冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造實(shí)例分析

肖 俊

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司材料設(shè)備公司，江西 貴溪 335424)

1 引言

江西銅業(yè)集團(tuán)銅材有限公司22萬t/年鑄軋分廠的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)投入使用近10年，設(shè)備老化，系統(tǒng)運(yùn)行效率降低，導(dǎo)致能耗過大。為降低企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行成本，通過研究該冷卻循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題并結(jié)合其工藝特性進(jìn)行分析后，著手對該系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能降耗改造。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況經(jīng)過多方面比較，最終選擇使用“熱交換用水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能技改服務(wù)技術(shù)”來進(jìn)行節(jié)能改造。該項(xiàng)技術(shù)主要針對目前工礦企業(yè)流體介質(zhì)輸送普遍存在的狀況，例如流量過大、效率較低、能耗偏高等等，根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)最佳工況運(yùn)行的原則，通過對參數(shù)收集及建立起專業(yè)的水力模型[1]，并且檢測復(fù)核實(shí)際運(yùn)行工況的各種參數(shù)，分析判斷出造成能耗高的原因，同時(shí)準(zhǔn)確找到水循環(huán)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行工況點(diǎn)，從而提出最優(yōu)的匹配方案;之后通過整改其中的不良因素，并按照水循環(huán)系統(tǒng)最佳運(yùn)行工況的參數(shù)定制高效節(jié)能泵，用來替換當(dāng)前實(shí)際使用的低效率水泵，消除由于整個(gè)系統(tǒng)配置不合理而導(dǎo)致的高能耗，同時(shí)安裝相對應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)以降低因負(fù)荷變化較大引起的高能耗，從而達(dá)到系統(tǒng)節(jié)能的最佳效果。

2 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)改造前參數(shù)及工況分析

2.1 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)概況

江西銅業(yè)集團(tuán)公司銅材有限公司22萬t/年鑄軋分廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置:(1#、2#)350S－75B220kW長沙天鵝工業(yè)泵廠工藝?yán)鋮s水泵2臺，配Y355M－4380V長沙永恒電機(jī)2臺。該水循環(huán)系統(tǒng)采用開式回路機(jī)械循環(huán)的運(yùn)行方式，在正常工況下，通過冷卻水泵將冷卻塔中的冷卻水送至該系統(tǒng)換熱，換熱結(jié)束后的冷卻水又被返送到冷卻塔進(jìn)行散熱，如此往返循環(huán)工作，同時(shí)又由供水系統(tǒng)來補(bǔ)充冷卻水的損耗。

2.2 技改前運(yùn)行參數(shù)與分析

(1)系統(tǒng)運(yùn)行情況如下:1臺冷卻水泵運(yùn)行;平均運(yùn)行時(shí)間365d/年×24h/d。系統(tǒng)檢測示意圖如圖1。

圖1 江銅集團(tuán)銅材有限公司工藝?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)復(fù)測

(2)根據(jù)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)際測量參數(shù)，通過流體工程學(xué)計(jì)算，該系統(tǒng)技改前的實(shí)際運(yùn)行情況分析如下(參數(shù)詳見表1):

①系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行嚴(yán)重偏離最佳工況，機(jī)組效率低下，系統(tǒng)運(yùn)行能耗高;

②循環(huán)水系統(tǒng)處于高功耗狀態(tài)下運(yùn)行。

表1 運(yùn)行模式下水泵實(shí)際運(yùn)行工況

3 節(jié)能技改方案的設(shè)計(jì)

通過“熱交換用水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能技改服務(wù)技術(shù)”對已掌握的檢測資料進(jìn)行系統(tǒng)分析、研究，結(jié)合22萬t/年鑄軋分廠冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出該系統(tǒng)的具體技改方案:首先需要整改整個(gè)系統(tǒng)所存在的不良因素，同時(shí)按照測算出來的系統(tǒng)所需的最佳運(yùn)行工況參數(shù)定制“高效節(jié)能泵”，用來替換目前實(shí)際運(yùn)行的低效率水泵，從而使整個(gè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)，提高整體的輸送效率，以此來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的節(jié)能效果[2]。

技改內(nèi)容如下:

