào)機組的壓力損失見表4。表4空調(diào)機組的壓力損失流量（m3//h）75100150200300400損失（MPa）0.070.070.070.100.100.15續(xù)表4空調(diào)機組的壓力損失流量（m3/hh）5006007009001000損失（MPa）0.120.120.120.110.115水泵及其電機能耗①水泵揚程水泵揚程的確定與冷卻卻循環(huán)水系統(tǒng)的形式有關(guān)，限于篇幅本文以下列冷卻循環(huán)水的圖式確定水泵揚程：這樣水泵的揚程=空調(diào)機組水頭損失+布水器所需水頭（或塔體揚程）+管道水頭損失，并假定冷卻塔的進出水管均從塔的底部接入，其中管道損失考慮一定的余量按0.05MPa計算。不同流量、不同塔型水泵揚程的計算數(shù)據(jù)見表5-1、5-2。表5-1LRCM-LN塔和LFC塔水泵揚程流量（m3/h）75100150200300400LRCM-LNN塔所需水泵泵揚程（m）15.015.215.518.218.523.5LFC塔所需水水泵揚程（m）26.026.026.030.030.035.0續(xù)表5-1LRCM-LN塔和LFC塔水泵揚程流量（m3/h）5006007009001000LRCM-LNN塔所需水泵泵揚程（m）20.420.520.519.519.5LFC塔所需水水泵揚程（m）32.032.032.031.031.0表5-2LBC-M塔和LFC塔水泵揚程流量（m3/h）75100150200300400LBC-M塔所所需水泵揚程程（m）15.215.516.119.119.525.5LFC塔所需水泵泵揚程（m）26.026.026.030.030.035.0表5-2LBC-M塔和LFC塔水泵揚程流量（m3/h）5006007009001000LBC-M塔所需需水泵揚程（m）23.523.524.023.523.5LFC塔所需水泵泵揚程（m）32.032.032.031.031.0從表5-1、5-2的數(shù)據(jù)分析，LBC-M型塔所需水泵揚程稍大，下文的計算均以表5-2的數(shù)據(jù)為依據(jù)。②水泵的能耗要得到水泵的能耗，必須先計算出泵的軸功率，并考查傳動效率、電動機的效率。文中以KQW型泵的參數(shù)進行論述，該型泵采用電機直接連接，機泵軸完全同心，傳動效率高，計算泵的能耗時該項忽略不計；電動機的效率以其額定工況的效率進行計算。根據(jù)表5-2的數(shù)據(jù)選出合適的水泵，其流量、揚程、電機功率電機效率、泵的軸功率，泵的能耗等數(shù)據(jù)見表5-3。表5-3機械通風冷卻塔配套水泵及無風機冷卻塔配套水泵能耗流量（m3/h）75100150200300400機械通風冷卻塔配配套水泵型號100/1100-7.5//2100/1255-11/22125/1255-15/22150/2500-18.55/4200/2500-30/44(Z)200/3000-55/44揚程（m）17.52019.8202025.66功率（kW）7.5111518.53045軸功率（kW）6.08.81213.960.1440.51電機效率（％）86.287.288.29192.292.3能耗（kW）6.96110.09213.60515.34121.84443.889無風機冷卻塔配套套水泵型號100/1500-11/22100/1600-15/22125/150--18.5//2150/3155-30/44200/3155-45/44(Z)200/3155-55/44揚程（m）30.63228323232功率（kW）111518.5304555軸功率（kW）8.5311.8715.322.0631.2247.13電機效率（％）87.288.28992.292.392.6能耗（kW）9.78213.45817.19123.92633.82450.896續(xù)表5-3機械通風冷卻塔配套水泵及無風機冷卻塔配套水泵能耗流量（m3/h）5006007009001000機械通風冷卻塔配配套水泵型號250/3000-55/44300/4255-55/66300/4500-75/66350/4800-110//6（Z）350/4800-110//6（Z）揚程（m）28242626.424.4功率（kW）555575110110軸功率（kWW）5048.7564.584.4487.78電機效率（％）92.691.69292.592.5能耗（kW）53.99653.22170.10991.29194.895無風機冷卻塔配套套水泵型號250/3155-75/44300/4855-90/66300/4855-90/66350/5255-132//6（Z）350/5255-132//6（Z）揚程（m）33.4133.13232.831.4功率（kW）759090132132軸功率（kW）63.2567.574.25102.22101.44電機效率（％）92.7929292.592.5能耗（kW）68.23173.37080.707110.5088112.90886綜合能耗比較根據(jù)表2中機械通風冷卻塔配套風機電機的風機耗能和表5-3中機械通風冷卻塔配套水泵及無風機冷卻塔配套水泵能耗數(shù)據(jù)，得出機械通風冷卻塔和無風機冷卻塔綜合能耗，具體內(nèi)容詳見表6。表6機械通風冷卻塔和無風機冷卻塔的綜合能耗水量(m3/h)機械通風冷卻塔能能耗N1（kW）無風機冷卻塔能耗耗N2（kW）機構(gòu)通風冷塔風機機電機能耗N3（kW）能耗差ΔN=N11+N3-N2（kW）節(jié)能效率(1000ΔN)/N3（%）756.9619.7822.609-0.212-8.1310010.09213.4583.217-0.149-4.6315013.60517.1914.7831.19725.0320015.34123.9266.522-2.063-31.6