循环水冷却塔风机改造方案(车间

改电驱风机为水轮驱动风机方案的可行性分析

一、概述

1.说明六大循环水系统设备装机容量和目前运行的用电负荷，日月年用电量。

2.六大循环水系统水泵一般均有5-10%的扬程富裕、利用富裕扬带动水冷风机，可以大幅度

节省耗电。为此做改电驱风机为水轮驱动风机方案的可行性分析是非常必要的

二、改电驱风机为水轮驱动风机方案的可行性分析是非常必要的

1.统计各循环水系统水泵流量、扬程、轴功率参数，计算装机用量和运行负荷。

①综合循环水系统

热水泵参数：扬程26-24-21.5m，流量864-1116-1296m³/h，功率：110kw

冷却塔参数：风机转速193转/分，叶片角8.5°，全压11.5毫米水柱，流量60万立方米/小时

②汽机循环水系统

水泵参数：流量3170m3/h，扬程32m，功率400kw

冷却塔参数：叶片角9，流量2730000m³/h 风机转速149r/min 全压158.82Pa

③分解循环水

水泵参数：流量1250m³/h，扬程125m，4台

冷却塔参数：风量1750000m³/h，轴功率92kw，功率110kw，水量2000m³/h，2台

④蒸发循环水

水泵参数：流量1746m3/h，扬程27m，4台

冷却塔参数：风量273×104m3/h，电机功率160KW，全压：158.82Pa

⑤精液热交换循环水

泵参数：288m³/h，62.5，4台

冷却塔参数：风量600000m³/h，水量540m³/h，30kw，2台

2.统计循环水泵房与冷却塔标高、管路长度和管路实际所需压力，计算各系统水泵扬程富裕

情况。

①综合循环水系统

泵中心标高：-3.265m

冷却塔塔顶标高：6.6m

泵中心与冷却塔顶的高度差为9.865m

水泵将水送到冷却塔塔顶所需扬程为：3.265+6.6=9.865m

富余扬程：按水泵26米的扬程来计算。富余扬程=26-9.865=16.135m

按水泵24米的扬程来计算。富余扬程=24-9.865=14.135m

按水泵21.5米的扬程来计算。富余扬程=21.5-9.865=11.635m

②汽机循环水系统

泵中心标高：-2.075m

冷却塔塔顶标高：18.26m

泵中心与冷却塔顶的高度差为20.335m

水泵将水送到冷却塔塔顶所需扬程为：2.075+18.26=20.335m

富余扬程：32-20.335=11.665m

③分解循环水

泵中心标高：-2.3m

冷却塔塔顶标高：9.3m

泵中心与冷却塔塔顶的高度差为11.6m

富余扬程：125-11.6=113.4m

④蒸发循环水

泵中心标高：-2.075m

冷却塔塔顶标高：18.26m

泵中心与冷却塔顶的高度差为20.335m

富余扬程：27-20.335=6.665m

⑤精液热交换循环水

泵中心高度：-2.3m

冷却塔塔顶标高：6.6m

泵中心与冷却塔塔顶的高度差为9.9m

富裕扬程：62.5-9.9=52.6m

⑥焙烧循环水

泵中心高度：-1.115m

冷却塔塔顶标高：9.98m

泵中心与冷却塔塔顶的高度差为11.095m

富裕扬程：87-11.095=75.905m

3.水轮风机简介及选型

①水轮机简介

无电机冷却塔又称：100%免电能冷却塔，水动风机冷却塔。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。

②可靠性分析

现在我们需要验证的是：改装水轮机后，水轮机输出的轴功率达到原冷却塔风机电机的输出轴功率要求，即可证明改造可行，能满足降温要求。

冷却塔专用水轮机的动力由能量方程式推算。

水轮机的输出轴功率公式为

W=γ×Q×H×η (kw)

γ—水的容重1000×9.81N/m3

Ｑ—水流量 m³/s

Ｈ—水头m

η—水轮机的效率 0.88

水轮机水头由伯努利方程计算

Ｈ=Ｚ＋Ｐ＋Ｖ /2g

Ｚ—水轮机进出水位之差

Ｐ—水流内具备的压力

Ｖ—水流的速度m/s

g—重力加速度9.81

由于冷却塔专用水轮机的进出水位在同一平面上，没有位能。Ｚ＝０.

混流式水轮机安装在水循环系统中为开放型的，出水口与空气接触，且冷却塔专用水轮机体积不大，所以压力差很小，可以忽略不计，即没有压能。Ｐ＝０.

水流在喷出之时，已经把压能转变成速度能—-动能。所以冷却塔专用的混流式水轮机在讨论水头时仅计算动能。冷却塔的进塔水压就是水头，由下式计算

Ｈ＝Ｖ/2g

归并上述公式后得冷却塔专用水轮机的出力Ｗ=9.81×Q×H ×0.88 =0.44ＱH

a、综合循环水

由于冷却塔的总额定流量为2200m³/h，而水泵的额定流量为864-1116-1296m³/h，因此只能采取单泵供双塔的模式。

1）按16.135m水头{余压}计算，此时冷却塔流量=864÷2=432m³/h=0.12 m³/s，由此得出水轮机出力Ｗ＝9.81×16.135×0.12×0.88＝16.7(kw)

2）按14.135m水头{余压}计算，此时冷却塔流量=1116÷2=558m³/h=0.155 m³/s，由此得出水轮机出力Ｗ＝9.81×14.135×0.155×0.88＝18.9(kw)

3）按11.635m水头{余压}计算，此时冷却塔流量=1296÷2=648m³/h=0.18 m³/s，由此得出水轮机出力Ｗ＝9.81×11.635×0.18×0.88＝18.1(kw)

风机实际轴功率计算：

冷却塔的风量为600000m³/h=166.67m³/s,

1mm水柱等于9.8Pa，全压=11.5×9.8Pa=112.7Pa

风机实际轴功率N=风量×全压÷1000

=166.67×112.7÷1000

=18.8kw

由此可见，若水泵按1116~1296m³/h运行，则改造后的水轮机轴功率与风机的实际轴功率相符，改造可行。改造后的运行方式为一泵供双塔，四台冷却塔全部正常运行需运行2台热水泵。

b、汽机循环水

由于单台冷却塔的额定流量为3200m³/h，而水泵的额定流量为3170m³/h（即0.88m³/s），因此只能采取单泵供单塔的模式。

水轮机出力Ｗ＝9.81×11.665×0.88×0.88＝88.62(kw)

冷却塔风机实际轴功率计算：

冷却塔的风量为2730000m³/h=758.33m³/s,

风机轴功率N = 风量×全压÷1000

=758.33×158.82=120.4kw

由计算可知，该水轮机后的冷却塔风机轴功率不能满足风机的实际轴功率。若改为水轮机驱动，则达不到冷却效果，所以改造不可行。

c、分解循环水

按单泵供单塔来计算，泵额定流量为1250m³/h（即0.347m³/s）

水轮机出力W=9.81×113.4×0.347×0.88=339.69kw