(1)用量身定做的2臺高效節(jié)能泵(1#、2#)替換原先使用的350S－75B220kW長沙天鵝工業(yè)泵廠工藝?yán)鋮s水泵2臺(系統(tǒng)檢測示意圖中虛線框內(nèi))。技改后冷卻水泵的運(yùn)行模式是大流量工況下1臺(技改)冷卻水泵運(yùn)行8個(gè)月×24h/d;小流量工況下1臺(技改)冷卻水泵運(yùn)行4個(gè)月×24h/d。

(2)在每臺冷卻水泵的交流接觸器上安裝記時(shí)器，用來記錄單臺冷卻水泵的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間。

(3)電機(jī)保護(hù)器按實(shí)際情況更換，根據(jù)電機(jī)要求用來整定電流。

4 技改后冷卻循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果及節(jié)能效益

4.1 技改后的實(shí)際運(yùn)行效果

技改后大流量工況下(總流量約770～800m3/h)，小流量工況下(總流量約460m3/h)水泵功耗大幅度降低，滿足客戶使用需求(見表2)。

表2 按實(shí)際運(yùn)行狀況，技改效果

4.2 節(jié)能效益

(1)每小時(shí)節(jié)電量(通過表1、表2計(jì)算得出)。

技改后冷卻循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行比照技改前運(yùn)行情況每小時(shí)的節(jié)電量見表3。

表3 節(jié)電計(jì)算匯總

(2)每年節(jié)電量。

大流量工況下:按年平均系統(tǒng)運(yùn)行240d，每天運(yùn)行24h，計(jì)5760h/年。

小流量工況下:按年平均系統(tǒng)運(yùn)行120d，每天運(yùn)行24h，計(jì)2880h/年。

△P1年=41.8×24×240=240768(kW·h/年)

△P 2年=49×24×120=141120(kW·h/年)

(3)每年可節(jié)約電費(fèi)(電價(jià)按0.63元/kW·h計(jì)):

△M年=(240768+141120)×0.63=240589(元/年)

5 總結(jié)

現(xiàn)階段，水泵在工業(yè)領(lǐng)域中整個(gè)流體輸送設(shè)備的能源消耗總量上占有很大比例。導(dǎo)致能耗大的原因有很多，有的是在設(shè)備初期選型時(shí)就趨于保守，選取揚(yáng)程及流量富余量過大的水泵，大馬拉小車的現(xiàn)象嚴(yán)重違背了節(jié)能原則;有的是水泵本身制造及材質(zhì)的問題;也有的是因?yàn)樵趯?shí)際工況下，水泵需要根據(jù)工藝流程的變化進(jìn)行即時(shí)調(diào)整，造成水泵運(yùn)行時(shí)的工作效率不高[3－5]。

實(shí)現(xiàn)水泵的運(yùn)行節(jié)能必須是在水泵系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)上。對于工況基本不變或者整體工藝已經(jīng)趨于完善的水泵系統(tǒng)，如果能夠選用與系統(tǒng)匹配的節(jié)能水泵，并在水泵系統(tǒng)運(yùn)行過程中嚴(yán)格管理，加強(qiáng)維護(hù)和監(jiān)控，可使水泵系統(tǒng)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)[6]。

這樣對于企業(yè)而言，不僅僅是帶來相當(dāng)可觀的效益，降低企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行成本;更重要的是在現(xiàn)階段國家針對電力、鋼鐵、有色、石油化工、水處置等高耗能行業(yè)提出愈加嚴(yán)厲的減排方針的大環(huán)境下，作為一個(gè)致力于環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約的企業(yè)，能夠帶來更大的社會(huì)影響和示范效益。

[1]渠時(shí)遠(yuǎn).我國水泵發(fā)展現(xiàn)狀和節(jié)能的技術(shù)途徑[J].通用機(jī)械，2011(6):14－21.

[2]吳本輝，趙樂超.高效節(jié)能水泵在工業(yè)循環(huán)水中的應(yīng)用推廣[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2013(1):39－40.

[3]石金橋.離心泵的節(jié)能改造及前景[J].通用機(jī)械，2012(9):24－28.

[4]龐清慧.焦化廠循環(huán)水泵系統(tǒng)節(jié)能改造分析[J].科技信息，2012(11):651－652.

[5]王杰，張生安，燕增偉.論循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用[J].化工裝備技術(shù)，2011(2):54－58.

[6]申付俊.淺析水泵節(jié)能技術(shù)途徑[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(16):124.