無風(fēng)冷卻塔綜合運(yùn)行能耗

無風(fēng)冷卻塔綜合運(yùn)行能耗分析摘要：無風(fēng)冷卻塔與機(jī)械通風(fēng)冷卻塔相比，噪聲小，節(jié)省了風(fēng)機(jī)電機(jī)的能耗，但無風(fēng)機(jī)冷卻塔比機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的進(jìn)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(fēng)機(jī)電機(jī)能耗相比之后，才能確定是否節(jié)能，不能簡(jiǎn)單地把要冷卻塔的進(jìn)塔水壓差折算成無風(fēng)機(jī)冷卻塔的增加能耗，這是不準(zhǔn)確的。

關(guān)鍵字：無風(fēng)機(jī)冷卻塔機(jī)械通風(fēng)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(fēng)機(jī)冷卻塔（亦稱噴霧通風(fēng)冷卻塔、“免風(fēng)機(jī)電機(jī)”水力取風(fēng)冷卻塔等）由風(fēng)筒、收水器、塔體淋水篩網(wǎng)、噴霧裝置、進(jìn)風(fēng)百葉窗和集水盆組成。無風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)，噴霧裝置由旋流霧化噴頭、風(fēng)葉、密封轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成，利用液壓驅(qū)動(dòng)。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(dòng)密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和風(fēng)葉作反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生由下部吹向霧流的風(fēng)力，氣水比可達(dá)1.0~1.3。霧化水滴與進(jìn)塔空氣在霧化狀態(tài)下進(jìn)行熱交換，達(dá)到預(yù)期的降溫效果。從原理上，無風(fēng)機(jī)冷卻塔不需要填料和風(fēng)機(jī)，節(jié)省了風(fēng)機(jī)的電耗，但綜合運(yùn)行電耗仍需進(jìn)一步測(cè)試計(jì)算，才能確定無風(fēng)機(jī)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(duì)循環(huán)冷卻卻水系統(tǒng)涉及到的要素進(jìn)行逐項(xiàng)分析，比如水泵的選型、水泵電機(jī)電耗、冷卻塔的放置位置及風(fēng)機(jī)電耗、空調(diào)機(jī)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(jī)械通風(fēng)冷卻塔進(jìn)塔壓力要求一般在0.05MPa（個(gè)別塔型達(dá)0.10MPa），無風(fēng)機(jī)冷卻塔進(jìn)塔壓力要求約0.15MPa左右，就會(huì)比機(jī)械通風(fēng)冷卻塔高0.10MPa，對(duì)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(jìn)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(zhǎng)按70m計(jì)算，管道局部損失按沿途損失的30%計(jì)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(jì)算流量以冷卻塔的循環(huán)水量為準(zhǔn)。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(shí)際以計(jì)算數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，建議總管損小于或等于0.05MPa，以節(jié)約能耗。2機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套功率的確定機(jī)械通風(fēng)冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)功率參考“中小型玻璃纖維增強(qiáng)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(shí)測(cè)耗電比不大于0.04kW(m3/h)，為了便于對(duì)照設(shè)計(jì)計(jì)算，還參考了良機(jī)集團(tuán)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(jìn)行校核。以下是不同循環(huán)水量機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率及風(fēng)機(jī)耗能，見表2。表2機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率流量（m3/h）75100150200300400電機(jī)功率（kW）3.03.75.57.51.015.0風(fēng)機(jī)耗能（kW）2.6093.2174.7836.5229.56513.043續(xù)表2機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的額定功率流量（m3/h）5006007009001000電機(jī)功率（kW）18.522.030.037.045.0風(fēng)機(jī)耗能（kW）16.08720.00027.27333.63640.909通常風(fēng)機(jī)選用時(shí)應(yīng)考慮功率儲(chǔ)備系數(shù)，其值宜取1.10~1.15之間。折算掉儲(chǔ)備系數(shù)后即為風(fēng)能消耗，計(jì)算時(shí)小于20kW的電機(jī)其儲(chǔ)備按1.15折算，大于20kW的電機(jī)其儲(chǔ)備系數(shù)按1.10折算。3兩種塔進(jìn)水壓比較無風(fēng)機(jī)冷卻塔進(jìn)塔壓力參考良機(jī)LFC型冷卻塔，機(jī)械通風(fēng)冷卻塔進(jìn)塔壓力參考良機(jī)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(jìn)塔壓力比較流量（m3/h）75100150200300400LRCM-LNN進(jìn)塔壓力H1（m）3.03.03.53.23.53.4LFC進(jìn)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(jìn)塔壓力比較流量（m3/h）5006007009001000LRCM-LNN進(jìn)塔壓力H1（m）3.53.53.53.53.5LFC進(jìn)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(jìn)塔壓力比較流量（m3/h）75100150200300400LBC-M進(jìn)塔塔壓力H1（m）3.23.54.14.14.55.5LFC進(jìn)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(jìn)塔壓力比較流量（m3/h）5006007009001000LBC-M進(jìn)塔塔壓力H1（m）6.56.57.07.57.5LFC進(jìn)塔壓力力H2（m）1515151515水壓差ΔH=H22-H1（m）8.58.58.07.57.54空調(diào)機(jī)組的壓力損失不同型號(hào)機(jī)組的壓力損失是不一樣的，本文以遠(yuǎn)大VII型直燃機(jī)（溴化鋰）的壓力損失進(jìn)行計(jì)算，具體工程以設(shè)計(jì)選定的機(jī)組為準(zhǔn)。