浅谈循环水冷却系统的节能改造

浅谈循环水冷却系统的节能改造

万明明

新疆圣雄电石有限公司，新疆 吐鲁番 838000

摘要：随着城市建设的发展，越来越多的公共建筑配备了中央空调系统，循环水冷却系统成为了不可或缺的一部分。循环水冷却系统是工业企业不可缺少的重要设备。水冷系统通常由冷却塔、水泵和热交换系统组成。其工作过程是冷水流经需要冷却的生产设备后返回冷却塔，温度上升的循环水通过冷却塔冷却，再由循环水泵加压循环使用。

关键词：循环水冷却系统节能改造

引言

循环水冷却系统作为企业的主要供能设备，在企业用电量中占比较大。在国家越来越提倡节能环保的新时代，通过循环水冷却系统的节能改造来降低电耗，不仅能为企业创造更好的经济效益，还能取得良好的社会效益。在工业循环水冷却系统中，循环水泵和冷却塔风机是用电大户，节能改造的重点是研究如何对循环水泵和冷却塔风机进行节能改造。作为电厂水处理系统中最重要的工作，循环水处理的日常运行管理是保持循环冷却水系统长期、高效、经济运行的关键。有时，即使筛选出合理的药剂配方，确定了较好的工艺参数，但循环水处理运行管理不善，往往达不到预期的处理效果。因此，长期积累运行数据和认真分析研究，不断优化循环水处理运行模式，可以提高管理水平和效果。

1循环水泵的节能改造

近年来，随着工业生产的发展，淡水资源越来越稀缺，环保要求越来越严格。为了保护有限的水资源和生态环境不受破坏，实现国家控制指标，减少废水排放。电厂作为用水大户，90%以上的水主要用于循环冷却。为了使排水的各项指标达到排放标准，选择合理的循环水处理方案，避免凝汽器等换热设备的腐蚀和结垢，减少循环水的排放量，实现零排放，是运行管理者的重要任务。水冷系统的循环水泵作为主要的动能设备，在能耗中占有相当大的比例。循环水泵除了采用高效节能的水泵外，还可以从以下几个方面进行改造。一是通过对泵的剩余流量的分析，控制循环水泵回水阀的开闭程度，可以调节循环水的供给压力，可以有效避免系统实际扬程低于泵的设计扬程时额外循环造成的能效浪费；二是随着高压大功率电机变频调速技术的不断成熟，利用变速变流量的节能原理，根据水泵的压力和流量特性曲线，在保证循环水冷却系统压力的前提下，对循环水泵的电机调节方式进行变频改造，达到最优节能。根据循环水泵的转速、扬程、功率和节能率的变化，当转速和流量降低时，电机所需的功率大大降低了流量的三次方。虽然转速降低时额定工作参数会相应降低，但水泵仍能以同样的效率工作，所以降低转速可以大大降低轴功率，达到节能的目的。对循环水泵进行变频节能改造后，改造后的变频系统相当于一个全自动调节阀。当泵速降低时，不再通过关小阀门来控制流量，阀门始终处于全开状态，避免了关小阀门造成的能效损失，同时避免了总效率的下降，保证了能量的充分利用，设备需要多少就供应多少；采用变频调速时，50Hz满负荷时功率因数接近1，工作电流远低于电机的额定电流，因为变频装置内部的滤波电容可以提高功率因数，可以为电网节约20%左右的容量，从而保证了能量的有效利用；第三，降低水泵出口压力。通过对水冷系统运行参数和水泵设计参数的充分分析比较，采用切割循环水泵叶轮的方法减小叶轮直径，降低水泵扬程和出口压力，从而降低水泵的电耗。通过切割水泵叶轮直径来降低水泵出口压力，可以保证系统的流量需求，系统改动小，不增加额外的运行维护，改造成本低，节能增效。

