淺談循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的節(jié)能改造

楊阿敏

摘要：循環(huán)水冷卻系統(tǒng)是工業(yè)企業(yè)不可或缺的重要設(shè)備，水冷卻系統(tǒng)通常由冷卻塔、水泵和換熱系統(tǒng)等組成，其工作流程是由冷水流過需要降溫的生產(chǎn)設(shè)備有效換熱后再返回冷卻塔，通過冷卻塔內(nèi)將溫度上升的循環(huán)水降溫，然后通過循環(huán)水泵加壓后再次循環(huán)使用。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水冷卻系統(tǒng) 節(jié)能改造

前言：循環(huán)水冷卻系統(tǒng)作為企業(yè)主要的供能設(shè)備，占企業(yè)用電量的比重相對較大，在國家日漸提倡重視節(jié)能環(huán)保的新時代下，通過對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造而降低用電消耗，不僅能為企業(yè)創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益，更能實(shí)現(xiàn)良好的社會效益，在工業(yè)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中循環(huán)水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)是用電大戶，所以節(jié)能改造的關(guān)鍵點(diǎn)在于研究如何對循環(huán)水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，本文就具體的節(jié)能改造措施進(jìn)行簡單闡述。

1.循環(huán)水泵的節(jié)能改造

水冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水泵作為主要的動能設(shè)備，占能源消耗的比重相當(dāng)大，循環(huán)水泵方面除采用高效節(jié)能泵外還可以通過以下幾個方面進(jìn)行節(jié)能改造，一是通過水泵的富余流量分析，以控制循環(huán)水泵的回水閥門開關(guān)度的方式來調(diào)節(jié)循環(huán)水的供應(yīng)壓力，在滿足系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際揚(yáng)程情況下低于水泵的設(shè)計揚(yáng)程時，可以有效避免因額外的循環(huán)量而產(chǎn)生的能效浪費(fèi);二是隨著高壓大功率電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)的不斷成熟，運(yùn)用變速變流量的節(jié)能原理，根據(jù)水泵的壓力和流量特性曲線，在保證循環(huán)水冷卻系統(tǒng)壓力的前提下，采用對循環(huán)水泵電機(jī)調(diào)節(jié)方式進(jìn)行變頻改造來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化節(jié)能，根據(jù)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速、揚(yáng)程、功率與節(jié)電率的變化，在轉(zhuǎn)速降低、流量減小時，電機(jī)所需功率近似按流量的3次方大幅度下降，雖然降低轉(zhuǎn)速時額定的工作參數(shù)會相應(yīng)降低，但水泵仍能在同樣的效率下工作，所以降低轉(zhuǎn)速能大大降低軸功率從而達(dá)到節(jié)能的目的;循環(huán)水泵在進(jìn)行變頻節(jié)電改造后，改造后的變頻系統(tǒng)相當(dāng)于一個全自動的調(diào)節(jié)閥，水泵降低了轉(zhuǎn)速，流量就不再用關(guān)小閥門來控制，閥門始終處于全開狀態(tài)，避免了由于關(guān)小閥門引起的能效損耗，同時也避免了總效率的下降，確保了能源的充分利用，設(shè)備需要多少，就能供應(yīng)多少;在采用變頻調(diào)速時，50Hz工況下滿載時功率因數(shù)為接近1，工作電流比電機(jī)額定電流值要低很多，是因?yàn)樽冾l裝置的內(nèi)濾波電容產(chǎn)生的改善功率因數(shù)的作用，可以為電網(wǎng)節(jié)約20%左右的容量，從而確保了能源的有效利用;三是降低水泵出口壓力，通過對水冷系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和水泵設(shè)計參數(shù)進(jìn)行充分的分析比較，通過對循環(huán)水泵進(jìn)行削切葉輪來減小葉輪直徑，降低水泵揚(yáng)程和水泵出口壓力，從而達(dá)到降低水泵電耗的目的。切削水泵葉輪直徑降低水泵出口壓力的改造手段能保證系統(tǒng)流量需求且系統(tǒng)改動較小，無需增加額外的運(yùn)行維護(hù)，且改造成本低，節(jié)能增效顯著。

