水動風機在循環(huán)水裝置上的應用

張俊慶（大慶油田化工有限公司甲醇分公司）

水動風機在循環(huán)水裝置上的應用

張俊慶（大慶油田化工有限公司甲醇分公司）

文中以大慶油田化工有限公司甲醇分公司第三循環(huán)水裝置實際運行數據為基礎，根據水動風機的技術特點及應用原理，通過在第三循環(huán)水場1#風機的實際應用，論述了利用水動風機解決循環(huán)水裝置風機現采用電動機驅動存在的電耗高、維修難、不易控制等問題的可行性，提出了循環(huán)水裝置節(jié)能降耗的新方法。

循環(huán)水裝置 存在問題 水動風機 節(jié)能 應用效果

1 概述

大慶油田甲醇分公司現有三套循環(huán)水冷卻裝置，分別負責為一、二甲醇及合成氨裝置提供循環(huán)冷卻水。這三套循環(huán)水冷卻裝置冷卻塔均為敞開式，其中第一、三循環(huán)水場為橫流式冷卻塔，第二循環(huán)水場為逆流式冷卻塔，塔頂風機均采用電動機驅動，采用電動機驅動風機存在以下問題：

1）電動機驅動，電耗大：以處理量3000t/h的塔為例，電動機消耗功率160k W h。

2）維修維護費用大：風機采用電動機驅動，通過長軸與風機減速器相連，機械傳動部件多，功損大，維修維護工作量大。

3）漂水量大，電動機驅動風機無法調節(jié)風機轉速，不能根據季節(jié)和環(huán)境溫度變化進行隨時調整，水的損失較大。

4）電動機驅動，在生產裝置的換熱設備出現內漏問題時，存在可燃氣體濃度超標后發(fā)生爆炸、著火的隱患。

5）電動機驅動，振動和噪音大，對環(huán)境的影響較大。

這些問題在化工廠循環(huán)水裝置普遍存在，對循環(huán)水裝置的安全、長期、穩(wěn)定、高效運行造成一定的影響。為解決上述問題，分公司于2009年初開始組織攻關小組進行技術攻關，并對國內同類化工裝置循環(huán)水裝置進行實地調研，經多方交流與考察，最終確定采用水動風機技術解決循環(huán)水裝置風機現采用電動機驅動存在電耗高、維修難、不易控制的問題。

2 水動風機技術特點

水動風機技術體現了節(jié)能、環(huán)保、經濟、安全、性能穩(wěn)定的理念，是一種新型高效節(jié)能技術。其核心是用水動風機取代傳統(tǒng)的電動機作為風機動力，使風機由原來的電力驅動改為水力驅動。水動風機的工作動力完全來自于循環(huán)水系統(tǒng)的能量，把循環(huán)水系統(tǒng)的能量回收二次利用，確保不增加循環(huán)水水泵的電耗。

水動風機的特點如下：

1）在保證冷卻塔溫降設計參數的前提下，以水動風機取代風機電動機，改電力驅動為水力驅動，完全省去電動機的能耗；

2）水動風機冷卻塔省去了風機電動機及減速箱，大大降低冷卻塔的震動和噪聲，減少對環(huán)境的污染；

3）水動風機冷卻塔省去了電動機、聯(lián)軸節(jié)、減速箱、電控、電纜等，減少日常的維修保養(yǎng)費用；

4）水動風機冷卻塔上無電氣設備，避免了漏電漏油現象，從而可在防爆環(huán)境下安全運行。

5）水動風機的轉速可隨季節(jié)變化，相應按照需要調整風量，使冷卻塔的氣水比穩(wěn)定在最佳的狀態(tài)，以達到冷卻的最佳效果。

3 現場實施情況

2010年3月，攻關小組經多方調研與技術交流，最終確定采用國內某公司生產的水動風機為試驗設備在分公司第三循環(huán)水場1#冷卻塔進行應用，該塔設計流量為3000m3/h。經采集現場實際運行數據、編制技術方案、簽訂技術協(xié)議、進行所需設備和材料的加工采購及進行現場管線改造，項目于2011年3—4月進行現場設備安裝，于2011年5月進行現場調試，2011年6月完成了夏季工況數據采集。

3.1 現場改造情況

1）拆除原風機電動機、傳動軸、變速器改為水動風機。

2）冷卻塔原進水管由直接進布水器改為風筒直接進水動風機

3）改造后水動風機四條出水管連接到原布水器支管。

3.2 現場調試、運行情況

3.2.1 轉速測試

轉速測試見表1。

表1 1#水塔轉速測試表

轉速測試數據表明：水動風機隨著循環(huán)水流量的增加，其轉速也不斷增加，并且在水流量沒有達到設計最大流量（3000m3/h）的前提下，其轉速已達到風機的額定滿轉速，完全可以滿足生產實際需要。

3.2.2 流量、泵電流等其它指標測試

5月20日—26日9∶00其它測試見表2。

表2 1#流量泵電流等測試表

從以上測試數據可以看出，1#水塔塔頂水動風機轉速達到技術要求，在2750m3/h水量時，風機即可達到額定轉速149r/min，同時循環(huán)水水泵電流沒有變化,系統(tǒng)功耗沒有增加，單塔冷卻能力達到生產指標要求。實現每小時節(jié)電160k W h（原塔頂風機電動機額定功率），日節(jié)電3800k W h。

另外，對噪聲指標也進行了檢測，結果是小于75d B，符合技術協(xié)議要求。

3.2.3 運行階段數據

6月份工況測試數據見表3。

表3 6月份工況測試數據表

從表3采集的夏季工況數據可以得出以下結論：

1）水動風機轉速可根據送水溫度需要進行調節(jié)；

2）風機在設計流量下可達到風機額定滿轉速；

3）風機運行對循環(huán)水泵功耗沒有影響；

4）風機最大轉速時進出水溫差可達9℃；

5）風機可實現連續(xù)穩(wěn)定無故障運行。

4 效益分析

單機節(jié)電費用：第三循環(huán)水場1號冷卻塔風機每年按7200h運行考慮，年可節(jié)電70.272萬元。

電動機和減速箱日常保養(yǎng)費和維修保養(yǎng)成本費：原電動機驅動方式的日常管理和維修保養(yǎng)成本約為1.5萬元/年。

固定資產折舊：按照14年折舊期計算，年折舊為85.5/14=6.11萬元。

綜合以上數據，甲醇分公司第三循環(huán)水場1#塔頂風機由電動機改為水動風機年效益為65.7萬元。

5 市場前景

本項目自2011年6月投入運行至今，設備運行平穩(wěn)，項目達到了預期的各項指標，解決了循環(huán)水裝置冷卻塔風機原采用電動機驅動存在的電耗高、維修難、不易控制的問題，達到節(jié)能降耗的目的。

甲醇分公司目前三個循環(huán)水場共有冷卻塔頂風機12臺，除本項目已應用的三循1#塔頂風機外剩余風機的總電動機功率為895 k W，如果進行全部推廣應用，按照年運行7200 h計算，年可節(jié)電644.4×104k W h，年可節(jié)約電費393萬元，年可節(jié)約設備維護檢修費用約15萬元。合計年可創(chuàng)效408萬元，可取得良好的經濟效益。

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.012

張俊慶，高級工程師，1990年畢業(yè)于沈陽化工學院，從事化工技術研究管理工作，E-mail：zhangjunqing@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田化工有限公司甲醇分公司，163411。

2012-06-28）