化工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造方案經(jīng)濟(jì)性分析

化工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造方案經(jīng)濟(jì)性分析目前，國(guó)外工業(yè)循環(huán)水泵運(yùn)行效率一般在70%左右，而我國(guó)平均運(yùn)行效率約為50%左右，可見工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能有著廣闊的空間?；S冷卻循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要設(shè)置的參數(shù)較多，運(yùn)行條件容易發(fā)生變化，循環(huán)系統(tǒng)中水泵機(jī)組的參數(shù)優(yōu)化過程較為復(fù)雜，造成了冷卻循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)實(shí)際工況容易偏離最佳工況點(diǎn)，即管路及水泵產(chǎn)生過多的無(wú)效阻力，造成系統(tǒng)能源利用率偏低，浪費(fèi)電力嚴(yán)重。標(biāo)簽：化工廠；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；節(jié)能改造；方案經(jīng)濟(jì)性1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)構(gòu)成及原理工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，由單級(jí)雙吸式離心泵，冷卻塔，風(fēng)機(jī)，旁濾系統(tǒng)，以及監(jiān)測(cè)換熱系統(tǒng)等部分構(gòu)成。通過離心泵將涼水塔池中的水打到生產(chǎn)車間的換熱器中，從而給換熱器將溫，然后循環(huán)回來(lái)的水在泵壓作用下流向塔頂，再通過橫流式和逆流式冷卻塔將其降溫，如此循環(huán)往復(fù)，使水資源在不斷冷卻過程中，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全與節(jié)能設(shè)計(jì)思路2.1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問題及設(shè)計(jì)思路2.1.1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全問題工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全問題，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）水力不平衡：水力不平衡問題，一般由冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性差有關(guān)，主要體現(xiàn)在流量以及壓力不穩(wěn)定兩方面，從根源上看，在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理。管路設(shè)計(jì)不合理，管徑大小不符合系統(tǒng)需求，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備與設(shè)備之間水頭損失增加，致使水力不平衡問題發(fā)生。（2）冷卻塔冷卻效果欠佳：冷卻塔冷卻效果差，易對(duì)系統(tǒng)的安全性造成影響，該問題一般由冷卻塔位置不合理或進(jìn)出水不均勻等多導(dǎo)致，冷卻塔位置不合理，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)側(cè)受遮擋，進(jìn)出水不均勻，部分冷卻塔承受冷卻水量負(fù)荷過大，都會(huì)影響系統(tǒng)的安全性。2.1.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)思路（1）水力不平衡問題的安全設(shè)計(jì)思路：在同一系統(tǒng)中，通常采用同一水泵加壓，因此，各個(gè)設(shè)備最初壓力相同，可通過以下思路，確保系統(tǒng)運(yùn)行過程中，設(shè)備的水壓相等：首先，調(diào)整水頭損失，提高設(shè)備與設(shè)備之間壓力的平衡性。其次，加大各設(shè)備的支管水頭損失，確保水壓平衡。（2）冷卻塔冷卻效果安全思路：通過計(jì)算，將冷卻水量均勻平攤到各個(gè)冷卻塔上。優(yōu)化冷卻塔布置。2.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能問題及設(shè)計(jì)思路2.2.1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能問題根據(jù)季節(jié)的不同，系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水量以及循環(huán)水出塔溫度的需求也不同，如不根據(jù)季節(jié)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整，在冬季，系統(tǒng)對(duì)能源的浪費(fèi)將會(huì)極大增加。另外，冷卻塔內(nèi)氣水比取值不當(dāng)，也會(huì)對(duì)耗能問題造成影響。2.2.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)思路（1）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，增加氣水比，提高冷卻塔冷卻能力。（2）根據(jù)季節(jié)的不同，人為調(diào)整冷卻塔各項(xiàng)參數(shù)。（3）充分利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)余熱，降低能耗，提高系統(tǒng)節(jié)能水平。