冷却循环水系统节能优化及应用

冷却循环水系统节能优化及应用

发表时间：2019-05-23T11:41:58.167Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：王鑫

[导读] 随着我国改革开放不断地深入开展，工为发展的速度也在不断地加速，冷却水在工业中的用量不断地加大，其比例达到了解80%以上，已成了举足轻重的、不可忽视的重要部分。

大庆石化公司水气厂水处理车间黑龙江大庆市 163714

摘要：随着我国改革开放不断地深入开展，工为发展的速度也在不断地加速，冷却水在工业中的用量不断地加大，其比例达到了解80%以上，已成了举足轻重的、不可忽视的重要部分。因此，在工业不断发展的过程中，必须首先研究和处理好冷却水循环问题，充分考虑节约能源的现实问题。冷却水是工业生产中不可缺少的重要资源，如果我们能够在节能和循环利用方面做得更加科学，不仅能够对当前不太乐观的资源环境进行很好地保护，同时还能为企业甚至国家与社会节约不少的支出。

关键词：冷却循环水系统；节能优化；应用

近年来，我国经济快速发展，工业化程度越来越高，工业用水消耗量也越来越大，为了提高工业用水的利用率，减少水的消耗，循环水系统应用日益广泛。工业冷却循环水系统的设计对于工业的建设起着非常重要的作用，它不仅直接影响企业的用水效果，而且还与经济效益、环保密切相关。

1冷却循环水系统低效率与高能耗原因剖析

第一，作为批量生产的工业制成品，泵是按一定规格型号系列组织设计制造的，泵的特性曲线只有设定的若干条，而管路特性曲线却是千变万化，对某一特定管路，在泵的设计选型时，就不能保证水力效率高，也不能保证工作点正好落在泵的高效率区间内。

第二，在现实情况下设计者往往凭经验，而不是根据管路特性曲线选泵，常常过于保守，以致严重依赖阀门调节运行，管路与泵匹配存在问题。同时，对已投入运行装置的管路特性曲线，也很少有人对其实施有效检测，管路与泵是否匹配从无评判，对泵的匹配进行有效调整则更少。

第三，循环水系统都存在多种工况运行，泵站一般有数台泵组成，组合形式又有并联、或并联加二级串联等形式。那么，如何做好泵组搭配以保证应各种工况要求所扬送的流量尽可能合理、运行效率都处于高效区，这对设计过程及运行管理过程中都是非常重要课题，但目前对多泵组合泵站的设计普遍缺少节能优化，运行管理过程也缺少必要的节能技术手段，能耗的经济性处于盲目状态。

第四，因设计、改造或运行原因导致系统管网各回路的管路特性曲线差异较大，存在因某局部阻力偏高而导致整体压头升高等现象。

第五，当然引起高能耗的原因还有很多，如冷却塔及系统相关换热设备换热效能低下增加泵送流量，未能按负荷变化（和气候变化）有效调节流量增加水送能耗。

2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：精确采集系统内换热设备、泵站等的运行参数；优化整个管网的换热网络和建立水力数字模型；准确分析管网内的水流、阻力及水泵运行效率；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。

3工业冷却循环水系统节能优化技术的改造

3.1改造内容

通过在工业冷却循环水系统中应用优化技术，使得工业循环水系统的工作效率得到大幅增加，而且还能够更多的应用于工业冷却循环水系统的改造项目当中。节能优化技术在改造项目的实施过程中得到顺利应用，能够从根本上实现节能优化，相比传统的冷却循环水系统，效率可提升至30%～60%，整体效果非常可观。

常见的工业冷却循环水系统有合成氨循环水系统以及高炉鼓风机透平拖动装置冷却系统，其中合成氨循环水系统主要的改造方面为换热网络以及配水管网，解决了纯碱厂和加氯车间的水资源不平衡问题，主要改造设备有调节装置、高效节能泵、循环在线监测以及能源管理系统。高炉鼓风机透平拖动装置冷却系统的改造内容为换热网络以及配水管网，解决供水总管止回阀阻力存在异常的问题，对原泵站的高效节能泵的参数、叶轮水力模型等方面进行优化和设计，主要改造的设备有可编程控制器计量系统、止回阀以及高效节能泵。

3.2改造实施

改造的具体实施根据具体情况进行实施，针对上述的两种常见的冷却循环水系统的改造时，首先要对冷却循环水系统进行检测，获取当前系统在运行状态下的所有参数，进而实现对所有系统进行有效的控制，分析系统存在的缺陷，采取方案进行有效优化。

系统运行参数的获取主要是通过采集系统来实现的，根据采集系统的运行状态、负荷等方面的状态信息进行更有效收集，并能够及时、有效的给予监测并将信息回馈给系统，以便于能够在最佳的状态下获取整个系统的信息。实施改造的基本原理为变频调速对风机和水泵的转速控制，可以更好的减少功率的消耗。

4工业冷却循环水系统节能优化技术的应用

4.1中国石油天然气股份有限公司某石化分公司

中国石油天然气股份有限公司某石化分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