工业冷却塔用混流式水轮机技术
冷却塔风机驱动专用混流式水轮机[实用新型专利]
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专利名称：冷却塔风机驱动专用混流式水轮机专利类型：实用新型专利
发明人：陈德新,庞辉春
申请号：CN200820149231.9
申请日：20080916
公开号：CN201250750Y
公开日：
20090603
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种冷却塔风机驱动专用混流式水轮机，可有效解决利用水轮机剩余能量来驱动冷却塔风机，实现节能、减少噪音与振动的问题，其解决的技术方案是，包括蜗壳、主轴和转轮，主轴下端在尾水管上部的转轮室内装有转轮，蜗壳与装在转轮室外壁上的座环固定在一起，主轴与冷却塔风叶直联，转轮上部的主轴上设有密封，密封上部装有轴承，本实用新型结构简单新颖、安装使用方便，节能、环保、噪音小，工作效率高，性能稳定、安全，少维护，节约运行成本，是水轮机应用上的一大创新，有显著的经济和社会效益。
申请人：河南新飞纪元科技有限公司
地址：450003 河南省郑州市紫荆山路8号阳光铭座A座3101室
国籍：CN
代理机构：郑州天阳专利事务所(普通合伙)
代理人：聂孟民
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工业冷却塔用混流式水轮机技术
198 工业冷却塔用混流式水轮机技术一、技术名称：工业冷却塔用混流式水轮机技术二、技术所属领域及适用范围：化工、冶炼、轻纺等行业有重力势能可利用的机械通风式冷却塔的改造三、与该技术相关的能耗及碳排放现状目前的工业循环冷却系统耗电现状是：每座冷却塔的塔顶都装有一台电动机，用来驱动风筒内部的风叶转动，一座4500t/h流量的冷却塔电机年耗电量约为175万kWh，耗能折合612tce。
目前应用该技术可实现节能量24万tce/a，减排约63万tCO2/a。
四、技术内容1.技术原理水轮机的工作动力来自循环冷却水系统水的重力势能以及循环水泵的富余扬程，工作时保证冷却塔的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。
水轮机的输出轴直接与风机连接并带动其转动，取消了原电机驱动风机系统，节约了电能。
2.关键技术（1）利用循环水余压驱动水轮机，替代电机；（2）转速比为50的超低比速混流式水轮机，效率提高至88%以上，并将原双列循环形导流叶栅改为单列环形导流叶栅，设计金属椭圆形蜗壳，实现水轮机的结构紧凑，满足冷却塔内部空间少的需求。
3.工艺流程改造的流程：取消冷却塔减速箱和电机把冷却塔用水轮机安装在原减速箱基础上安装原风机连通进水管和水轮进口连通布水器和水轮机出口。
系统工作原理见图1所示：图1工业冷却塔用混流式高效水轮机系统原理图五、主要技术指标1.水轮机效率η≧88%、外形设计尺寸满足冷却塔内部工作要求；2.噪音降低20%；3.水轮机替代电机后，节电100%。
六、技术鉴定、获奖情况及应用现状该技术通过南京市科技成果鉴定，已应用于石油、化工、钢铁和轻纺等行业。
已对全国300余家企业的冷却塔进行了节能改造，节能效果显著。
七、典型应用案例典型用户：大庆石化、扬子石化、巴陵石化、哈尔滨石化、沧州大化、申久化纤、仪征化纤、南京钢铁、济南钢铁、江苏沙钢等典型案例1：哈尔滨石化建设规模：4000t/h×2台逆流式机械通风冷却塔改造。
大型化工石化企业通用节能技术浅析
的机械 通 风冷 却 塔进 行 改造 ． 改造 完成 后 相 对应 改
造 前做 了对 比 ， 表 １ 改 造 前冷 却 塔 风机 电机 年耗 如 ．
冷却 系统看 ． 推荐使 用Ｔ 一 ２ ０Ａ 菌 灭藻 剂 和Ｔ — Ｓ ５ ８９ 杀 Ｓ
倾 源节约与环保》 ０ ’年邾 ２１
期
—
—
一
