工业冷却循环水系统的节能优化改进

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浅谈工业冷却循环水系统节能优化技术及应用

作者：姚玉田 俞泽科 林高灿

来源：《科技与创新》2015年第17期

摘 要：通过建立能量平衡的测试和计算标准，对循环水系统的各项数据进行了动态监测，优化了系统的运行，提高了工业冷却循环水系统的能效，实现了综合节能。主要介绍了工业冷却循环水系统节能优化技术的基本原理、技术改造情况和应用现状。

关键词：循环水系统；动态监测；技术改造；节能降耗

中图分类号：TQ085 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.17.156

循环水系统的主要动力源是水泵，因此对于电能的消耗较大，占整个生产总过程用电量的8%～10%，有一些不合理的水泵运行系统的电量耗费甚至占到总用电量的40%. 开展循环水系统的节能优化首先要对工艺装置进行优化，在此基础上，降低企业循环水运行的能耗。

1 节能优化技术的基本原理

工业冷却循环水节能优化系统是以水为介质进行工艺流程中能量的互换。通过分析整个系统中能量互换的效率，利用阀门技术对整个循环系统中的单一单位进行系统优化控制，并研究系统的利用效率，判断当前系统的能量利用效率，然后再结合工业生产流程，提出一种能够提升循环水系统中能量的利用效率的方案。

工业冷却循环水系统中的应用技术主要有几下几种：①精确采集系统内换热设备、泵站等的运行参数；②优化整个管网的换热网络和建立水力数字模型；③准确分析管网内的水流、阻力及水泵运行效率；④正确使用节能泵、水力调节平衡装置等一系列具有针对性的节能产品。

在工业冷却水循环系统中，操作人员可通过阀门控制水泵的水量。将冷却温度严格控制在规定范围内，智能阀门始终处于常开的位置且能够实现智能化调节，在完成控制的同时还要减小水泵的输出功率，使机组能够最大限度地发挥作用，达到节能的效果。泵阀一体的智能节能技术在实现终端平衡后还可降低管网的阻尼，使管网中泵阀的张开角度满足工艺要求。在此过程中，该技术可将所有信息数据完整地反馈到计算机系统中，操作人员可根据这些数据进行变频操作。在这种互联网阀门技术的控制下，循环水系统数据的实时监测得以实现。

科技与创新┃Science and Technology & Innovation

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2015年 第17期

文章编号：2095－6835（2015）17－0156－02 浅谈工业冷却循环水系统节能优化技术及应用

姚玉田，俞泽科，林高灿 （杭州中泰深冷技术股份有限公司，浙江 杭州 311402）

摘 要：通过建立能量平衡的测试和计算标准，对循环水系统的各项数据进行了动态监测，优化了系统的运行，提高了工业冷却循环水系统的能效，实现了综合节能。主要介绍了工业冷却循环水系统节能优化技术的基本原理、技术改造情况和应用现状。 关键词：循环水系统；动态监测；技术改造；节能降耗 中图分类号：TQ085 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.17.156