不同冷卻水量的空調(diào)機(jī)組的壓力損失見表4。表4空調(diào)機(jī)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(jī)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(jī)能耗①水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)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(yáng)程：這樣水泵的揚(yáng)程=空調(diào)機(jī)組水頭損失+布水器所需水頭（或塔體揚(yáng)程）+管道水頭損失，并假定冷卻塔的進(jìn)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(jì)算。不同流量、不同塔型水泵揚(yáng)程的計(jì)算數(shù)據(jù)見表5-1、5-2。表5-1LRCM-LN塔和LFC塔水泵揚(yáng)程流量（m3/h）75100150200300400LRCM-LNN塔所需水泵泵揚(yáng)程（m）15.015.215.518.218.523.5LFC塔所需水水泵揚(yáng)程（m）26.026.026.030.030.035.0續(xù)表5-1LRCM-LN塔和LFC塔水泵揚(yáng)程流量（m3/h）5006007009001000LRCM-LNN塔所需水泵泵揚(yáng)程（m）20.420.520.519.519.5LFC塔所需水水泵揚(yáng)程（m）32.032.032.031.031.0表5-2LBC-M塔和LFC塔水泵揚(yáng)程流量（m3/h）75100150200300400LBC-M塔所所需水泵揚(yáng)程程（m）15.215.516.119.119.525.5LFC塔所需水泵泵揚(yáng)程（m）26.026.026.030.030.035.0表5-2LBC-M塔和LFC塔水泵揚(yáng)程流量（m3/h）5006007009001000LBC-M塔所需需水泵揚(yáng)程（m）23.523.524.023.523.5LFC塔所需水泵泵揚(yáng)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(yáng)程稍大，下文的計(jì)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(jì)算出泵的軸功率，并考查傳動(dòng)效率、電動(dòng)機(jī)的效率。文中以KQW型泵的參數(shù)進(jìn)行論述，該型泵采用電機(jī)直接連接，機(jī)泵軸完全同心，傳動(dòng)效率高，計(jì)算泵的能耗時(shí)該項(xiàng)忽略不計(jì)；電動(dòng)機(jī)的效率以其額定工況的效率進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)表5-2的數(shù)據(jù)選出合適的水泵，其流量、揚(yáng)程、電機(jī)功率電機(jī)效率、泵的軸功率，泵的能耗等數(shù)據(jù)見表5-3。表5-3機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套水泵及無風(fēng)機(jī)冷卻塔配套水泵能耗流量（m3/h）75100150200300400機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配配套水泵型號(hào)100/1100-7.5//2100/1255-11/22125/1255-15/22150/2500-18.55/4200/2500-30/44(Z)200/3000-55/44揚(yáng)程（m）17.52019.8202025.66功率（kW）7.5111518.53045軸功率（kW）6.08.81213.960.1440.51電機(jī)效率（％）86.287.288.29192.292.3能耗（kW）6.96110.09213.60515.34121.84443.889無風(fēng)機(jī)冷卻塔配套套水泵型號(hào)100/1500-11/22100/1600-15/22125/150--18.5//2150/3155-30/44200/3155-45/44(Z)200/3155-55/44揚(yáng)程（m）30.63228323232功率（kW）111518.5304555軸功率（kW）8.5311.8715.322.0631.2247.13電機(jī)效率（％）87.288.28992.292.392.6能耗（kW）9.78213.45817.19123.92633.82450.896續(xù)表5-3機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套水泵及無風(fēng)機(jī)冷卻塔配套水泵能耗流量（m3/h）5006007009001000機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配配套水泵型號(hào)250/3000-55/44300/4255-55/66300/4500-75/66350/4800-110//6（Z）350/4800-110//6（Z）揚(yáng)程（m）28242626.424.4功率（kW）555575110110軸功率（kWW）5048.7564.584.4487.78電機(jī)效率（％）92.691.69292.592.5能耗（kW）53.99653.22170.10991.29194.895無風(fēng)機(jī)冷卻塔配套套水泵型號(hào)250/3155-75/44300/4855-90/66300/4855-90/66350/5255-132//6（Z）350/5255-132//6（Z）揚(yáng)程（m）33.4133.13232.831.4功率（kW）759090132132軸功率（kW）63.2567.574.25102.22101.44電機(jī)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(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套風(fēng)機(jī)電機(jī)的風(fēng)機(jī)耗能和表5-3中機(jī)械通風(fēng)冷卻塔配套水泵及無風(fēng)機(jī)冷卻塔配套水泵能耗數(shù)據(jù)，得出機(jī)械通風(fēng)冷卻塔和無風(fēng)機(jī)冷卻塔綜合能耗，具體內(nèi)容詳見表6。表6機(jī)械通風(fēng)冷卻塔和無風(fēng)機(jī)冷卻塔的綜合能耗水量(m3/h)機(jī)械通風(fēng)冷卻塔能能耗N1（kW）無風(fēng)機(jī)冷卻塔能耗耗N2（kW）機(jī)構(gòu)通風(fēng)冷塔風(fēng)機(jī)機(jī)電機(jī)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