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！，
低 无
可靠性 需对电机和减速箱进行定期维护保养 可长期连续运行
一
、
引 言
环保
冷却效果
有噪音及 振动 的影响
较好
无任何污染
较好
国 家工 信 部２ １ 年初 提 出 目标 ．０ ５ ０１ ２ １ 年我 国单
位 工 业 增加 值 能耗 、 二氧 化碳 排放 量 和 用 水量 分 别
理 药 剂 和新 鲜 水 相 比较 可 减 少 酸 性 处 理 药 剂 投 加
剂量 ． 而进 一步 降低 药剂 费用 从 再生 水是 城市 的第 二水 源 城市 污水 再生 利用 是 提 高 水 资源 综 合利 用 率 ． 轻水 体 污 染 的有 效 途 减 径 之 一 再 生 水 合理 回用 既能 减 少水 环 境 污 染 ． 又
、 ６６ ＼ ＼
专 论 与例 业 文 案
一—
大型化工石化芷业通用节链技术浅析
安 晓 英 张 康 张 莉 红
（ 中海 油天 津化 工研 究设 计 院 ， 津 ３ ０ ３ ） 天 ０ １ １
电量约 为１ ５ Ｙ Ｗｈ ７ ７ ｋ ，改造 后 完全 省去 本部 分 电耗 ，
摘
要 ：本 文针 对耗 能较 高的 大型化 工石
以上 文 章 中 提 到 的 节 能 节 水 技 术 相 对 于 其 他 技 改 措施 较 为 容易 实 现 ．且 节 能节 水 量相 当可 观 ．
用于冷却塔的超低比转数混流式水轮机设计
Zhang L im in1 Zheng Yuan1 Zhang Chenghua2 Yin Yiwu2 L iu Jun3
( 1. College of Energy and E lectrica l, Hoha i U n iversity, N an jing 210098, Ch ina 2. B a ilianhe Pum ped S torage Co. , L td. , W uhan 438600, Ch ina
根据冷却塔的富余水头 , 进口条件采用压力进 口边界条件 ,即以冷却塔的富余水头作为进口边界 条件 ;出口边界条件采用压力出口边界条件 ,即在尾 水管出口断面处给定压力值 ; 在临近固壁的区域采 用标准壁面函数 ,固壁面采用无滑移边界条件 ,如果 边界转动 ,边界上的速度为给定的周向速度 [9 ] 。 212 数值计算结果
【摘要 】 工业冷却塔的循环冷却水出口一般具有一定的富余水头 ( 4～15 m ) 。利用冷却塔的富余水头 ,开发 一种超低比转数混流式水轮机 ,代替冷却塔中风扇电动机 ,可以达到节能的目的 。结合冷却塔水轮机工作环境特 点 ,进行了超低比转数混流式小水轮机全流道三维非定常数值模拟 ,重点对超低比转数小水轮机转轮叶片设计与 优化 。为了尽量减少水轮机尺寸 ,在结构设计方面提出金属梯形蜗壳和单列环形导叶 。通过数值模拟对比分析确 定最优性能的水轮机方案进行物模试验 。通过物模试验证明设计的超低比转数混流式节能水轮机尺寸满足了冷 却塔要求 ,效率高 ,性能稳定 。
利用 CFD 软件 ,对水轮机整个三维流场进行数 值模拟计算 [10 ] , 通过对叶片翼型的优化 , 不断提高 水轮机性能 。
=0
(8)
在进行 CFD 计算之前 ,先对所需计算的物理模
水轮机技术在冷却塔系统中的应用
水轮机技术在冷却塔系统中的应用摘要：针对冷却塔风机的现状，在分析冷却塔风机闭环变频节能控制原理的基础上，设计人员开发了冷却塔风机优化节能控制系统。
采用S7-200系列PLC和变频器技术，实现了变频调速风机的闭环控制；风机故障报警系统的有机结合实现了风机的安全控制。
生产实践证明，优化节能控制系统保证水轮机工作性能的稳定，使节能效果达到最佳，同时还具有很好的推广应用价值。
关键词：水轮机技术；冷却塔系统；应用引言风机作为冷却塔降温的关键部件，循环水从冷却塔上端延填料落下时，冷却风机吸入大量空气，通过填料使循环水与空气有较充分的接触，并将循环水热量传递给周围空气，使水温降下来。
