淺談浮法玻璃冷卻水供水系統(tǒng)效率分析及節(jié)能改造

宋輝

摘要：工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)作為主工藝生產(chǎn)的生命線，對(duì)維護(hù)設(shè)備正常運(yùn)行和保證生存安全至關(guān)重要，同時(shí)冷卻水供水系統(tǒng)的能耗也是極高的。本文以浮法玻璃生產(chǎn)線的循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)際案例，通過(guò)對(duì)供水系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，找出影響效率關(guān)鍵問(wèn)題點(diǎn)，并通過(guò)節(jié)能方案設(shè)計(jì)、實(shí)施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，同時(shí)可為類(lèi)似工程提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：浮法玻璃工廠 冷卻水供水系統(tǒng) 效率分析 節(jié)能 改造措施

隨著國(guó)家對(duì)浮法玻璃生產(chǎn)能耗的要求，及目前浮法玻璃市場(chǎng)產(chǎn)能過(guò)剩的現(xiàn)狀，節(jié)能降本是企業(yè)賴(lài)以生存和發(fā)展的趨勢(shì)，而循環(huán)冷卻水供水系統(tǒng)的能耗問(wèn)題則是浮法玻璃生產(chǎn)中的一個(gè)不可忽視的節(jié)能點(diǎn)。中國(guó)南玻集團(tuán)下屬某公司浮法玻璃生產(chǎn)線的循環(huán)水系統(tǒng)，多數(shù)水泵和管路等設(shè)備陳舊，存在水泵流量、揚(yáng)程、管路設(shè)計(jì)與實(shí)際使用不匹配的情況，造成較大的電能浪費(fèi)。

一、冷卻水供水系統(tǒng)效率基礎(chǔ)知識(shí)

1.理想狀態(tài)下，1噸水克服1米的揚(yáng)程阻力時(shí)，耗電量為0.0027KW.H。

2.水泵及其系統(tǒng)所需能量：P（KW）=0.0027*ρ*Q/K。

其中：Q-流量m3/H，H-揚(yáng)程M，K-泵系統(tǒng)效率=K電*K泵* K閥*K管：

3.影響系統(tǒng)供水效率的因素主要有設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、材質(zhì)、施工和運(yùn)行維護(hù)等5個(gè)方面。其中，1）設(shè)計(jì)方面主要在：①流量偏大，揚(yáng)程偏高，②管徑、走向的不合理，③管路連接方式的設(shè)計(jì)不合理等；2）設(shè)備選用方面：①水泵、電機(jī)未選擇高效率設(shè)備，②廠家制造水平造成的效率低下等；3）材質(zhì)方面：①閥門(mén)阻力大，②閥門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)，③管道內(nèi)部粗糙；4）施工方面：①管路連接方式的施工不合理，②管道變向不合規(guī)范等。

二、工廠冷卻水供水系統(tǒng)效率分析

目前，工廠冷卻水供水系統(tǒng)是由5個(gè)水泵、冷卻塔、冷卻水池和熱水池組成。工廠冷卻水系統(tǒng)（圖1）及運(yùn)行參數(shù)（表2）：

1.供水系統(tǒng)需要的流量、揚(yáng)程：

分析基準(zhǔn)：DN400總管末端（設(shè)備前）要求壓力0.20Mpa，要求流量1200m3/h。

1）.DN400主管管路揚(yáng)程損失：

管路長(zhǎng)度按300m，管道水利計(jì)算，DN400總管的揚(yáng)程損失為8.93M。

2）.總管過(guò)濾器后的壓力：

總管過(guò)濾器后需要的壓力為0.20Mpa+8.93*0.0098 Mpa =0.288 Mpa。總管過(guò)濾器后的實(shí)測(cè)壓力為0.30Mpa稍大于其需求0.288 Mpa壓力，稍考慮裕量，其實(shí)際供水壓力合理。

3）.總管過(guò)濾器前的壓力：

總管過(guò)濾器前的實(shí)測(cè)壓力為0.32Mpa，過(guò)濾器的壓差為0.02 Mpa。

結(jié)論：為保證工藝設(shè)備的冷卻需求，在供水流量達(dá)到1200m3/h時(shí)，DN400總管始端壓力應(yīng)保持在0.32Mpa。

2.工藝?yán)鋮s水水泵供水系統(tǒng)的效率水平分析：

1）.水質(zhì)所需的電功率：

理想狀態(tài)下，1200m3/h 水質(zhì)、0.32Mpa需要的能量=0.0027*Q*H==106KW。

2）.實(shí)際用電功率：

水泵房1#、3#、5#水泵運(yùn)行，其實(shí)際用電功率分別為85KW、56KW、121KW，合計(jì)262KW。

3）.供水系統(tǒng)的綜合效率K：

在理想的（水）泵、（電）機(jī)情況下，供水系統(tǒng)的效率水平：80%*95%=76%。工藝?yán)鋮s水泵系統(tǒng)的實(shí)際效率K=水質(zhì)輸出所需功率/總輸入用電功率=106/262=0.40（40%）

