WECS 节能技术及应用 某钢厂软环泵站冷却循环水系统技改项目.pdf全...

姚长江

[摘 要]循环水系统的主要动力源是水泵，因此对于电能的消耗较大，占整个生产总过程用电量的8%～10%，有一些不合理的水泵运行系统的电量耗费甚至占到总用电量的40%.开展循环水系统的节能优化首先要对工艺装置进行优化，在此基础上，降低企业循环水运行的能耗。基于此，本文对工艺冷却循环水系统节能运行进行分析。

[关键词]工艺冷却；循环水系统；节能运行

中图分类号：G404 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0190-01

根据国家有关规定，企业高温产品和设备必须用循环水冷却，循环水系统用于工艺过程冷（热）量交换和传送的过程中，涉及循环水泵组、管网、换热装置、制冷设备和冷却塔等，主要依靠水泵为动力源来推动循环水流动。据相关统计，水泵的耗电量约占全国发电量的15%～21%，当前，我国循环水用量已经占到用水总量的70%，循环水系统用泵能耗占到70%以上，运行能耗巨大。

循环水系统在石油化工等领域是必不可少的基本环节，电能消耗较大，约占石化生产过程中总用电量的8%～10%，而我国循环水泵系统普遍存在能耗较高的现象，运行效率只有50%，与先进国家相比，系统运行效率低20%以上。因此，推广冷却循环水系统节能优化技术对行业节能意义重大。

1 节能优化技术的基本原理

冷却循环水节能优化系统是以水为介质进行工艺流程中能量的互换。通过分析整个系统中能量互换的效率，利用阀门技术对整个循环系统中的单一单位进行系统优化控制，并研究系统的利用效率，判断当前系统的能量利用效率，然后再结合生产流程，提出一种能够提升循环水系统中能量的利用效率的方案。

冷却循环水系统中的应用技术主要有几下几种：①精确采集系统内换热设备、泵站等的运行参数；②优化整个管网的换热网络和建立水力数字模型；③准确分析管网内的水流、阻力及水泵运行效率；④正确使用节能泵、水力调节平衡装置等一系列具有针对性的节能产品。

在冷却水循环系统中，操作人员可通过阀门控制水泵的水量。将冷却温度严格控制在规定范围内，智能阀门始终处于常开的位置且能够实现智能化调节，在完成控制的同时还要减小水泵的输出功率，使机组能够最大限度地发挥作用，达到节能的效果。泵阀一体的智能节能技术在实现终端平衡后还可降低管网的阻尼，使管网中泵阀的张开角度满足工艺要求。在此过程中，该技术可将所有信息数据完整地反馈到计算机系统中，操作人员可根据这些数据进行变频操作。在这种互联网阀门技术的控制下，循环水系统数据的实时监测得以实现。

2 典型的技术改造情况

冷却循环水系统节能优化技术因其实际应用节能效果显著，目前已广泛应用于循环水系统的节能改造项目，其中也有相当一部分石化企业正处于大范围推广应用阶段。该技术在钢铁、石化、电力、化工、化纤、医药、冶金、楼宇中央空调、城镇区域供热、城市供热等行业中应用，与原有循环水系统相比，节能改造后综合节能率达到30%～60%，节能效果十分明显。

2.1 节能方案的实施

对循环水系统进行全面的负荷检测，采集完整的运行参数，并统一控制各个系统，实现循环水系统的协调优化。

全程采集系统运行过程中负荷的变化，并及时反馈，通过监控工况的变化，利用对数据的高效处理，得到整个系统最佳的运行参数，实现水循环的平衡。

根据变频调速的原理和实际运行情况调节风机和水泵的转速，避免出现不必要的功率消耗。

利用冷却循环水系统节能优化技术可实现系统各环节的自动管理。控制系统要分层次通信和采集，避免单一故障导致整个系统瘫痪。

2.2 节能优化技术实施的间接效益

节能优化技术实施的间接效益体现在以下三方面：①运用节能优化技术后，利用变频调节能更快地调节负荷，实现全自动的负荷控制，从而提高了冷却循环水系统的运行和管理效率，减少了操作人员的工作量；②冷却循环水系统节能优化技术的运用实现了电机的软启动，减少了在启动时电流对电机和线网的冲击，可以有效预防和控制电机故障，延长了机组的实际使用寿命；③冷却循环水系统节能技术的优化和应用降低了原有高压变频器的转速，从而降低了机械故障的发生率，实现了整个循环管网在恒定压力下的运行，避免了以往的一些压力变化对管网的冲击。

3 应用现状

冷却循环水系统节能优化技术已经被列入国家发改委2012-12-26正式对外公布的第五批国家重点节能技术的推广目录。该技术适用于石油化工、机械电子、钢铁冶金、食品药品等相关领域用电力来驱动的循环水系统。

3.1 案例一

某石油天然气股份有限公司水汽厂处理能力3000m3/h的钢结构大型冷却塔，近年来冷却效果逐年下降，收水器老化变形，使大量的循环水漂出塔外，造成水和药剂大量损失。该厂实施了循环水系统优化技术改造，合理优化生产工艺，采用管式闭路配水取代原设计槽式配水，通过集中配水，减少水源扩散面积，降低循环水漂滴损失率。同时，还采用薄膜点滴混装专利技术，安装了新式多波双功能收水器，可以进行二次收水，使冷却效率、填料强度和抗老化性均得到了较大提高。该项循环水系统优化改造完成后每年可节约运行费用18万元。

3.2 案例二

某公司己内酰胺事业部第一循环冷却水系统共有单级双吸离心泵9台，均存在着水泵运行效率偏低和耗电量高等问题。采用节能技改方案通过优化水泵水力设计和结构设计及提高制造精度来提高泵效率，同时通过水泵、配套电机、传动装置、管网和用水设备匹配来提高冷却水系统效率，并准确计算出用水设备和流体输送相匹配的最佳工艺点。节能改造后，在维持原来的工况下，每小时节电614.1kWh，每年节约电5.38GWh，节约电费约269万元，节能降耗效果显著。

3.3 案例三

某石油化工有限公司通过对催化裂化装置冷却循环水系统实施技改，每年可节省用电量3.95GWh。B公司将原先氨纶生产装置的聚酯工艺、动力车间两套独立冷却循环水系统进行优化，每年可节省用电量2.81GWh。C集團有限责任公司的合成氨联合生产装置冷却循环水系统，优化后每年节电达到13.66GWh。酒钢集团不锈钢二期软环泵循环水系统中成功应用该技术后，节电率达62%以上，年节电达6.60GWh。D集团美青氰胺有限责任公司主要生产经营化肥原料，每年综合能源消耗量达到760kt标准煤，通过将水泵进行了节能改造，改造后工艺冷却水系统节电率近30%。

结语

以往冷却循环水系统主要是靠水流恒流运行，耗能较大，效率较低。对冷却循环水系统进行技术改造后，节能效果明显，维修检护可以做到不停产维修，非常方便。按照现行石化行业循环水系统耗电占整个生产过程耗电量的8%～10%，优化后节能30%算，冷却循环水系统的节能优化可以为整个石化行业带来很大的经济优势，况且由国家发改委推广的节能技术都是先进、实用且发展潜力很大的技术，是在所有行业的共同要求及适应未来发展的前提下筛选出来的。因此，企业要研发适合自身的节能技术，并将其广泛应用于实践运行中，通过节能减排工作为企业带来更好的收益。

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