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

化工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造方案經(jīng)濟性分析目前，國外工業(yè)循環(huán)水泵運行效率一般在70%左右，而我國平均運行效率約為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。化工廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)運行時需要設(shè)置的參數(shù)較多，運行條件容易發(fā)生變化，循環(huán)系統(tǒng)中水泵機組的參數(shù)優(yōu)化過程較為復(fù)雜，造成了冷卻循環(huán)水系統(tǒng)在運行時實際工況容易偏離最佳工況點，即管路及水泵產(chǎn)生過多的無效阻力，造成系統(tǒng)能源利用率偏低，浪費電力嚴重。標簽：化工廠；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)；節(jié)能改造；方案經(jīng)濟性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)，由單級雙吸式離心泵，冷卻塔，風機，旁濾系統(tǒng)，以及監(jiān)測換熱系統(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)計不合理。管路設(shè)計不合理，管徑大小不符合系統(tǒng)需求，會導(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出水不均勻等多導(dǎo)致，冷卻塔位置不合理，導(dǎo)致進風側(cè)受遮擋，進出水不均勻，部分冷卻塔承受冷卻水量負荷過大，都會影響系統(tǒng)的安全性。2.1.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)安全設(shè)計思路（1）水力不平衡問題的安全設(shè)計思路：在同一系統(tǒng)中，通常采用同一水泵加壓，因此，各個設(shè)備最初壓力相同，可通過以下思路，確保系統(tǒng)運行過程中，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：通過計算，將冷卻水量均勻平攤到各個冷卻塔上。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)對其進行調(diào)整，在冬季，系統(tǒng)對能源的浪費將會極大增加。另外，冷卻塔內(nèi)氣水比取值不當，也會對耗能問題造成影響。2.2.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計思路（1）對系統(tǒng)進行合理設(shè)計，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)運行情況通常情況下，工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中會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，又稱作勢能；其次水泵富余，也就是所選擇的水泵具有較大的額定揚程。這是由于計算系統(tǒng)阻力是通過主觀經(jīng)驗而判斷的，具有較大的主觀性，因此在設(shè)計的過程中考慮到安全性，就會選擇揚程較大的水泵，大部分都高于10米。因此，水泵為循環(huán)水所提供的能量會出現(xiàn)富余現(xiàn)象。以上所說的兩張能量浪費現(xiàn)象在大部分化工企業(yè)中都是普遍存在的。3.2水輪機項目改造工藝介紹水輪機是一種將水流所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械的動力設(shè)備，它屬于原動機范疇，主要依靠水能進行工作。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，對于生產(chǎn)企業(yè)來說是一種必不可少的節(jié)能降耗途徑。水輪機根據(jù)工作原理通常可以分類為沖擊式水輪機與反沖擊式水輪機兩個類型。沖擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪是在水流沖擊的作用下而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的，在運轉(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)生動能的轉(zhuǎn)換。反沖擊式水輪機又可以分為混流式、軸流式、斜流式、和貫流式幾個類型。反擊式水輪機在運轉(zhuǎn)過程中其轉(zhuǎn)輪流道完全被水充斥，所有葉片在同一時間受到水流作用，因此在相同的水頭下轉(zhuǎn)輪直徑通常會小于沖擊式水輪機。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)用水輪機可以有效地將富余能量轉(zhuǎn)化為動能來進一步利用。在冷卻塔原有的電動機位置處使用水輪機來替代電動機，并通過聯(lián)軸器、傳動軸、減速機等部位將上塔主管道引至塔平臺上（應(yīng)適當根據(jù)工作情況對減速比率進行調(diào)節(jié)，并選擇配套的減速機，具體可以選擇使用方所指定的品牌，確保與元減速機保持一致），再通過主管道將水流引至水輪機的水流進口部位，做功完成之后再將水流從水輪機的出口部位引至原來的布水主管道中。4.2節(jié)能改造效果分析該改造通過應(yīng)用水輪機對原循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中產(chǎn)生的富余能量進行了充分利用，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)別在于水輪機將電動機所浪費的壓能轉(zhuǎn)換為了旋轉(zhuǎn)動力，完全替代了原有的電動機驅(qū)動風機，使電能消耗有效降低。這一改造方案在不改變原冷卻塔系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下實現(xiàn)了電發(fā)動機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)濟效益以本企業(yè)流量為4500m3/h的溫塔為例，計算取消功率為200KW的電機后所節(jié)約的電能。該企業(yè)一共有10臺水輪機，冷卻塔電機功率為200KW，實際功率為107KW，每年使用時間按照330天籟計算，每天使用時間按照24小時來計算，則每年所需消耗的電力為：107KW*330天*24小時*10臺=8474400度/年。若電價按照0.5元/度進行計算，則每年所需要消耗的總費用為：0.5元/度×8474400度/年=423.72萬元/年。按照具體普查結(jié)果得出，電機日常維護保養(yǎng)及管理所花費的最低成本為10元/噸/年，那么總成本為：10元/噸/年×4500T×10臺=45萬元/年。由此可以計算出循環(huán)水冷卻系統(tǒng)節(jié)能改造每年所消耗的總費用為423.72萬元/年+45萬元/年=468.72萬元/年。6結(jié)語綜上所述，我們