冷却水循环系统应用流体高效节能技术效果明显

  针对水泥生产冷却水循环系统存在效率低、能耗大等问题，本文通过对流体输送高效节能技术应用的分析和探讨，证明该技术非常适合循环水系统节能改造，优于变频节能技术。通过提高泵组运行效率，节电率达到55%以上，具有可靠性强、节能效果显著等优点。

  0 前 言

  传统的冷却循环水系统在实际工作时其状态点偏离最佳工况点，产生较大的无效阻力，存在着效率低、能耗大等问题。流体输送高效节能技术是一种系统纠偏优化技术，它具有将现已严重偏离最佳工况点的系统工况恢复到最佳的工况点工作。通过流体输送高效节能技术在笔者公司的冷却循环水系统的实际应用对比，证明该技术更加适合于冷却水循环系统的节能改造，优于变频节能技术。

  1 问题的提出

  1.1 我国目前的能源现状和政策要求

  我国是个能源消耗大国，近几年不断地制定了节能、减排的政策并在节能、减排方面逐渐加大了政策激励的力度，倡导国内各个企业、行业通过“四新”技术来进行有效的节能改造，逐步提高能源的利用率。

  1.2 企业经济效益的要求

  目前，笔者公司生产车间的冷却水循环系统方面存在能耗大、工作效率低等问题，如果在冷却水循环系统探索、研究和应用流体输送高效节能技术，使系统效率得到提高，使水泵工作在最佳工况点运行，将会减少大量的无效能耗，提高企业的经济效益。

  1.3 冷却水循环系统的现状及原因分析

  1.3.1 技改前状况

  技改前循环水系统的运行模式：3台110KW冷却水泵+末端冷却设备（两用一备），属于开式回路机械循环系统。在标准的工况下，来自冷水池冷却水经水泵后送至系统换热，在换热后被回送到冷却塔中换热冷却，如此循环往复，冷却水的损耗由供水系统来补给，年运行时间：350天。

  1.3.2原因分析

  冷却水循环系统由于在工作的过程中偏离最佳的工况点，管网无效阻力很大，设备效率低。通过对技改前冷却水循环系统进行的深入研究，又参考了流体输送高效节能技术的检测资料，最后结合系统的工艺特性分析得出：

  （1）冷却水循环系统在工作过程中，水泵偏离了设计的最高效率工况点运行，泵机组运行效率偏低；

  （2）冷却水循环系统在设备工作过程中，系统内无效管阻大，设备的无效能耗大，这也是造成循环系统效率低、能耗高的重要原因；

  （3）冷却水系统的能量利用率低，而且系统能量利用效率偏低，这些因素也都在不同程度上增加了系统运行的能耗。

  2  流体输送高效节能技术

  2.1  技术简介

  流体输送高效节能技术，是一种系统纠偏技术。它的技术核心为：针对工矿企业流体输送系统普遍存在的低效率、高能耗等状况，按照最佳工况运行的原则，采集系统各项运行的数据，利用“CFD”数据模拟技术，建立专业的水力数学模型以及参数采集标准，对系统进行分析、诊断，来准确找到最佳的工况点，使泵送设备和管路系统匹配，然后通过整改不利因素，按最佳运行工况的参数定做高效节能泵来替换目前处于不利工况、低效运行的水泵，做到消除因系统配置不合理而引起的高能耗情况，实行标本兼治，达到最佳的节能效果。

  在流体输送系统中，泵类机械通常是与特定的管路相连，其工作状态点取决于泵类机械的性能曲线和管路的特性曲线（如图1所示）。如果泵类机械的设计点偏离了实际工作的状态点，则系统的运行工况也将偏离设计工况。在图2中，曲线I为管路特性曲线，流量Qa是系统的设计流量，在此流量下，管路阻力为Ha，也就是水泵的扬程为Ha，应选取图中A点所示的流量和扬程。但是如果实际选用了额定流量为Qa，扬程为Hc的水泵的话，则水泵的工作点将会移至图中的B点，这时系统中的水流量将会大于设计流量Qa，达到Qb，由于流量的增大，水泵的运行功率也会随之增大，使得水泵的能耗大大增多。同时，由于水泵的额定流量为Qa，因此可以看出水泵实际运行在A点时的工作效率是最高的，如果工况点偏移至图中的B点，从图2的效率曲线图中我们可以看出，水泵的工作效率将会急剧下降，使能源消耗很大，工作效率也会大大降低。

  通过分析，泵类流体输送设备具有上图中所描述的特性，因此泵类流体输送设备的设计中有唯一的最佳运行工况点，在该点下运行时运行效率达到最高，也就是最佳节能点。

  2.2 流体输送技术与变频节能技术的对比分析

  表1  流体输送技术与变频节能技术的比较

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  3   实施方法

  3.1 技改的内容

  （1）采用量身定做的3台WKRL200-55型高效节能泵替换原使用的250-B01 110型水泵，水泵电机功率由原来的90kW减小为55kW。

  （2）对生产车间冷却循环水系统进水管路进行一定的局部调整。在水泵进水管道上新增一真空引流罐以及相应的补水装置、流量、压力仪表。

  3.2具体实施步骤

  （1）在控制柜内安装计量用电能表及运行累时器。在水泵运行、累时器得电的情况下，累时器开始累积计时，水泵停机则累时器停电，则停止计时，再送电又从原来的累积时间起继续累积计时。电能表型号：DTS866三相四线电子式,3×1.5（6）A；穿心式电流互感器型号：LMZ1-250/5，精度：0.5级，穿心匝数1，累时器型号；HB48L，累计计时数：99999h，每台水泵一套；

  （2）在拆除原有水泵前，关闭暂不运行的备用水泵的进出口阀门，按顺序逐步拆除原有备用水泵，保证在技改过程中不影响系统生产的正常运行；

  （3）按照施工图安装尺寸来安装高效节能泵，连接节能泵的进出口处需局部更换法兰、短管材的部件；

  （4）装真空引流罐，对出口截止阀DN250进行更换；

  （5）对电气控制柜内电气保护部分做相应的调整或更换。管路系统图见图3。

  4  应用效果

  目前，流体输送高效节能技术在笔者公司应用后，通过对技改前后耗电数据的测试、统计分析，效果显著。

  4.1 技改前后运行参数见表2

  4.2 技改前后循环水系统耗电指标（见表3、表4）

  通过对技改前后耗电指标的分析，冷却循环水系统小时耗电由技改前的197.85kW下降为技改后的74.31kW，系统技改的节电率达62.4%。技改后年用电量由166.2万度降低至62.4万度（年运行时间按8400小时），每年可节省用电103.8万度，节约电费57万元，相当于节约标准煤约363.3吨/年，减少二氧化碳排放约951.8吨/年，经济效益和社会效益都十分显著。

  5 结束语

  流体输送高效节能技术在笔者公司实际应用后具有可靠性强、节能效果显著、经济实用等优点。同时，该项技术实施简便，在实际的施工过程中不会影响企业的生产以及系统设备的正常运行，是值得大力提倡和推广应用的现代化新型节能技术。