但长期以来，化工工厂循环水冷却塔的高能耗耗问题却未引起足够重视，大部分老式冷却塔没有采用任何节能措施。
由于冷却塔的设计散热量是根据在夏天最高温时，循环水系统最大热负载的条件下选定的。
然而在实际设备运行时，由于季节、气候、工作负载的等效热负载等诸多因素都决定了机组经常是处于在较负荷的情况下运行，所以按工频运行的机组耗电通常是不必要且浪费的。
通过采用变频控制，能够大幅度节约电能，并且对整个企业的节能减排起到正面的促进作用。
1、水轮机冷却塔工艺（1）技术原理：对冷却塔进行了改造，将电动风扇改为涡轮风扇，水轮机的工作动力来自循环冷却水系统的重力势能和循环水泵的多余水头。
运行中保证冷却塔的技术参数，循环水泵的能耗不变，风机的输出轴与风机直接连接，带动风机旋转，省去了原有的电机驱动风机系统，实现了节能降耗目的。
（2）工艺流程：取消冷却塔减速箱和电机→把冷却塔用水轮机安装在原减速箱基础上→安装原风机→连通进水管和水轮进口→连通布水器和水轮机出口（如图1所示）。
2、冷却塔风机使用中存在的问题2.1、冷却塔风机的工作原理冷却塔系统在全球范围内应用广泛，按照结构分为单体型和多单体组合型，按照水系统分为逆流型和交叉流动型，按照安全位置分为地面或者架设在屋顶等形式。
混流式水轮机及其附属设备规范技术
安装调整：根据 设计图纸和技术 要求，对混流式 水轮机及其附属 设备进行安装和 调整。
调试运行：完成 安装后，对混流 式水轮机及其附 属设备进行调试， 确认正常运行后 交付使用。
调试流程
安装过程：按照设计图纸和 规范要求进行安装，确保设 备正确安装
准备工作：检查设备、工具、 人员等是否准备充分
调试步骤：按照规定的步骤 进行调试，确保设备正常运
润滑保养：定期对设备进行润滑保养，减少磨损，延长设如有需要，及时紧固
定期保养
设备检查：定期检查混流式水轮机 及其附属设备的运行状态，及时发 现并解决潜在问题
设备润滑：定期对混流式水轮机及 其附属设备进行润滑，减少设备磨 损，延长设备使用寿命
添加标题
添加标题
多元化应用：开发适用于不同水力资源和环境条件的混流式水轮机及其附属设备，满足 不同领域的应用需求。
应用前景展望
高效节能：混流式水轮 机及其附属设备在能源 领域具有广泛的应用前 景，如水电站、核电站 等
市场需求：随着能源结 构的调整和环保意识的 提高，混流式水轮机及 其附属设备市场需求持 续增长
技术创新：未来混流式 水轮机及其附属设备将 不断进行技术创新，提 高能源转化效率和可靠 性
PART Six
混流式水轮机及其附属设 备的市场前景与发展趋势
混流式水轮机的技 术要求
设备要求
设备应符合相关标准和规范 设备应具有高效率、低能耗、低噪音等特点 设备应具有可靠的稳定性和安全性 设备应易于维护和保养
性能要求
额定转速：每分钟多少转 额定出力：每秒钟多少千瓦 飞逸转速：超过额定转速时的最大转速 吸出高度：低于水面的最大吸力
调试中出现问题的解决方法
检查混流式水轮 机的水流方向是 否正确
一种冷却塔用分流混动式水轮机[实用新型专利]
![一种冷却塔用分流混动式水轮机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/eab954df10661ed9ac51f384.png)
专利名称：一种冷却塔用分流混动式水轮机专利类型：实用新型专利
发明人：李大应,潘坤
申请号：CN201920565326.7
申请日：20190424
公开号：CN210265009U
公开日：
20200407