循环水系统的主要动力源是水泵，因此对于电能的消耗较大，占整个生产总过程用电量的8%～10%，有一些不合理的水泵运行系统的电量耗费甚至占到总用电量的40%. 开展循环水系统的节能优化首先要对工艺装置进行优化，在此基础上，降低企业循环水运行的能耗。 1 节能优化技术的基本原理 工业冷却循环水节能优化系统是以水为介质进行工艺流程中能量的互换。通过分析整个系统中能量互换的效率，利用阀门技术对整个循环系统中的单一单位进行系统优化控制，并研究系统的利用效率，判断当前系统的能量利用效率，然后再结合工业生产流程，提出一种能够提升循环水系统中能量的利用效率的方案。 工业冷却循环水系统中的应用技术主要有几下几种：①精确采集系统内换热设备、泵站等的运行参数；②优化整个管网的换热网络和建立水力数字模型；③准确分析管网内的水流、阻力及水泵运行效率；④正确使用节能泵、水力调节平衡装置等一系列具有针对性的节能产品。 在工业冷却水循环系统中，操作人员可通过阀门控制水泵的水量。将冷却温度严格控制在规定范围内，智能阀门始终处于常开的位置且能够实现智能化调节，在完成控制的同时还要减小水泵的输出功率，使机组能够最大限度地发挥作用，达到节能的效果。泵阀一体的智能节能技术在实现终端平衡后还可降低管网的阻尼，使管网中泵阀的张开角度满足工艺要求。在此过程中，该技术可将所有信息数据完整地反馈到计算机系统中，操作人员可根据这些数据进行变频操作。在这种互联网阀门技术的控制下，循环水系统数据的实时监测得以实现。 2 典型的技术改造情况 在钢铁、石油、化工、冶金等行业中应用工业冷却循环水系统节能优化技术后，与原来的循环水系统相比，节能效果可以达到30%～60%. 其中，比较典型的工业冷却循环水系统节能优化技术有合成胺循环水系统技术和高炉鼓风机透平拖动装置冷却系统技术。 2.1 节能方案的实施 对循环水系统进行全面的负荷检测，采集完整的运行参数，并统一控制各个系统，实现循环水系统的协调优化。 全程采集系统运行过程中负荷的变化，并及时反馈，通过监控工况的变化，利用对数据的高效处理，得到整个系统最佳的运行参数，实现水循环的平衡。 根据变频调速的原理和实际运行情况调节风机和水泵的转速，避免出现不必要的功率消耗。 利用冷却循环水系统节能优化技术可实现系统各环节的自动管理。控制系统要分层次通信和采集，避免单一故障导致整个系统瘫痪。 2.2 节能优化技术实施的间接效益 节能优化技术实施的间接效益体现在以下三方面：①运用节能优化技术后，利用变频调节能更快地调节负荷，实现全自动的负荷控制，从而提高了冷却循环水系统的运行和管理效率，减少了操作人员的工作量；②冷却循环水系统节能优化技术的运用实现了电机的软启动，减少了在启动时电流对电机和线网的冲击，可以有效预防和控制电机故障，延长了机组的实际使用寿命；③冷却循环水系统节能技术的优化和应用降低了原有高压变频器的转速，从而降低了机械故障的发生率，实现了整个循环管网在恒定压力下的运行，避免了以往的一些压力变化对管网的冲击。 3 应用现状 工业冷却循环水系统节能优化技术已经被列入国家发改委2012-12-26正式对外公布的第五批国家重点节能技术的推广目录。该技术适用于石油化工、机械电子、钢铁冶金、食品药品等相关领域用电力来驱动的循环水系统。 3.1 巴陵石化 巴陵石化公司经过一系列的改造，千吨水节电率达到33%，不考虑全年多送水量的情况，每小时节电614 kW·h，按照全年全天计算，总节电量可以达到5.38×106 kW·h，节能减耗效果非常明显，节约金额约269万元。 3.2 其他企业 扬子石化公司通过对冷却循环水系统进行技改，每年可以节电3.95×106 kW·h；大化集团对公司生产装置的冷却水循环系统进行技改后，每年节电1.366×107 kW·h；杭州哲达科技股份有限公司对不锈钢二期软环水进行技术改造后，节能效果也非常显著；四川美青氰胺有限责任公司主要生产化肥原料，在改进合成氨循环水系统后，节电效率可以达到30%. 4 结束语 以往工业冷却循环水系统主要是靠水流恒流运行，耗能较大，效率较低。对工业冷却循环水系统进行技术改造后，节能效果明显，维修检护可以做到不停产维修，非常方便。按照现行石化行业循环水系统耗电占整个生产过程耗电量的8%～10%，优化后节能30%算，工业冷却循环水系统的节能优化可以为整个石化行业带来很大的经济优势，况且由国家发改委推广的节能技术都是先进、实用且发展潜力很大的技术，是在所有行业的共同要求及适应未来发展的前提下筛选出来的。因此，企业要研发适合自身的节能技术，并将其广泛应用于实践运行中，通过节能减排工作为企业带来更好的收益。 参考文献 ［1］汪家铭.工业冷却循环水系统节能优化技术及应用［J］.石油化工技术与经济，2014（01）. ［2］汪家铭.石化行业节能新技术的开发与应用［J］.川化，2013（03）. ［3］杨贵州，刘进波.冷却循环水系统节能技术研究及应用［J］.化肥设计，2011（03） ［4］胡惠芳.循环水系统节能潜力分析与改进建议［J］.石油和化工节能，2012（09）. 〔编辑：刘晓芳〕 （英文摘要、关键词下转第158页） . All Rights Reserved. 科技与创新┃Science and Technology & Innovation

成都纺织高等专科学校学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　第２９卷第２期（总第１　０４期）　２０　１　２年４月　Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．２（Ｓｕｍ１　０４）　

