應用三元流技術(shù)實(shí)施循環(huán)水系統節能改造

節能工程上海節能應用三元流技術(shù)實(shí)施循環(huán)水系統節能改造中國石化.上海石油化工股份有限公司楊勝宇車(chē)永軍摘要:根據循環(huán)水泵的實(shí)際運行工況,在原來(lái)循環(huán)水系統的水泵主體、系統管路、電機等不作改動(dòng)前提下,采用三元流葉輪改造技術(shù),重新設計高效三元流葉輪,更換于原水泵葉輪,并且對水泵的過(guò)流部件進(jìn)行特殊的涂層處理優(yōu)化水泵系統操作,使水泵運行效率大幅度提高,最終達到了系統節能目的。關(guān)鍵詞:三元流;水泵;葉輪;節能.Apply Ternary-Flow Technology to Implement EnergySaving Reformation of Circulating Water SystemYang sheng yu, Che yong junAbstract: Under the premise of unchanged pump body, circulating water system piping,electrical units and based on actual operation of circulating water pump working condition, itapplies ternary-flow technology and redesigns efficient ternary- flow impeller to replace originalimpeller and finish special coating treatment for pumps flow components to optimize waterpump systems operation, to make the pump efficiency significantly improved. Eventually systemwill reach energy- -saving purpose.Keywords: ternary-flow, pumps, impeller, energy-saving1項目背景右,主要由P402、P404、P406、P407并聯(lián)運行;低谷中國石化上海石油化工股份有限公司化工事期:流量為9300m/h,主要由P405、P406、P407并業(yè)部(以下簡(jiǎn)稱(chēng)化工部)成立于1998年11月,位于聯(lián)運行。冷卻循環(huán)水系統具體的運行方式根據生產(chǎn)金山區金-路700號,占地面積90余公頃?；げ肯到y的需求而定,系統的主要工藝指標是控制系統主要以乙烯、丙烯為原料,生產(chǎn)乙二醇、環(huán)氧乙烷、壓力的穩定。聚乙烯醇、醋酸乙烯、丙烯腈、氰化鈉、化學(xué)助劑等50余種產(chǎn)品。.2循環(huán)水系統高能耗和節能改造方法分析化工部供1 #乙二醇裝置的冷卻循環(huán)水系統改2.1影響水泵高能耗的主要因素造前，其用水高峰期運行時(shí),流量在11500m/h左1)正常老化影響?；げ垦h(huán)水泵已經(jīng)運行近[作者簡(jiǎn)介]楊勝宇,男, 1971 年出生,現就職于上海石油化工股份中國煤化工工業(yè)大學(xué)工商管理專(zhuān).業(yè),本科學(xué)歷,工程師。YHCNMHGSHANGHAI ENERGY CONSEHVATION372012年第5期， hanghai Energy Conservation上海節能節能工程20年,過(guò)流部件的表面經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行磨損沖刷,部件論、國際先進(jìn)的流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)(CFD)?！敖K大學(xué)表面變得凹凸不平,從而降低了水泵的運行效率;流體機械工程技術(shù)研究中心”引進(jìn)世界先進(jìn)的流體2)沿程阻力影響。