結(jié)論：供水系統(tǒng)實(shí)際效率遠(yuǎn)低于供水系統(tǒng)的理想效率水平76%。

3.供水系統(tǒng)效率低下的原因分析：

1）.同一系統(tǒng)水泵參數(shù)不同，揚(yáng)程高泵對(duì)揚(yáng)程低泵出水有壓制。

2）.泵出口與泵出口總管“Π”型連接，水流對(duì)沖，能耗大。

3）.1#-3#泵、4#-5#泵與DN400分總管間“T”型連接，分總管與總管間倒“T”型連接。1#-3#間、4#-5#間各有水泵運(yùn)行時(shí)，水流對(duì)沖，能耗大。

4）.現(xiàn)有水泵出口的止回閥在關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)，供水共管（壓力高）通過(guò)水泵出口閘閥-止回閥-水泵-進(jìn)口過(guò)濾器-冷卻水池形成水流小循環(huán)。

三、工廠冷卻水供水系統(tǒng)效率提升對(duì)策、效果

1.供水系統(tǒng)效率提升對(duì)策：

1）.用低阻的止回閥更換現(xiàn)有的各水泵出口止回閥，以減少供水阻力、防止停運(yùn)水泵止回閥滲漏形成的水流小循環(huán)所造成的電能浪費(fèi)。

2）.水泵出口支管與室內(nèi)總管的連接方式、室內(nèi)總管與輸水主管的連接方式改造，減少水流對(duì)沖所造成的流量損失。

3）.高效水泵、電機(jī)的應(yīng)用。

4）.使運(yùn)行水泵、電機(jī)的參數(shù)相同。

5）.減少水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以減少流量的損失。兩臺(tái)水泵并列，單臺(tái)泵流量損失5%；三臺(tái)水泵并列，單臺(tái)泵流量損失26%；兩臺(tái)水泵并列，單臺(tái)泵流量損失29%；兩臺(tái)水泵并列，單臺(tái)泵流量損失40%.

2.供水系統(tǒng)效率提升的效果：

1）.最小的效率提升改進(jìn)方案：

①五臺(tái)水泵出口的現(xiàn)有止回閥更換：減少止回閥阻力、杜絕備用泵的止回閥滲漏。②選定參數(shù)相同的兩臺(tái)水泵、高效化選型生產(chǎn)：杜絕水泵壓頭現(xiàn)象、水泵本身效率提高5%。

改造后：兩臺(tái)水泵運(yùn)行、室內(nèi)總管維持0.39Mpa供水壓力、總管供水流量1200m3/h，考慮到兩臺(tái)泵的流量損失5%（1200*5%），水泵的供水總量為1260 m3/h，單臺(tái)泵的其軸功率為81KW，配套電機(jī)的額定功率選90KW?？紤]到電機(jī)的損耗為5%，兩臺(tái)泵的實(shí)際用電功率為2*（80+90*1.05）=169KW，與改造前的262KW相比較，供水系統(tǒng)效率（節(jié)電率）提升35.5%。

2）.最大的效率提升改進(jìn)方案：

① 五臺(tái)水泵出口的現(xiàn)有止回閥更換：減少止回閥阻力、杜絕備用泵的止回閥滲漏。②選定參數(shù)相同的兩臺(tái)水泵、高效化選型及生產(chǎn)、水泵運(yùn)行一臺(tái)：杜絕水泵壓頭現(xiàn)象、水泵本身效率提高5%、減少水泵并列運(yùn)行的流量損失、室內(nèi)總管-輸出總管的供水對(duì)沖現(xiàn)象。

一臺(tái)水泵供水，室內(nèi)總管維持0.32Mpa供水壓力、總管供水流量1200m3/h，單臺(tái)泵的其軸功率為127KW，配套電機(jī)的額定功率選160KW。考慮到電機(jī)的損耗為5%，水泵的實(shí)際用電功率為127+160*1.05=135KW，與改造前的262KW相比較，供水系統(tǒng)效率（節(jié)電率）提升48.5%。

綜合評(píng)估，通過(guò)分析計(jì)算，根據(jù)不同的效率提升方案，經(jīng)過(guò)改造，水泵系統(tǒng)的效率可提升36%-49%，達(dá)到了節(jié)能降耗的目標(biāo)；同時(shí)對(duì)存在類(lèi)似問(wèn)題的公司提供的改善方法和思路。

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