2冷却塔风机的改造

用水轮机代替电机带动冷却塔风机旋转，达到节能的目的。风机由水力驱动，电机由水轮机代替作为风机的动力源，水轮机的工作动力主要来源于循环冷却系统的富余流量和富余扬程。由于设计通常要考虑管道阻力、设备负荷、换热面积等因素的影响，所以在泵的选择上往往存在一定的富余流量。通过风机的非电化学变换，由泵提供的循环水经过涡轮并带动其转动，使涡轮的输出轴直接与风机相连，进而带动风机转动。汽轮机改造后，进入冷却塔的阀门打开，直到系统流量达到要求值。因为泵的功率与流量成正相关，所以可以通过改变阀门开度来调节泵的流量，流量变化时泵的功率会发生变化，流量不变时泵电机功率不会发生变化，所以阀门开度保持在系统要求的值。

3优化冷却水的管理

循环水系统的水质对能耗也有一定的影响。水中的脏杂质或腐蚀性物质会造成冷凝器脏堵或漏水等各种问题，导致系统得不到冷却，必然导致水电增加。基于此，必须对循环冷却水进行优化处理，以提高水资源的利用率，保障循环水系统功能的持久发挥，冷却水的优化处理一是通过在水塔水入水源头增加过滤器过滤杂质异物.二是定期投放水垢、缓蚀剂、杀菌剂进行杀菌、剥离、清洗。杀菌和剥离的目的是去除附着在系统上的污垢和粘泥，切断其对药剂的隔离作用，使药剂最大限度地发挥其缓蚀阻垢作用；当集水池水位降至最低安全水位时，为了节省药剂用量，投入煤泥剥离器进行杀菌剥离。投放过程中，仔细观察冷却塔顶部布水装置和塔内壁的粘泥、细菌、藻类的清除情况，以及出水孔堵塞的缓解情况，直至塔内壁青苔消失，循环水浊度保持较小，然后打开补给水和排水阀进行置换排放。

4做好设备维护和管理

冷却塔出口应配备过滤网。系统中应设置过滤器，以保护水泵和制冷主机。传统的加药方式操作复杂，成本高，技术要求高，要特别注意化学药品对系统材料的腐蚀性。目前应用最广泛的产品是电子水处理仪或电子除垢器，它通过形成高频电磁场，产生防垢、除垢、缓蚀、杀菌、灭藻、防锈的作用。选择时要对比价格和功耗。设置系统时应考虑维护的方便性。以珠海景尧水处理公司为代表的新一代蜂巢净水器，对大流量系统的处理特别有效。该设备能最大限度地产生适用的能量，使水通过蜂窝状的处理室进行单独处理。其他包括静电和内部磁性产品。由于循环水冷却系统具有很高的节能环保价值，使用循环冷却水的目的是为了更好的为企业节约水电资源。随着企业生产规模的逐步扩大，做好循环水系统的日常维护尤为必要。通过建立和完善相关的维护机制，定期检查循环冷却系统各种设备和阀门的功能状态以及高低压凝汽器的运行状态，为冷却水循环系统的正常运行创造了有利的前提条件。

结语

立足企业生产实际，在满足企业正常生产所需设备换热要求的情况下，通过技术手段对循环水冷却系统进行改造，优化循环用水量，降低循环水压力。改造后的循环水冷却设备在保持原有生产规模的情况下，达到了节约电耗、减少水资源浪费、降低工人劳动和设备维护成本的目的，更好地实现了循环水系统的经济运行和节能增效。

参考文献：

[1]陈鑫化工循环水系统整体优化分析与改造《广东化工》2018年第11期141-143页

[2]周强王武冷却塔风机联合变频节能探讨《制氧》2019，（7）TH4338-40页

[3]杨海鹏王彧斐冯霄采用双供水回路的循环水系统改造《计算机与应用化学》2018，35（4）TQ025.259-268.

作者简介：万明明，男，（1998.05.14 - ）， 西北师范大学知行学院，新闻学，新疆圣雄能源股份有限公司电石厂 ，生产技术处 技术员。