工藝冷卻水以水在工藝過程中用作冷(熱)交換和傳遞的介質。是石油化工、鋼鐵冶金、機械電子、食品醫藥、熱電、集中供熱等領域必不可少的環節。循環水系統以水泵為動力源,其電能消耗量較大,約占社會總用電量的15%。目前,我國循環水系統普遍存在高能耗。與先進國家相比,單泵效率低5%左右,系統效率低于20%。
1、技術原理
從流體力學的基本原理可以看出,影響泵功率的三個內部因素是:流量、揚程、泵的運行效率。運行效率取決于泵的效率性能,揚程用于克服管網阻力,流量用于過程中冷(熱)的交換和傳遞。由傳熱基本原理可知,循環水量取決于換熱機組的熱負荷、冷熱流溫差、傳熱系數等。也就是說,對于特定工藝的換熱網絡,如果平衡后帶走的熱量變少,則換熱器的熱阻變小,循環水的供回溫差控制在 根據設計規范的合理值,可以減少流量。根據上述原理,如果對具體工藝進行如下優化改造,可以從根本上解決循環水系統的高能耗問題:
(1) 通過優化換熱網絡改造 ,消除結垢或藻類生長的原因管網熱阻平衡良好,合理控制供回水溫差,獲得合理的泵送流量;
(2) 通過配水管網優化,解決管道阻力大和并聯管道性能差異大、真空控制不合理造成湍流等不利因素,如閥門損失和局部水力不平衡等, 從而降低管網阻力,獲得合理的泵工作揚程;
(3)根據優化后的工況點參數,采用三元流技術設計泵葉輪,用節能泵代替原來錯配的低效泵,保證泵送 工位處于運行狀態;
(4)充分考慮由于熱負荷和環境溫度變化引起的運行工況多變,泵站根據系統運行特性進行優化和管理。
2、關鍵技術
(1) 循環水系統換熱設備、管網、泵站等運行參數精確采集技術;
(2) 換熱網絡優化和管網水力優化數學模型建立;
(3) 系統流量、管網阻力和泵運行效率的專家分析、診斷和優化。
(4) 液壓平衡調節裝置、節能泵等一系列針對性強的節能產品。
3、工藝流程
工藝冷卻水系統節能優化過程主要包括以下幾個環節:
(1) 循環水系統及換熱網絡流程圖、額定技術參數及熱量 各換熱設備負荷值進行勘查、校對、記錄;
(2) 規定收集點的運行條件和環境參數;
(3) 診斷分析高能耗原因。
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