3循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造概括3.1現(xiàn)階段循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況通常情況下，工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中會(huì)流入冷卻塔的水流包含著巨大的能量，具體體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：首先是由于換熱設(shè)備的位置較高，導(dǎo)致循環(huán)水必須泵至很高的位置，循環(huán)水的最高位置到出口或熱水池之間具有較大的位差，這種位差致使循環(huán)回水具有較高的位能，又稱作勢(shì)能；其次水泵富余，也就是所選擇的水泵具有較大的額定揚(yáng)程。這是由于計(jì)算系統(tǒng)阻力是通過主觀經(jīng)驗(yàn)而判斷的，具有較大的主觀性，因此在設(shè)計(jì)的過程中考慮到安全性，就會(huì)選擇揚(yáng)程較大的水泵，大部分都高于10米。因此，水泵為循環(huán)水所提供的能量會(huì)出現(xiàn)富余現(xiàn)象。以上所說(shuō)的兩張能量浪費(fèi)現(xiàn)象在大部分化工企業(yè)中都是普遍存在的。3.2水輪機(jī)項(xiàng)目改造工藝介紹水輪機(jī)是一種將水流所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)力設(shè)備，它屬于原動(dòng)機(jī)范疇，主要依靠水能進(jìn)行工作。它的應(yīng)用使企業(yè)在生產(chǎn)過程中的電耗大大降低，為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一種必不可少的節(jié)能降耗途徑。水輪機(jī)根據(jù)工作原理通常可以分類為沖擊式水輪機(jī)與反沖擊式水輪機(jī)兩個(gè)類型。沖擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪是在水流沖擊的作用下而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中部分轉(zhuǎn)輪受到水流的作用于大氣發(fā)生聯(lián)通，從而產(chǎn)生動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。反沖擊式水輪機(jī)又可以分為混流式、軸流式、斜流式、和貫流式幾個(gè)類型。反擊式水輪機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中其轉(zhuǎn)輪流道完全被水充斥，所有葉片在同一時(shí)間受到水流作用，因此在相同的水頭下轉(zhuǎn)輪直徑通常會(huì)小于沖擊式水輪機(jī)。4循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的具體改造方案及改造效果4.1節(jié)能改造具體方案正確應(yīng)用水輪機(jī)可以有效地將富余能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能來(lái)進(jìn)一步利用。在冷卻塔原有的電動(dòng)機(jī)位置處使用水輪機(jī)來(lái)替代電動(dòng)機(jī)，并通過聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、減速機(jī)等部位將上塔主管道引至塔平臺(tái)上（應(yīng)適當(dāng)根據(jù)工作情況對(duì)減速比率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并選擇配套的減速機(jī)，具體可以選擇使用方所指定的品牌，確保與元減速機(jī)保持一致），再通過主管道將水流引至水輪機(jī)的水流進(jìn)口部位，做功完成之后再將水流從水輪機(jī)的出口部位引至原來(lái)的布水主管道中。4.2節(jié)能改造效果分析該改造通過應(yīng)用水輪機(jī)對(duì)原循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生的富余能量進(jìn)行了充分利用，并確保了水泵出口的壓力不變。因此水泵的流量也與改造之前保持一致，唯一的區(qū)別在于水輪機(jī)將電動(dòng)機(jī)所浪費(fèi)的壓能轉(zhuǎn)換為了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，完全替代了原有的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，使電能消耗有效降低。這一改造方案在不改變?cè)鋮s塔系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)了電發(fā)動(dòng)機(jī)所具有的相同的功能，并節(jié)約了電耗，冷卻效果保持一致。5循環(huán)水冷卻系統(tǒng)節(jié)能改造的經(jīng)濟(jì)效益以本企業(yè)流量為4500m3/h的溫塔為例，計(jì)算取消功率為200KW的電機(jī)后所節(jié)約的電能。該企業(yè)一共有10臺(tái)水輪機(jī)，冷卻塔電機(jī)功率為200KW，實(shí)際功率為107KW，每年使用時(shí)間按照330天籟計(jì)算，每天使用時(shí)間按照24小時(shí)來(lái)計(jì)算，則每年所需消耗的電力為：107KW*330天*24小時(shí)*10臺(tái)=8474400度/年。若電價(jià)按照0.5元/度進(jìn)行計(jì)算，則每年所需要消耗的總費(fèi)用為：0.5元/度×8474400度/年=423.72萬(wàn)元/年。按照具體普查結(jié)果得出，電機(jī)日常維護(hù)保養(yǎng)及管理所花費(fèi)的最低成本為10元/噸/年，那么總成本為：10元/噸/年×4500T×10臺(tái)=45萬(wàn)元/年。由此可以計(jì)算出循環(huán)水冷卻系統(tǒng)節(jié)能改造每年所消耗的總費(fèi)用為423.72萬(wàn)元/年+45萬(wàn)元/年=468.72萬(wàn)元/年。6結(jié)語(yǔ)綜上所述，我們