淺談工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術及應用

姚玉田　俞澤科　林高燦

摘 要：通過建立能量平衡的測試和計算標準，對循環(huán)水系統(tǒng)的各項數(shù)據(jù)進行了動態(tài)監(jiān)測，優(yōu)化了系統(tǒng)的運行，提高了工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的能效，實現(xiàn)了綜合節(jié)能。主要介紹了工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術的基本原理、技術改造情況和應用現(xiàn)狀。

關鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng)；動態(tài)監(jiān)測；技術改造；節(jié)能降耗

中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.156

循環(huán)水系統(tǒng)的主要動力源是水泵，因此對于電能的消耗較大，占整個生產(chǎn)總過程用電量的8%～10%，有一些不合理的水泵運行系統(tǒng)的電量耗費甚至占到總用電量的40%. 開展循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化首先要對工藝裝置進行優(yōu)化，在此基礎上，降低企業(yè)循環(huán)水運行的能耗。

1 節(jié)能優(yōu)化技術的基本原理

工業(yè)冷卻循環(huán)水節(jié)能優(yōu)化系統(tǒng)是以水為介質(zhì)進行工藝流程中能量的互換。通過分析整個系統(tǒng)中能量互換的效率，利用閥門技術對整個循環(huán)系統(tǒng)中的單一單位進行系統(tǒng)優(yōu)化控制，并研究系統(tǒng)的利用效率，判斷當前系統(tǒng)的能量利用效率，然后再結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)流程，提出一種能夠提升循環(huán)水系統(tǒng)中能量的利用效率的方案。

工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中的應用技術主要有幾下幾種：①精確采集系統(tǒng)內(nèi)換熱設備、泵站等的運行參數(shù)；②優(yōu)化整個管網(wǎng)的換熱網(wǎng)絡和建立水力數(shù)字模型；③準確分析管網(wǎng)內(nèi)的水流、阻力及水泵運行效率；④正確使用節(jié)能泵、水力調(diào)節(jié)平衡裝置等一系列具有針對性的節(jié)能產(chǎn)品。

在工業(yè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，操作人員可通過閥門控制水泵的水量。將冷卻溫度嚴格控制在規(guī)定范圍內(nèi)，智能閥門始終處于常開的位置且能夠?qū)崿F(xiàn)智能化調(diào)節(jié)，在完成控制的同時還要減小水泵的輸出功率，使機組能夠最大限度地發(fā)揮作用，達到節(jié)能的效果。泵閥一體的智能節(jié)能技術在實現(xiàn)終端平衡后還可降低管網(wǎng)的阻尼，使管網(wǎng)中泵閥的張開角度滿足工藝要求。在此過程中，該技術可將所有信息數(shù)據(jù)完整地反饋到計算機系統(tǒng)中，操作人員可根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行變頻操作。在這種互聯(lián)網(wǎng)閥門技術的控制下，循環(huán)水系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測得以實現(xiàn)。

2 典型的技術改造情況

在鋼鐵、石油、化工、冶金等行業(yè)中應用工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術后，與原來的循環(huán)水系統(tǒng)相比，節(jié)能效果可以達到30%～60%. 其中，比較典型的工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術有合成胺循環(huán)水系統(tǒng)技術和高爐鼓風機透平拖動裝置冷卻系統(tǒng)技術。

2.1 節(jié)能方案的實施

對循環(huán)水系統(tǒng)進行全面的負荷檢測，采集完整的運行參數(shù)，并統(tǒng)一控制各個系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化。

全程采集系統(tǒng)運行過程中負荷的變化，并及時反饋，通過監(jiān)控工況的變化，利用對數(shù)據(jù)的高效處理，得到整個系統(tǒng)最佳的運行參數(shù)，實現(xiàn)水循環(huán)的平衡。

根據(jù)變頻調(diào)速的原理和實際運行情況調(diào)節(jié)風機和水泵的轉(zhuǎn)速，避免出現(xiàn)不必要的功率消耗。

利用冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術可實現(xiàn)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的自動管理?？刂葡到y(tǒng)要分層次通信和采集，避免單一故障導致整個系統(tǒng)癱瘓。

2.2 節(jié)能優(yōu)化技術實施的間接效益

節(jié)能優(yōu)化技術實施的間接效益體現(xiàn)在以下三方面：①運用節(jié)能優(yōu)化技術后，利用變頻調(diào)節(jié)能更快地調(diào)節(jié)負荷，實現(xiàn)全自動的負荷控制，從而提高了冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的運行和管理效率，減少了操作人員的工作量；②冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術的運用實現(xiàn)了電機的軟啟動，減少了在啟動時電流對電機和線網(wǎng)的沖擊，可以有效預防和控制電機故障，延長了機組的實際使用壽命；③冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術的優(yōu)化和應用降低了原有高壓變頻器的轉(zhuǎn)速，從而降低了機械故障的發(fā)生率，實現(xiàn)了整個循環(huán)管網(wǎng)在恒定壓力下的運行，避免了以往的一些壓力變化對管網(wǎng)的沖擊。

3 應用現(xiàn)狀

工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術已經(jīng)被列入國家發(fā)改委2012-12-26正式對外公布的第五批國家重點節(jié)能技術的推廣目錄。該技術適用于石油化工、機械電子、鋼鐵冶金、食品藥品等相關領域用電力來驅(qū)動的循環(huán)水系統(tǒng)。

3.1 巴陵石化

巴陵石化公司經(jīng)過一系列的改造，千噸水節(jié)電率達到33%，不考慮全年多送水量的情況，每小時節(jié)電614 kW·h，按照全年全天計算，總節(jié)電量可以達到5.38×106 kW·h，節(jié)能減耗效果非常明顯，節(jié)約金額約269萬元。

3.2 其他企業(yè)

揚子石化公司通過對冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進行技改，每年可以節(jié)電3.95×106 kW·h；大化集團對公司生產(chǎn)裝置的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)進行技改后，每年節(jié)電1.366×107 kW·h；杭州哲達科技股份有限公司對不銹鋼二期軟環(huán)水進行技術改造后，節(jié)能效果也非常顯著；四川美青氰胺有限責任公司主要生產(chǎn)化肥原料，在改進合成氨循環(huán)水系統(tǒng)后，節(jié)電效率可以達到30%.

4 結(jié)束語

以往工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)主要是靠水流恒流運行，耗能較大，效率較低。對工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)進行技術改造后，節(jié)能效果明顯，維修檢護可以做到不停產(chǎn)維修，非常方便。按照現(xiàn)行石化行業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)耗電占整個生產(chǎn)過程耗電量的8%～10%，優(yōu)化后節(jié)能30%算，工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化可以為整個石化行業(yè)帶來很大的經(jīng)濟優(yōu)勢，況且由國家發(fā)改委推廣的節(jié)能技術都是先進、實用且發(fā)展?jié)摿艽蟮募夹g，是在所有行業(yè)的共同要求及適應未來發(fā)展的前提下篩選出來的。因此，企業(yè)要研發(fā)適合自身的節(jié)能技術，并將其廣泛應用于實踐運行中，通過節(jié)能減排工作為企業(yè)帶來更好的收益。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