文章编号：１００８—５５８０（２０１２）０２－０８７－０４　

浅谈燃煤锅炉机组渣水系统节能改进思路　

——以金堂电厂优化改进为例分析　

陈　定　

（国电成都金堂发电有限公司，成都６１００００）　

摘要针对金堂电厂渣水系统存在的系统循环水量大，渣水系统设备缺陷较多的情况，采用小循环　

技术措施对渣水系统进行了优化，并对渣水系统优化前后的的使用情况进行了对比总结，取得了明显的　节能效果。对于需要解决燃煤锅炉机组渣水系统设备连续负重运行的状况，本文具有一定的借鉴参考　作用。　

关键词渣水系统小循环优化节能效果　中图分类号：ＴＫ２２９．６　文献标识码：Ａ　

１　概述　

国电成都金堂发电有限公司位于金堂县淮口　

镇东南面，一期工程为２×６００ＭＷ新建机组，于　２００７年正式投运。渣水系统投运以来，一直采用　

大量补水换热的运行方式，渣水系统循环水量大，　造成渣水系统设备连续负重运行，设备健康状况　

受到严重威胁，设备缺陷较多。为了实现渣水系　统的节能运行，减少循环水量，降低设备缺陷率，　国电成都金堂电厂于２００９年９月开始对一期工　

程两台炉的渣水系统进行技术改造。根据炉渣的　堆积特性及现场的具体条件，采用小循环技术措　施对渣水系统进行了优化，并取得了良好的节能　效果。　

２原始设计资料　

２．１原始系统设计图（详见图１）　

注：图中　图１原始渣水系统图　

代表渣水系统装置，简称大循环　

收稿日期：２０１１—０５—２６　

作者：陈定（１９７７一），男，工程师，主要从事电力系统及自动化研究。　８８　成都纺织高等专科学校学报　２０１２年４月　

２．２原始系统流程　本公司除渣系统按捞渣机——渣仓——汽车　

方案设计。锅炉炉膛下联箱插在捞渣机渣井内，　炉膛排渣连续进入捞渣机渣井，经水冷却粒化后　由带加长斜升脱水段的捞渣机捞出，出口设置有　

科技成果——工业冷却循环水系统节能优化技术

适用范围

石化行业工业冷却循环水系统钢铁冶金、石油化工、热电、生化制药等领域

行业现状

循环水系统以水为介质用于工艺过程的冷（热）量交换和传送，在石油化工、钢铁冶金、机械电子、食品制药、热电、集中供暖、中央空调等领域，是必不可少的基本环节。循环水系统以水泵为动力源，其电能消耗较大，约占社会总用电量的15%左右。目前，我国循环水系统普遍存在能耗较高的现象，与先进国家相比，水泵单机效率约低5%以上，系统效率低20%以上。目前该技术可实现节能量73万tce/a，减排约193万tCO2/a。

成果简介

1、技术原理

从流体力学基本原理可知，影响水泵功率的三大内在因素为：扬送的流量、扬程、运行效率。其中运行效率取决于水泵的效率性能，扬程用于克服管网阻力，流量用于工艺过程的冷（热）量交换和传送。从传热学基本原理可知，循环水量又取决于换热单元的热负荷、冷热流温差和传热系数。也即对某特定工艺的换热网络，若所移去的热量通过平衡后变少，换热器的热阻变少，循环水的供回水温差按设计规范要求控制在合理值内，那么流量就可以减少。根据上述原理，如果对某特定工艺，进行以下优化改造步骤，可从根本上解决循环水系统的高能耗问题：

（1）通过优化改造换热网络、消除因结垢或藻类滋生引起的热阻、做好管网的流量平衡并合理控制供回水温差，取得泵站最合理的扬送流量；

（2）通过配水管网优化，消除不利因素，如阀门损失、局部管路阻力偏大、并联管路性能差异大而引起的水力失衡、真空度控制不合理引起扰流等，从而降低管网阻力，取得水泵最合理的工作扬程；

（3）根据优化后的工作点参数（流量、扬程、效率、装置汽蚀余量），采用三元流技术设计出高效的水泵叶轮，以高效节能泵替换原有不匹配、低效率的水泵，确保泵站处于高效率运行状态；

（4）充分考虑因热负荷及环境温度变化引起的变工况运行，根据系统运行特征对泵站进行优化设计和管理。