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种冷却塔用分流混动式水轮机，包括水轮机本体，所述水轮机本体的一端安装有水轮机进水管，且水轮机本体的另一端安装有水轮机主轴，所述水轮机本体的前侧安装有水轮机出水管A，且水轮机本体的后侧安装有水轮机出水管B，所述辅助电机底座的顶部安装有辅助电机，所述辅助电机的一端安装有辅助电机主轴，所述辅助电机主轴的一端和水轮机主轴的一端均安装有皮带轮，所述皮带轮之间固定连接有皮带，所述水轮机进水管的内部设置有转轮，所述转轮的前端设置有导水球头，所述导水球头的外侧设置有导叶，本实用新型解决了横流式通风冷却塔循环水富余能量小不能进行节能改造的问题，同时减少施工成本的问题。
申请人：嘉兴港区港安工业设备安装有限公司,安徽昊星节能科技有限公司
地址：310000 浙江省嘉兴市嘉兴港区杭州湾新经济园24幢1号
国籍：CN
代理机构：合肥方舟知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：朱荣
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水轮机动力补偿：水轮机在工业循环水系统冷却塔中的应用
水轮机动力补偿：水轮机在工业循环水系统冷却塔中的应用概述在工业生产的循环水系统中，为了保证系统中水的循环和流通，需要通过冷却塔来降低水温。
其中，水轮机是一种常用的装置，它可以利用自然资源——水的动能来驱动发电机发电，同时也可以作为冷却塔的动力补偿装置，以实现循环水系统的高效工作。
本文主要介绍水轮机在工业循环水系统冷却塔中的应用，包括其工作原理、优点和适用范围等方面。
工作原理水轮机是一种利用水流的动能来驱动转子旋转的装置。
在工业循环水系统中，它一般直接连接强制循环水泵后面，与冷却塔中的水进行交换。
根据水的能力大小来选择水轮机尺寸大小并确定功率。
水流经过水轮机转子，将其带动旋转。
而水轮机的旋转则产生机械能，它可以直接用于驱动装置，也可以通过发电机将机械能转换为电能。
水轮机无论用于驱动装置还是发电机，都能有效地补充循环水系统的能量缺口，从而实现系统的高效工作。
相比于传统的静止冷却塔，水轮机动力补偿装置具有以下优点：•降低噪音：水轮机动力补偿装置的使用能够大大降低冷却塔的噪音，减轻环境污染。
•节省能耗：利用水流动能驱动装置不仅无需额外能量输入，还能够回收和利用发电产生的能量，降低系统耗能。
•提高效率：水轮机动力补偿装置直接使用水的动能来驱动转子旋转，不仅转速稳定而且效能高，可以达到非常高的效率。
适用范围水轮机动力补偿装置在工业循环水系统中的应用范围非常广泛，特别适用于以下场合：•大型循环水系统：当循环水系统规模较大时，需要动力补偿来保证系统的正常运转。
此时，可以采用水轮机动力补偿装置，不仅可以保证足够的能量输入，而且还具有节能和噪音降低等优点。
•华北地区：由于华北地区水资源短缺，因此使用水作为动力补偿成为了一种理想的选择。
水轮机动力补偿装置正是利用水的动能来驱动转子，成为华北地区工业循环水系统的首选方案。
结论在工业循环水系统中，水轮机动力补偿装置作为一种利用自然资源的高效工作方法，有着广泛的应用前景。
通过准确选择设备类型和规格大小，将水轮机动力补偿装置应用到工业生产的循环水系统中，可以有效降低系统能耗和噪音，并提高系统效率，从而达到可持续发展的目的。
混流式水轮机在工业循环水冷却塔上的应用
０ 前 言
开封 龙宇 化工 有 限公 司聚 甲醛 装 置循环 水 系统
成负压 ， 冷 空气 便 由下 部 进 风 口进 入塔 内 。风 机采
用 的是 玻 璃钢 材质 动 能 回收 型 风 筒 ， 由下 到上 分 为
来流 收缩段 、 风 机 工 作 段 和 动 压 回收段 。通过 冷 却 塔淋水 段 的气 流经 过 收 缩 段 的 整 理 ， 使 之 能均 匀 收
２ ０ １ ６年
第３ ３卷
图 １ 冷 却 塔 示 意 图
１ 水 轮 机 在 工 业 循 环 水 系统 中开 发
水轮 机是把 水 流 的能量转 换 为旋转 机械 能 的动
并 带动其 转 动 ， 节 省风机 电机 原有 的能 耗 。
混流 式水 轮机 转轮 区 内的水 流在通 过转 轮 叶片 流 道时 ， 始终 是连 续充满 整个 转轮 的有 压流 动 ， 并 在
