循环水回水余压利用贯流式水轮机发电节能改造
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
形式水轮机ꎬ不但需要延长旁路管线ꎬ水流在蜗壳
内流动时的能量损失也相对增大ꎬ经核算预测ꎬ该
项目水力效率约为 ８８％ ꎮ 因此ꎬ在同样满足压头
条件下ꎬ贯流式水轮机水力效率更高ꎮ
循环冷却水回水余压回收改造是在已有循环
与检修空间等ꎮ 华鹤煤化共有 １０ 台循环冷却水
２０ ~ ３００
斜击式
程中旁路管线较短、弯头少ꎬ管线阻力损失小ꎬ经
１ ~ ２５
４０ ~ １ ７００
水斗式
力效率能有所提高ꎻ此外ꎬ贯流式水轮机在安装过
冷却水塔装置的基础上进行改造建设ꎬ必须满足
１ ~ ２５
贯流定浆式
水平轴向流动ꎬ不转弯ꎬ因此机组的过水能力和水
４０ ~ ２００
４０ ~ １２０
斜流可逆式
采用贯流式水轮机时ꎬ水流在流道内基本沿
该项目循环冷却水回水可用富余压头约
吊车设计位置ꎬ吊车位置为纵向布置ꎬ也可采用横
向布置ꎮ
图 １ 风机检修过程中发电机、风机和吊车位置示意图
考虑运行期间风机叶片吊装检修需要ꎬ采用
混流式水轮发电机组由于机组本身占地大、管线
１８
引出相对偏长ꎬ基本满足检修要求ꎻ而采用贯流式
水轮发电机组立式安装ꎬ可同比混流式水轮发电
机组节约三分一的占地空间ꎮ 因此为预留充足的
类别及工艺路线ꎬ实现节能与经济效益最大化ꎮ
机后ꎬ回水余压能再次浪费ꎬ未实现能量的充分回
该方案在现有循环冷却水回水管线的基础
上ꎬ增加旁路安装水轮机驱动发电机发电ꎬ既实现
２ 可回收利用有效余压能计算
循环冷却水塔单塔体积流量 Ｑ 为 ４ ０００ ｍ / ｈꎬ
３
回水 压 力 为 ０. ２８ ＭＰａ ( 测 压 点 位 于 地 面 标 高
１ 运行现状及问题
系列技术缺陷问题ꎬ如机械振动大、噪声大、检修
中海石 油 华 鹤 煤 化 有 限 公 司 ( 简 称 华 鹤 煤
化) 某项目配套 １０ 台循环冷却水塔共计循环水
体积流量 ４０ ０００ ｍ / ｈꎬ主工艺装置与公用工程装
３
置分为上下 ２ 个台区分层布置ꎬ台区高差 ８ ｍꎬ最
高点换热器与循环冷却水泵出口位差 ４０ ｍꎮ 循
环冷却水泵供水压力为 ０. ４２ ＭＰａꎬ回水蝶阀开度
工作量大、维护成本高、散热能力不足影响冷却效
果等ꎮ 虽然近年来随着技术的不断进步和发展ꎬ
水轮机驱动冷却风机技术也不断创新ꎬ解决了自
身技术短板和缺陷 [２] ꎬ但是各家技术厂商的技术
水平和装备制造质量参差不齐ꎬ难以确保投用后
达到预期效果ꎮ
此外ꎬ随着季节变化ꎬ尤其在北方地区ꎬ气温
约 ２０％ ꎬ阀 前 压 力 为 ０. ２８ ＭＰａꎬ 阀 后 压 力 约 为
降低ꎬ冷却塔风机运行数量逐渐减少ꎬ停运冷却风
能量浪费ꎮ 因此ꎬ应综合考虑空间布置、投资、原
收利用ꎬ降低了改造投资的回报率ꎮ
系统匹配程度等方面ꎬ选择适合的水轮机、发电机
３. ２ 采用水轮机驱动发电机发电回收余压能
０. １０ ＭＰａꎬ约 ０. ２ ＭＰａ 压力损失在阀门节流ꎬ造成
检修及通行空间ꎬ贯流式水轮发电机组更优ꎮ 此
１. ０ ｍ 处) ꎬ布水器标高为 ８ ｍꎬ 布水压力按 １ ｍ