2.冷卻塔風(fēng)機(jī)的改造

通過采用水輪機(jī)替代電機(jī)驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動來達(dá)到節(jié)能的目的，以水力驅(qū)動風(fēng)機(jī)，以水輪機(jī)取代電機(jī)作為風(fēng)機(jī)動力源，而水輪機(jī)的工作動力主要來自循環(huán)冷卻系統(tǒng)的富余流量和富余揚(yáng)程，由于設(shè)計時通常會考慮到管道阻力，設(shè)備負(fù)荷，換熱面積以及其它各方面的因素影響，在水泵的選型上往往會有一定的流量富余，通過風(fēng)機(jī)的無電化改造，水泵提供的循環(huán)水經(jīng)過水輪機(jī)并帶動其旋轉(zhuǎn)，使水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)相連，進(jìn)而帶動風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，在系統(tǒng)改造好水輪機(jī)后，同時將進(jìn)冷卻塔的閥門打開直至系統(tǒng)流量的需要值，因?yàn)樗霉β逝c流量成正相關(guān)，所以改變閥門的開度能調(diào)節(jié)泵的流量，流量變化時水泵的功率才會發(fā)生變化，流量不變化時水泵電機(jī)功率也不變化，所以使閥門開度保持在系統(tǒng)需要值狀態(tài)是最有利于節(jié)能的狀態(tài)。

3.對冷卻水進(jìn)行優(yōu)化管理

循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)對能耗也有著一定的影響，水中的泥垢雜質(zhì)或是腐蝕物質(zhì)等會造成冷凝器臟堵或泄漏等各種問題，從而導(dǎo)致系統(tǒng)冷卻不下來，無形中造成了水量和電量的增加;基于此，必須對循環(huán)冷卻水進(jìn)行優(yōu)化處理，以提高水資源的利用率，保障循環(huán)水系統(tǒng)功能的持久發(fā)揮，冷卻水的優(yōu)化處理一是通過在水塔水入水源頭增加過濾器過濾雜質(zhì)異物，二是定期投放阻垢緩蝕劑和殺菌劑進(jìn)行殺菌剝離清洗，殺菌剝離的目的是去除附著在系統(tǒng)中的泥垢和粘泥附著物，切斷其對藥劑的隔絕作用，使藥劑最大限度發(fā)揮其緩蝕阻垢的作用;在集水池水位降至最低安全水位時，以節(jié)約藥劑用量，投放粘泥剝離劑進(jìn)行殺菌剝離，投放過程中要仔細(xì)觀察冷卻塔頂部配水裝置和塔內(nèi)壁的粘泥、菌藻的去除情況以及出水孔堵塞緩解情況，直至塔內(nèi)壁綠苔消失，循環(huán)水濁度數(shù)小時不變后開大補(bǔ)充水及排污閥進(jìn)行置換排放。

4.做好設(shè)備的維護(hù)管理

由于循環(huán)水冷卻系統(tǒng)具有較高的節(jié)能與環(huán)保價值，循環(huán)冷卻水使用的目的是為企業(yè)更好的節(jié)約水電資源。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，尤其要做好循環(huán)水系統(tǒng)的日常維護(hù)保養(yǎng)，通過建立健全相關(guān)的保養(yǎng)機(jī)制，定期檢查循環(huán)冷卻系統(tǒng)各種設(shè)備以及閥門的功能狀態(tài)，檢查高低壓凝氣器的運(yùn)行狀態(tài)，為冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行創(chuàng)造有利前提。

結(jié)束語：通過結(jié)合企業(yè)自身生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，在滿足企業(yè)正常生產(chǎn)所需設(shè)備的換熱需求下，通過技術(shù)手段對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，優(yōu)化循環(huán)水用量、降低循環(huán)水壓力，在保持原有生產(chǎn)規(guī)模的情況下，改造后的循環(huán)水冷設(shè)備達(dá)到節(jié)約電能消耗、減少水資源浪費(fèi)、降低工人勞動量及設(shè)備的維護(hù)成本需求，更好的實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和節(jié)能增效的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳鑫 化工循環(huán)水系統(tǒng)整體優(yōu)化分析與改造《廣東化工》2018年 第11期 141-143頁

[2] 周強(qiáng) 王武 冷卻塔風(fēng)機(jī)聯(lián)合變頻節(jié)能探討《制氧》2019，（7）TH43? 38-40頁

[3]楊海鵬 王彧斐 馮霄 采用雙供水回路的循環(huán)水系統(tǒng)改造《計算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)》2018，35（4）TQ025.2 259-268頁