项目 总循环水量 工艺参数 ９ ０ ０ ０ ｍ ／ ｈ
表 １ 冷 却塔 的性能参数 项目 电机型号 工艺参数 ２ ０ ０ ｋ Ｗ Ｙ ３ １ ５ Ｌ ２— ４
台数
单 塔水量
２台
４ ５ ０ ０ ｍ ／ ｈ
风机型号
风 机 名 称
Ｌ ９ ２ Ｄ
第ｌ ｌ期
韩 元培 ： 混流式水轮机在 工业循 环水冷却塔上的应用
ห้องสมุดไป่ตู้
混 流 式水 轮机 在 工 业循 环 水冷 却 塔 上 的 应 用
韩 元培
（ 河 南 能 源 化 工 集 团 开 封 龙 宇 化 工 有 限公 司 ，河 南 开封 ４ ７ ５ ２ ０ ０）
摘
要： 介 绍 了水轮 机 技 术 的 原 理及 其在 循 环 水 系统 的 开 发 概 况 ， 结合 改 造 实例 探 讨 了 混 流 式 水轮 机 技 术 在 工 业
采用水轮机技术进行冷却塔节能改造可行性的分析
１ 应 用情况简介
冷却塔专用水轮机于 ２ ０ ０ ３ 年开始出现 ， ２ ０ ０ ６ 年
应 用 首 次 获得 国家权 威 检 测部 门 的认 可 。经 过 ７年
则是功率的直观体现 ，每个循环水系统所用 的水轮 机， 都应该按照实际运行工况进行调整 ， 在系统 富余 压力有限的条件下 ，以此压力作 为水轮机 的工作压
年每台塔仅电费就可以节省 ３ ５ ． ８ 万元 ， 该循环水系统
。
９ ２。
王 日锋 等 ： 采 用水轮机技 术进行冷却塔节能改造 可行性的分析
摘 要 ： 采用水轮机技术， 对循环水冷却塔进行节能改造 已经成为一门成熟的技术， 但是也不乏失 败的案例。 通过笔者的实践， 总结 了冷却塔风机节能改造前期应该做 的分析工作 ， 以确保 可行性分析 的准 确性 。
关键 词 ： 冷 却塔
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ６
水 轮机 节 能 改造
成功人选 “ 国家 重点 节 能 技术 推 广 目录” （ 第三批 ） ， 并于 ２ ０ ｔ １ 年 被 国 家 发改 委 列 为 “ 十二五” 重 点 节 能
２ 业主方面应 该考虑的 因素
传 统 的水 轮 机 一 般 是 指 用 于水 力 发 电 的水 轮 机， 从上 世 纪 ８ ０年代 开始 发 展 至今 已经 成为 一 个 非
６台塔每 年 的节 电费用 为 ２ １ ５ 万元。
但是 ， 采用水轮机技术对冷却塔进行改造 ， 并非
放之天下而皆准 ， 市场上不乏改造失败的案例。在采 用该技术之前要具体情况具体分析 ，对改造可行性 进行充分论证 ， 以确保生产安全和投资安全 。
水轮机替代工业冷却塔风机电机的节能技术改造
科技资讯2015 NO.28SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程43科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 冷却塔广泛地应用于国民经济的许多部门，它是利用水和空气的接触，通过蒸发和传导散热来降低热量的一种设备。
长期以来，冷却塔冷却时所用的风机主要由电机驱动，电机一年所消耗的电能十分巨大，而且进入冷却塔冷却的循环水均有一定的富余水压力，这部分能量都浪费掉了。
而水轮机冷却塔就是利用循环水的富余能量来驱动水轮机带动风机旋转，达到风机的设计转速和风量，省去风机原配用的电机和附属设施，节约了电能和维修费用，从而获得可观的经济效益。
1 改造前原有设施情况抚顺某企业循环水系统中冷却塔为方型逆流玻璃钢组合塔，风机为电动轴流风机，冷却水泵为专用上塔热水泵。
1.1冷却塔采用4台方型逆流玻璃钢组合塔，单台额定处理水流量为700m 3/h，实际处理水量600 m 3/h；额定温差为10℃，进出口水温40℃/30℃；实际温差2.3℃,进出口水温28.1℃/25.8℃。