计算ꎬ同时考虑管道阻力及安全裕量 １ ｍꎬ则水轮
了余压能的回收利用ꎬ又保证了水轮机不因季节
温度变化调节运行ꎬ发电机组可全年运行ꎬ最大限
度回收能量ꎻ即便水轮发电机组发生故障ꎬ只要将
冷却水切换回原运行管线即可ꎬ检修方便ꎬ并且不
影响冷却水降温效果ꎮ
由余压能可做功量 Ｐ ＝ ９. ８１ＱＨ [１] 计算可得
３ 能量回收利用方案的选择
３. １ 采用混流式水轮机替代发电机驱动冷却风机
从 ２００５ 年至今ꎬ关于冷却塔水轮机技术的专
从实际运行效果来看ꎬ其在能量回收率方面仍存
利、文献快速增长ꎬ由于具有客观的节能效果ꎬ也
在一定的改进空间ꎮ
被业内快速认可和应用ꎻ但是随之而来暴露出一
作者简介:陈立国(１９８９—) ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ从事生产技术管理工作ꎻｃｈｅｎｌｇ４＠ ｃｎｏｏｃ. ｃｏｍ. ｃｎ
１７
氮肥与合成气 第 ４８ 卷 第 １０ 期 ２０２０ 年 １０ 月
３. ２. １ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮机选型
在水轮机选型的过程中ꎬ主要考虑 ３ 个方面
的因素:(１) 水轮机适用范围
[３]
(３) 机组占地空间ꎮ
ꎻ(２) 水轮机效率ꎻ
各类水轮机适用范围参数见表 １ꎮ
表 １ 各类水轮机适用范围参数
类型
水头 / ｍ
型式
２０ ~ ７００
混流式
８０ ~ ６００
混流可逆式
３ ~ ８０
轴流转浆式
反击式
３ ~ ５０
轴流定浆式
斜流式
贯流转桨式
冲击式
５ ~ １００
双击式
核算预测ꎬ该项目水力效率约为 ９２％ ꎮ 而混流等
１６
氮肥与合成气 第 ４８ 卷 第 １０ 期 ２０２０ 年 １０ 月
循环水回水余压利用贯流式水轮机发电节能改造
陈立国ꎬ李振权
( 中海石油华鹤煤化有限公司ꎬ 黑龙江鹤岗 １５４１００)
摘 要: 针对目前循环水回水余压回收方式ꎬ提出采用水轮机驱动异步发电机发电的形式ꎬ与传统通过水
轮机替代发电机驱动冷却风机相比ꎬ有效解决了因回水余压能与驱动发电机不匹配或运行期间水轮机发生故障
机可利用剩余水头 Ｈ 约为 １９ ｍꎮ
高ꎬ循环水供水压力越高、循环水泵耗能越多ꎬ循
Ｐ ＝ ２０７. １ ｋＷꎮ
于装置内高点换热器的位置ꎬ高点换热器位置越
环水回水压力也越高、能量损失越大ꎮ 为了实现
循环水回水余压的回收利用ꎬ化工行业人员研发
了一系列回水余压能再利用的装置ꎬ如使用混流
式水轮机替代发电机驱动冷却风机等方式ꎬ但是
１６ ｍꎬ且循环冷却水系统水量运行相对稳定ꎬ因
此ꎬ选择贯流式定浆式水轮机ꎮ
现场空间布置ꎬ改造后不能妨碍现场正常的通行
塔ꎬ双排并列布置ꎬ两塔间距 １４. ４２ ｍꎬ风机叶轮
直径为 ９. ８ ｍꎬ回水管线外侧距对面塔 １０. ７１ ｍ
( 见图 １) ꎮ 风机每片叶片质量约 ８０ ｋｇꎬ预计整个
风机轮毂质量为 １ ｔꎬ因此以化工企业常用的 ２５ ｔ
不能正常运行导致的冷却塔散热能力下降、冷却风机停运期间余压能不能全部回收等问题ꎮ
关键词: 回水余压ꎻ 水轮发电机组ꎻ 节能