系統管路配置等因素造成動(dòng)力學(xué)分析軟件FLUENT. CFX-TASCflow等,通過(guò)“流程阻力”而增加的能耗。如整個(gè)流程中的“沿程對水泵內部流動(dòng)性能優(yōu)化、預測技術(shù)進(jìn)行研究,同阻力”和集中在很短流程內的流體收縮,擴大和拐時(shí)還配備了相應的硬件, 18CPU Linux操作系統并流等急劇變化的造成的能量損失;行機群以及美國的SGI Octance V10圖形工作3)閥門(mén)開(kāi)度影響。水管出口閥門(mén)開(kāi)度的大小，站，結合多年在循環(huán)水泵系統節能改造的經(jīng)驗,并會(huì )直接影響水泵的耗能。如出口節流閥開(kāi)度大(超通過(guò)生命周期成本分析(LCC ),提供最佳葉輪改造過(guò)工況額定點(diǎn)),也會(huì )降低泵的運行效率。能耗會(huì )增方案,實(shí)現系統改造投資的最小化,最低的運行成高(若采用調節吸入閥,會(huì )使吸入壓力降低，因而產(chǎn)本和最佳的節能效果。生氣蝕);葉輪機械三元流動(dòng)理論,是把葉輪內部的三元4 )泵型落后:水泵本身的運行效率低;立體空間無(wú)限地分割,通過(guò)對葉輪流道內各工作點(diǎn)5)偏離工況:水泵的額定性能參數與實(shí)際工況的分析,建立起完整、真實(shí)的葉輪內流體流動(dòng)的數所需的性能參數有較大偏離。學(xué)模型。依據三元流動(dòng)理論設計出來(lái)的葉片形狀為2.2水泵節能改造方法比較不規則曲面形狀，葉輪葉片的結構可適應流體的真水泵節能改造的方法很多,通常采用以下幾種實(shí)流態(tài),能夠控制葉輪內部全部流體質(zhì)點(diǎn)的速度分方法:布。因此，應用三元流動(dòng)理論設計的水泵,運行效率1 )葉輪切削。糾正水泵的額定性能參數與實(shí)際得以顯著(zhù)提高。工況所需要的性能的偏離現象，而采取葉輪切削，化工部本次循環(huán)水泵改造，就是通過(guò)與節能技這是最簡(jiǎn)單的“治標”節能改進(jìn)方法;術(shù)服務(wù)公司合作,采用了“江蘇大學(xué)流體機械工程2)變頻調速。采用對電機進(jìn)行變頻調速,這是“成本高,對電網(wǎng)有干擾”的節能方法;3)更換為高效水泵。將以前運行效率較低的水泵,改為高效水泵。這種方法在一-般情況下需要變動(dòng)原有管路、電機和水泵安裝基礎,需要投入的成本較大;4)三元流葉輪改造。保持原來(lái)水泵主體、管路和電機,根據水泵實(shí)際運行工況、性能等要求，更換“高效三元流葉輪”,這是“花費少,省錢(qián)多”的最佳節能方法?；げ客ㄟ^(guò)綜合考慮和認真分析,最終決定對循環(huán)系統水泵采用“三元流葉輪改造技術(shù)”,在原水泵上進(jìn)行改造,力求獲得改造周期短、節能收益快的效果。3三元流技術(shù)節能原理三元流葉輪改造技術(shù)是依據三維葉輪設計理中國煤化工翻及三維圉MHCNMHG38! SHANGHAI ENERGY CONSERVATIONI 2012年第5期節能工程上海節能技術(shù)研究中心”三元流技術(shù)的葉輪改造方案。根據按照高峰期年運行4800h,低谷期年運行現場(chǎng)系統管路及泵的安裝布置,對系統中泵的實(shí)際3600h分析。運行參數進(jìn)一步核算,實(shí)施最有效而簡(jiǎn)捷.又不影改造前系統年電耗為:響系統現場(chǎng)運行的實(shí)施方案，就是在原泵主體、系2555. 9KW x 4800h+2017KWx 3600h=統管路、電機等不作改動(dòng)的前提下,對系統中的七1952.952(萬(wàn)kWh/a)臺泵葉輪均進(jìn)行水力改進(jìn),利用先進(jìn)的CFD流體設2)項目改造后用電情況:計軟件,及三元流葉輪設計方法,重新設計高效三對1 #乙二醇裝置循環(huán)水系統水泵改造后運行元流葉輪(見(jiàn)圖1),使泵的運行效率大幅度提高,從工況與改造前相同,根據流量和揚程對應關(guān)系對每而降低系統運行能耗。