1.2风机共有4台配套的轴流风机，传动方式为电机—减速机；电机功率为22kW，电压为380V，额定电流为230A；叶片数量为8片；风机转数为210r/min。
1.3上塔热水泵热水泵是3台KQSN400-M19/377卧式双吸式离心泵，夏季高温季节为2台运行，1台备用，其他季节为2台运行，2台备用；额定流量为1820m 3/h；扬程为27.5m；进口压力为4m，出口压力为15m；电机功率为185kW，电源电压为380V，额定电流为341.6A。
2 改造实施情况2.1 改造内容将4台冷却塔的电动风机全部实施节能改造，以专用混流式水轮机取代电机(包括传动轴、减速机)作为风机动力源，使风机驱动方式由电力改为水力。
相应地对冷却系统的上塔水管道进行改造，令上塔水经过水轮机后再流入布水系统进行布水。
无电机冷却塔改造技术
一丶关于无电机冷却塔无电机冷却塔又称:100％免电能冷却塔，水动风机冷却塔.无电机冷却塔核心技术—冷却塔专用水轮机盈卓节能冷却塔专用水轮机,利用冷却设备循环水的余压推动风机散热，废除在传统的冷却塔制造上用电机驱动风机的方式，节省电机及减速装置，100％节省风机电能，开创冷却塔行业环保、节能、省成本的新篇章。
自2006年投入商业性制造，至今拥冷却塔专用水轮机,适用于单台流量100-5000T 的冷却塔，为国内外客户生产配套近300多个项目，取得良好的、稳定的运行效果，并已获得国家专利局颁发的技术专利(专利号ZL 2013 2 0744355。
2）我们利用这项技术先后为国内众多企事业单位新装和改造冷却塔，获得了使用单位的一致好评,被用户称为名副其实的真正节能产品,为用户既节约了电费，也节约了冷却塔送电线路的物料人工、电机、减速器的维修和更新费用，而且环保效果也极佳,水不外溢、低噪音,取得了良好的社会效益。
我们也希望通过我们的技术和努力为贵单位的冷却塔节能创新提供一款完善的产品。
工程实例1 冷却塔节能改造对比图工程实例2 方形无电机冷却塔二、关于盈卓冷却塔专用水轮机（一）冷却塔水动风机技术的动力来源及工作原理冷却塔散热系统的循环水是由冷却泵根据系统要求以特定的水压、水流量送至冷却塔内进行热交换的，因此进塔后的水流及余压，可以充分利用.完成送达冷却塔的冷却循环水按照一定的压力、流量流过水轮机组，从而使其获得输出功率，并驱动风机散热，完全省去风机电机,达到100%免除风机电能的目的.在安装水轮机时，可保留原有冷却塔外型结构、尺寸不改变,水轮机冷却塔的冷效、风机风速、气水比、噪声均比原有电机驱动风机冷却塔有不同程度的改善，各种技术指标均能达到冷却塔设计要求。
（二）水轮机的应用范围水轮机可应用于旧冷却塔改造，也可用于生产全新冷却塔.1.应用于旧塔节能改造,冷却塔型式上，适用于圆形、方形(含逆流或横流)冷却塔，额定流量上,适用于单体100-5000m3/h工业或民用塔。
应用于冷却塔的新型混流式水轮机开发研究
１前言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
作为 ＿种新 型的节 能水 轮机 ， 目前 国 内外所进行的类似研究还较少 。张飞狂 … 研 究 出双 击 贯 流式 节能 水 轮 机 ； 满华 研 陈 究 出 冲 击 式 （ Ｊ 型 ） 能 水 轮 机 和 混 流 式 ＳＮ 节 （ Ｎ型 ） 能水 轮 机 应 用 于 冷 却塔 能 量 回 ＨＬ 节 收 ； 锐 【等 进 行 了 冷 却 塔 去 除 电机 的 改 吴 １ 造 ， 明水 轮 机 代 替 冷 却 塔 风 扇 电 机 具 有 表 良 好 的 效 果 。 已有 的 研 究 成 果 表 明 ： 击 双 式水 轮 机 结 构 简单 ， 能 稳 定 可靠 ， 于安 性 易 装 维 护 ， 运 行 效 率 较 低 ， 力 小 ， 法 完 但 出 无 全满 足 冷 却 塔 中 的 工作 要 求 ； 流式 （ Ｎ 混 ＨＬ