中图分类号:ＴＫ７３３ ＋ . ８ 文献标志码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０２０)１０￣００１６￣０４
化工生产中ꎬ循环水系统供水压力主要取决
内流动时的能量损失也相对增大ꎬ经核算预测ꎬ该
项目水力效率约为 ８８％ ꎮ 因此ꎬ在同样满足压头
条件下ꎬ贯流式水轮机水力效率更高ꎮ
循环冷却水回水余压回收改造是在已有循环
与检修空间等ꎮ 华鹤煤化共有 １０ 台循环冷却水
２０ ~ ３００
斜击式
程中旁路管线较短、弯头少ꎬ管线阻力损失小ꎬ经
１ ~ ２５
４０ ~ １ ７００
水斗式
力效率能有所提高ꎻ此外ꎬ贯流式水轮机在安装过
冷却水塔装置的基础上进行改造建设ꎬ必须满足
１ ~ ２５
贯流定浆式
水平轴向流动ꎬ不转弯ꎬ因此机组的过水能力和水
４０ ~ ２００
４０ ~ １２０
斜流可逆式
采用贯流式水轮机时ꎬ水流在流道内基本沿
该项目循环冷却水回水可用富余压头约
吊车设计位置ꎬ吊车位置为纵向布置ꎬ也可采用横
向布置ꎮ
图 １ 风机检修过程中发电机、风机和吊车位置示意图
考虑运行期间风机叶片吊装检修需要ꎬ采用
混流式水轮发电机组由于机组本身占地大、管线
１８
引出相对偏长ꎬ基本满足检修要求ꎻ而采用贯流式
水轮发电机组立式安装ꎬ可同比混流式水轮发电
机组节约三分一的占地空间ꎮ 因此为预留充足的
类别及工艺路线ꎬ实现节能与经济效益最大化ꎮ
机后ꎬ回水余压能再次浪费ꎬ未实现能量的充分回
该方案在现有循环冷却水回水管线的基础
上ꎬ增加旁路安装水轮机驱动发电机发电ꎬ既实现
２ 可回收利用有效余压能计算
循环冷却水塔单塔体积流量 Ｑ 为 ４ ０００ ｍ / ｈꎬ
３
回水 压 力 为 ０. ２８ ＭＰａ ( 测 压 点 位 于 地 面 标 高
１ 运行现状及问题
系列技术缺陷问题ꎬ如机械振动大、噪声大、检修
中海石 油 华 鹤 煤 化 有 限 公 司 ( 简 称 华 鹤 煤
化) 某项目配套 １０ 台循环冷却水塔共计循环水
体积流量 ４０ ０００ ｍ / ｈꎬ主工艺装置与公用工程装
３
置分为上下 ２ 个台区分层布置ꎬ台区高差 ８ ｍꎬ最
高点换热器与循环冷却水泵出口位差 ４０ ｍꎮ 循
环冷却水泵供水压力为 ０. ４２ ＭＰａꎬ回水蝶阀开度
工作量大、维护成本高、散热能力不足影响冷却效
果等ꎮ 虽然近年来随着技术的不断进步和发展ꎬ
水轮机驱动冷却风机技术也不断创新ꎬ解决了自
身技术短板和缺陷 [２] ꎬ但是各家技术厂商的技术
水平和装备制造质量参差不齐ꎬ难以确保投用后
达到预期效果ꎮ
此外ꎬ随着季节变化ꎬ尤其在北方地区ꎬ气温
约 ２０％ ꎬ阀 前 压 力 为 ０. ２８ ＭＰａꎬ 阀 后 压 力 约 为
降低ꎬ冷却塔风机运行数量逐渐减少ꎬ停运冷却风
能量浪费ꎮ 因此ꎬ应综合考虑空间布置、投资、原
收利用ꎬ降低了改造投资的回报率ꎮ
系统匹配程度等方面ꎬ选择适合的水轮机、发电机
３. ２ 采用水轮机驱动发电机发电回收余压能
０. １０ ＭＰａꎬ约 ０. ２ ＭＰａ 压力损失在阀门节流ꎬ造成
检修及通行空间ꎬ贯流式水轮发电机组更优ꎮ 此
１. ０ ｍ 处) ꎬ布水器标高为 ８ ｍꎬ 布水压力按 １ ｍ
计算ꎬ同时考虑管道阻力及安全裕量 １ ｍꎬ则水轮
