工业循环水泵站节能改造的技术应用及成效

工业循环水泵站节能改造的技术应用及成效
发布时间：2022-07-29T09:59:57.694Z 来源：《建筑实践》2022年第6期作者：郑凯1 梁爽2
[导读] 随着经济的发展，工业用水加大，在企业发展中循环冷却水技术十分重要
郑凯1 梁爽2
东北轻合金有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150060
摘要：随着经济的发展，工业用水加大，在企业发展中循环冷却水技术十分重要，节能技术是工业循环泵站系统的重点，结合近年来节能技术特点，分析循环水系统节能技术的应用。

以及循环水泵站节能改造的实际技术应用及成效。

关键词:循环水泵站；离心泵；节能改造；节能技术系统
一、节能优化技术的基本原理
工业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，然后再结合工业生产流程，提出一种能够提升循环水系统中能量的利用效率的方案。

工业冷却循环水系统中的应用技术主要有几下几种：①精参数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。

在工业冷却水循环系统中，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。

二、典型的技术改造及应用现状。

在钢铁、石油、化工、冶金等行业中应用工业冷却循环水系统节能优化技术后，与原来的循环水系统相比，节能效果可以达到 30%～60%. 其中，比较典型的工业冷却循环水系统节能优化技术有合成胺循环水系统技术和高炉鼓风机透平拖动装置冷却系统技术。

工业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。

三、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。

四、软水循环泵组叶轮切削改造及成效
成功的经验可以复制，例如：福建三钢动力厂南区水泵站是三钢最大的循环水泵站，通过分析软水循环泵组实际运行工况可以看出，其实际运行模式为三用一备，比设计模式多运行一台水泵，离心泵的性能与实际需求不匹配，特别是水泵扬程与实际工况差距较大造成电能浪费，具备较大的节能空间。

由于泵站处于投产初期,软水循环泵组运行工况还不稳定, 不宜实施大的改造，且作为高炉冷却用水供水泵组，安全稳定运行是第一要务，为了不影响高炉生产，宜釆取易实施、见效快的改造方式。

针对水泵扬程过高的问题，计划对4台水泵叶轮进行切削改造，经比较该型离心泵各切削档次的性能曲线, 同吋考虑为今后运行调整预留一定余量，确定将叶轮切削一档, 直径由原来的659mm切削至610mm,扬程由59m降至约47m。

为保障泵组的生产安全，叶轮切削安排逐台实施，单台泵改造当天完成，改造耗时一周，投资0.5万元。

改造完成投入运行后，在水量、水压与原工况一致的情况下，只需运行两台水泵(一台变频，一台工频)，运行模式调整为二用二备，变频泵出口调节阀全开，工频泵出口调节阀开启度约为65%,因节流调节造成的电能浪费大幅减少，总运行功率降至741kW,吨水电耗指标0.172 kWh/t,小时节电量264 kWh, 节电率26.27%,年节电效益达到133万元，节能改造取得阶段性成功。

3软水循环泵组高效节能泵改造及成效
软水循环泵组经叶轮切削改造稳定运行一段时间后，由于用户需求改变，其用水量从4300 m3/h降至3200 m3/h,回水管压0.61MPa,供水主管压力0.83MPa,泵组仍保持二用二备运行模式，通过调节变频泵频率及工频泵的出口调节阀开启度调整泵组运行工况，以满足用户需求，泵组总运行功率为 512kW<,变频泵出口调节阀全开能耗小，但工频泵在运行工况变化后，出口调节阀开启度调整为30%,出口压力1.14MPa,再次进入阀门节流调节的模式，且水泵经叶轮切削后效率降低, 上述因素都造成电能的浪费。

此阶段经过近两年的运行调整，用户需求趋于稳定，软水循环泵组将在未来较长时间保持现有运行工况，且运行模式为二用二备，对其中一台泵进行改造还有一台备用泵，安全系数高改造时间充裕，本着节能改造效益最大化的原则对该泵组进行二次节能改造，将其中一台工频泵更换为量身定制的高效节能泵，原配套电机不变，保持原有基础及进出口管道基本不变，便于今后还原。

改造方现场实测在用泵运行工况及安装尺寸, 定制设计新水泵，经设计计算确定高效节能泵的性能参数：额定 ^t*2200m3/h,额定扬程25m,泵体制造完成后，现场安装用时 4天。

本次改造从方案制定到实施完成历时4个月，投资26.8万元。

改造完成投入运行后，在运行模式保持不变，水量、水压与原工况一致的情况下，总运行功率降至295kW,吨水电耗指标0.092kWh/t,小时节电量217kWh,节电率42.38%,年节电效益达到109万元，投运三个月就收回投资。

四、循环水泵站节能改造的总体效果
成功的经验可以复制，例如：福建三钢动力厂南区水泵站是三钢最大的循环水泵站，共设置8个泵组34 台水泵，泵组与用户众多，泵站设计参数及水泵性能参数与实际运行工况存在偏差不可避免，泵站建成投运后能耗大指标高，其中软水循环泵组尤为明显，节能改造势在
必行。

同期根据各自工况特点釆用相应的节能技术进行改造：①低压循环泵组先后进行叶轮切削改造及高效节能泵改造，节电率36.19%,投资92万元；②上塔泵组实施高效节能泵改造, 节电率50.9%,投资24.8万元；③中压循环泵组实施高效节能泵改造，节电率17.86%,投资6.4万元；④冷媒水泵组运行工况变化大，供水量在300-2200m3/h之间波动，据此对其实施变频改造，高负荷运行时节电率达到15%,投资5万元。

经过近两年的努力，南区水泵站节能改造项目顺利完成, 总投资155.5万元，均取得较好节能效果。

投产前期泵站平均吨水耗电指标为0.3238kWh/t,通过节能改造泵站年平均吨水耗电指标降至0.2390kWh/t,泵站年供水量约1.4亿t,年可节电1187万kWh,年节约电费约700万元。

综上，根据实际运行工况因地制宜采用不同的节能技术对泵站进行节能改造，满足用户需求的同时修正设计偏差，有效改善了泵站运行能耗高的问题，达到了节能降耗经济运行的目的，成效显著。

参考文献：
[1]李海松;工业循环水泵站节能改造的技术应用及成效[J];江西建材;2019年09期
[2]唐军;宣钢；高炉水资源综合节能改造[J];冶金动力;2014年09期。