额 定 出 力 为 ８ ． ８ ｋＷ ｝ 机 转 速 ｌ ６ 三 种 类 型 ， 图 ３从 上 到 下 分 别为 标 准 负 ３ ３ ５ 风 ３ 如 ｒ ｍｉ 循 环冷 却 水流 量为 ３ ０ｔ ｈ｛ 年剩 曲度 、标 准对 称 、标准 正 曲度导叶 叶型 。通 ／ ｎ； ０ ０／ 常 余 水 头 平 均 为 ｌ ． ｍ。 ２０ 过 数 值 模 型 ， 别计 算 三 种 叶 型 下 的 水 轮 分 本文 开发 研究 的 高 比转速 混流 式节 能水 机 效 率 、水 头 损失 等 ， 定 最 优 叶 型 。 确 轮机 在相 同水 头 流量 下尺 寸小 ， 率高 ， 效 更适 ２ 蜗壳 ． 应冷 却塔的工 作环境 ， 并且省材 ， 制造成 本低 。 目 大多数 电站 金属蜗壳 的包角为 ３５。 前 ４。 在冷 却塔 中代 替风 扇 电动 机 的水轮 机要 求尺 寸较 小 ， 用金 属 蜗 壳 ， 包 角 选为 ３ ５ 。 采 其 ４。 ２参数确定 选 在 冷 却 塔 工 作 条 件 下 ， 于 水 轮 机 和 为 了便 于水 轮 机 顶部 齿 轮箱 的布 置 ， 用梯 由 风 机 安 装 配 合 位 置 限 制 ， 需 要 周 向及 高 现 度 方 向 尺 寸 都较 小 的 水轮 机 ， 比转 速 越 高 ， 在 相 同水 头 流 量 情 况 下水 轮 机 体 积 越 小 。 图 １ 开 发 设 计 出 的 高 比转 速 混 流 式 为 节 能 水 轮 机 及 减 速 装 置 结 构 示 意 图 ， 要 主 组 成 部 分 ：１直 锥 形 尾 水 管 、２ 高 比 转 速 （） （） 转 轮 、３梯 形 蜗 壳 、４单 列环 形 导 叶 、５减 （） （） （） 压 管 、６ 减速 装 置 。 （） 本 文 以 传 统 混 流 式 水 轮 机 的 设 计 为 基 础 ， 了减 小 水 轮 机 横 向 尺寸 ， 为 取消 固定 导 叶 ， 设 活 动导 叶 ； 了便 于 减 速 装 置 的 安 只 为 装 ， 用梯 形 金 属蜗 壳 ； 了减 少 水 轮 机 轴 采 为 向尺寸 ， 用直锥 形尾水管 。 采 ２ １ 转 轮参数 ． 水轮 机 转 轮 的直 径 Ｄ 为 ： 型蜗壳 ， 壳流道 断面 见图 ４ 蜗 。蜗 壳按 照等速 度矩 原理 （ ｒ 进行 各个 断面 设计 。 二 ２ ４ 尾水 管 ． 尾 水 管 将 转 轮 中 流 出 的 水 流 收 集 起 来 送 入 下 游 河 流 ， 回收 利 用 转 轮 出 口水 流 并 的 剩 余 能 量 ， 中型 水 电 站 通 常选 用 弯 肘 大 型 尾水 管 ， 减 少 地 面 挖深 ， 文 中要 求 水 以 本 轮 机轴 向 尺 寸小 而 且 尾 水 管 出流 便 于 从 横 向 多 个 方 位 连 接 出水 管 道 ， 因此 采 用 直 锥 型 尾水 管 。尾 水 管 锥 角 一 般为 １ ～ ｌ 。 ２ ６， 此 处 选 ｌ 。 ， 水 管 的长 度则 根据 冷 却 塔 ３ 尾 的 纵 向 空 间 大 小 选择 ［ ４ ＿ 。
水轮机在冷却塔技改中的应用
每 台 电机 功率 １ ６ ０千 瓦 ． 消耗 电能相 当巨大 ： 化 产车 间使用
Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｌ
的流量 和扬 程提供 的势能 比冲击式水 轮机减 小管道 面积获 得更 高动能更 可取
１ 循 环 冷却 塔 的原理
为 了排 除生产设 备或者是生产介质 里所产生 的热量 ． 利 用吸收热量后 的温水 与空气热交换 的方 式 ． 跟水 直接接触并 冷却温水 ， 同时可 以循环使用 的机 器就是冷却塔 。冷却塔 的 基 本原理是利用水和空气 的温度差 ． 根据温水 与冷 空气 的接 触散 热（ 显热 ） 以及 利用水 自身的蒸发散 （ 潜热 ） 。其 中依照显 热冷 却约为 ２ ５ ％， 蒸发散热的冷却塔约为 ７ ５ ％。 冷却 塔设计及使用时需尽 量考虑充分利 用蒸发散 热 ： 水 与空气热交换的有效 面积要尽 量大 ． 水 与空气热交 换的时 间 要尽 量延长 ． 同时水 与空气热交 换 的表 面需保 持通风 ． 从而 可 以达到高效散热的 目的。当然还 考虑漂水 、 能耗及成 本等