了余压能的回收利用ꎬ又保证了水轮机不因季节
温度变化调节运行ꎬ发电机组可全年运行ꎬ最大限
度回收能量ꎻ即便水轮发电机组发生故障ꎬ只要将
冷却水切换回原运行管线即可ꎬ检修方便ꎬ并且不
影响冷却水降温效果ꎮ
由余压能可做功量 Ｐ ＝ ９. ８１ＱＨ [１] 计算可得
３ 能量回收利用方案的选择
３. １ 采用混流式水轮机替代发电机驱动冷却风机
从 ２００５ 年至今ꎬ关于冷却塔水轮机技术的专
从实际运行效果来看ꎬ其在能量回收率方面仍存
利、文献快速增长ꎬ由于具有客观的节能效果ꎬ也
在一定的改进空间ꎮ
被业内快速认可和应用ꎻ但是随之而来暴露出一
作者简介:陈立国(１９８９—) ꎬ男ꎬ助理工程师ꎬ从事生产技术管理工作ꎻｃｈｅｎｌｇ４＠ ｃｎｏｏｃ. ｃｏｍ. ｃｎ
１７
氮肥与合成气 第 ４８ 卷 第 １０ 期 ２０２０ 年 １０ 月
３. ２. １ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮机选型
在水轮机选型的过程中ꎬ主要考虑 ３ 个方面
的因素:(１) 水轮机适用范围
[３]
(３) 机组占地空间ꎮ
ꎻ(２) 水轮机效率ꎻ
各类水轮机适用范围参数见表 １ꎮ
表 １ 各类水轮机适用范围参数
类型
水头 / ｍ
型式
２０ ~ ７００
混流式
８０ ~ ６００
混流可逆式
３ ~ ８０
轴流转浆式
反击式
３ ~ ５０
轴流定浆式
斜流式
贯流转桨式
冲击式
５ ~ １００
双击式
核算预测ꎬ该项目水力效率约为 ９２％ ꎮ 而混流等
１６
氮肥与合成气 第 ４８ 卷 第 １０ 期 ２０２０ 年 １０ 月
循环水回水余压利用贯流式水轮机发电节能改造
陈立国ꎬ李振权
( 中海石油华鹤煤化有限公司ꎬ 黑龙江鹤岗 １５４１００)
摘 要: 针对目前循环水回水余压回收方式ꎬ提出采用水轮机驱动异步发电机发电的形式ꎬ与传统通过水
轮机替代发电机驱动冷却风机相比ꎬ有效解决了因回水余压能与驱动发电机不匹配或运行期间水轮机发生故障
机可利用剩余水头 Ｈ 约为 １９ ｍꎮ
高ꎬ循环水供水压力越高、循环水泵耗能越多ꎬ循
Ｐ ＝ ２０７. １ ｋＷꎮ
于装置内高点换热器的位置ꎬ高点换热器位置越
环水回水压力也越高、能量损失越大ꎮ 为了实现
循环水回水余压的回收利用ꎬ化工行业人员研发
了一系列回水余压能再利用的装置ꎬ如使用混流
式水轮机替代发电机驱动冷却风机等方式ꎬ但是
１６ ｍꎬ且循环冷却水系统水量运行相对稳定ꎬ因
此ꎬ选择贯流式定浆式水轮机ꎮ
现场空间布置ꎬ改造后不能妨碍现场正常的通行
塔ꎬ双排并列布置ꎬ两塔间距 １４. ４２ ｍꎬ风机叶轮
直径为 ９. ８ ｍꎬ回水管线外侧距对面塔 １０. ７１ ｍ
( 见图 １) ꎮ 风机每片叶片质量约 ８０ ｋｇꎬ预计整个
风机轮毂质量为 １ ｔꎬ因此以化工企业常用的 ２５ ｔ
不能正常运行导致的冷却塔散热能力下降、冷却风机停运期间余压能不能全部回收等问题ꎮ
关键词: 回水余压ꎻ 水轮发电机组ꎻ 节能
中图分类号:ＴＫ７３３ ＋ . ８ 文献标志码:Ｂ 文章编号:２０９６￣３５４８(２０２０)１０￣００１６￣０４
化工生产中ꎬ循环水系统供水压力主要取决