冷却水量大约 占全部 供水量 的 ９ ８ ％ 化产车间共有换热塔 ６ 台， 高度在 ２ ５ — ３ ５ 米之 间。循 环冷却塔布水器高 １ ８ 米 。换热 塔与冷却塔之间 的落差达 到 ７ — １ ７ 米 从循 环供水泵 出水 管
到冷却器布水器是一个密 闭管道空间 ． 循 环供水泵 的富余 压
因素 。影 响冷却塔 降温性能 的主要 因素有 ：
１ ） 循环水量 ： 冷却塔 的水 流量 。当循 环水量 太大时 ， 会造 成冷却塔 阻力 增大 ． 减少 冷却塔的通风量 ． 降低 汽水 比， 降低 冷却塔 的降温效果 。 ２ ） 风量 ： 冷却塔 的通风量 。风量越多 。 汽水 比大 ． 散 热效
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工业冷却塔用混流式水轮机技术
一、技术名称：工业冷却塔用混流式水轮机技术
二、适用范围：化工、冶炼、轻纺等行业有重力势能可利用的机械通风式冷却塔的改造
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状：
目前的工业循环冷却系统耗电现状是：每座冷却塔的塔顶都装有一台电动机，用来驱动风筒内部的风叶转动，一座4500t/h流量的冷却塔电机年耗电量约为175万kWh，耗能折合612tce。
四、技术内容：
1．技术原理
水轮机的工作动力来自循环冷却水系统水的重力势能以及循环水泵的富余扬程，工作时保证冷却塔的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。
水轮机的输出轴直接与风机连接并带动其转动，取消了原电机驱动风机系统，节约了电能。
2．关键技术
1）利用循环水余压驱动水轮机，替代电机；
2）转速比为50的超低比速混流式水轮机，效率提高至88%以上，并将原双列循环形导流叶栅改为单列环形导流叶栅，设计金属椭圆形蜗壳，实现水轮机的结构紧凑，满足冷却塔内部空间少的需求。
3．工艺流程
改造的流程：取消冷却塔减速箱和电机把冷却塔用水轮机安装在原减速箱基础上安装原风机连通进水管和水轮进口连通布水器和水轮机出口。
系统工作原理见图1所示：
五、主要技术指标：
1）水轮机效率η≧88%、外形设计尺寸满足冷却塔内部工作要求；
2）噪音降低20%；
3）水轮机替代电机后，节电100%。
六、技术应用情况：
该技术通过XX市科技成果鉴定，已应用于石油、化工、钢铁和轻纺等行业。
已对全国300余家企业的冷却塔进行了节能改造，节能效果显著。
图1 工业冷却塔用混流式高效水轮机系统原理图
七、典型用户及投资效益：
典型用户：XX石化、XX化纤、XX钢铁等
1）XX石化。
建设规模：4000t/h×2台逆流式机械通风冷却塔改造。
主要技改内容：用水轮机替代风机电机、传动轴和减速机，主要设备为HL4000型冷却塔用水轮机二台。
节能技改投资额240万元，建设期15天。
年节电316.8万 kWh(按每年运行330天计算)，折合1108.8tce，年节约电费190万元，投资回收期1.3年。
2）XX特钢。
建设规模：2500t/h逆流式机械通风冷却塔一台改造。
主要技改内容：用水轮机替代风机电机、传动轴和减速机，主要设备为HLW-2500型冷却塔用水轮机一台。
节能技改投资额75万元，建设期10天。
年节约电能87.1万度，折合304.8tce(按每年运行330天计算电费)，年节约电费52.3万元（按企业用电价0.6元/度计），投资回收期1.4年。
八、推广前景和节能潜力：
全国现有冷却塔可进行水轮机改造的总容量约为24157万t，预计到2015年推广10%，全国可改造6000余套，年节能能力可达240万tce，总投资约70亿元。