臺泵對應的流量和運行效率做了評估,高峰期和低谷期能耗統計如表3.表4。4項目主要改造內容表3改造后高峰期能耗統計化工部循環(huán)水泵三元流節能改造項目,自2010年3月15~20日，先對1#循環(huán)水泵房的泵號P402T P404| P40EP407總能耗(P-401 )水泵進(jìn)行改造測試，獲得滿(mǎn)意效果后,于能耗(kW)[ 379.7] 587.6 611.1 611.1 2189.3 J2010年10月對其余6臺進(jìn)行改造，至2010年12月全表4改造后低谷期能耗統計部完成改造安裝。主要改造內容為:P405P406P407總能耗1 )對1#乙二醇裝置循環(huán)水系統現有的水泵(共能耗(kW)584.81754.47臺.3個(gè)型號)的運行情況進(jìn)行效率評估,并對泵腔體的實(shí)際尺寸進(jìn)行測繪(測繪3臺泵);同樣按照高峰期年運行4800h,低谷期年運行2)利用先進(jìn)的流體設計CFD軟件及三元流葉3600h分析 ,改造后循環(huán)水系統年電耗為:輪設計方法,重新設計高效的三元流葉輪;根據設2189. 3KW x 4800h+ 1754.4KW x 3600h=計結果,制造水泵的三元流葉輪;1682. 448萬(wàn)kWh/a3)調換現有循環(huán)水泵的普通葉輪為三元流葉3)項目改造后節電量計算:輪[共7臺)。年節電量=改造前能耗-改造后能耗=1952. 952 - 1682.448 =270.504萬(wàn)KWh/a5項目改造前后水泵運行用電情況節電率=年節電量/改造前能耗x 100%5.1按照水泵電機額定功率來(lái)計算節電量= 270. 504/1952.952 x 100%= 13.85%1)項目改造前用電情況:5.2按照水泵實(shí)際電耗計算節電量根據流量和揚程對應關(guān)系對每臺泵對應的流1 )2010年12月與2009年12月比較:量和運行效率做了評估,高峰期和低谷期電耗統計因2009年12月初裝置有停車(chē)檢修，泵房是從如表1、表2。2009年12月5日開(kāi)始運行的.故12月份對比的有效表1高峰期電耗統計時(shí)間為27天。運行狀況是:7臺泵開(kāi)4臺備3臺。4臺P402 P404 P406 P408| 總能耗累計運行時(shí)間為2496h,用電量為140.67萬(wàn)kWh。|能耗(kW)[ 517.5[ 622.8 712.4 703.2 2555.92010年12月份，對比相同的27天。運行狀況表2低谷期電耗統計是:7臺泵開(kāi)4臺備3臺。4臺累計運行時(shí)間為2496h,用電量為12087萬(wàn)kWh.592.1721.7703.22017中國煤化工率為14.08%;THCNMHGSHANGHAI ENEAGY CONSERVTION 392012年第5期， hanghai Energy Conservation上海節能節能工程2)2011年1月與2010年1月比較: .化工部1#乙二醇裝置循環(huán)水系統改造后,按2010年1月,全月對比時(shí)間為31天,運行狀況照每月節電量20.6萬(wàn)kWh來(lái)計算,每年實(shí)際節約用是:7臺泵開(kāi)4臺備3臺。4臺累計運行時(shí)間為2976h,電為:用電量為168.70萬(wàn)kWh; .20.6萬(wàn)KWh/月x 12月=247.2萬(wàn)kWh/a2011年1月,全月對比時(shí)間為31天,運行狀況1)經(jīng)濟效益計算按照目前電費價(jià)格0.71元/kWh計算，化工部.用電量為145.51萬(wàn)kWh。.1#乙二醇裝置循環(huán)水系統改造后，年節電247.2萬(wàn)節約電量23.20萬(wàn)kWh,節電率為13.75%。kWh,可降低運行成本175.5萬(wàn)元/a。3)2011年2月與2010年2月比較:2)社會(huì )效益計算2010年2月,全月對比時(shí)間為28天，運行狀況根據專(zhuān)家計算口徑，每節約綜合能耗1t標準是:7臺泵開(kāi)4臺備3臺。4臺累計運行時(shí)間為2688h,煤,將減少二氧化碳排放2.46t。按化工部循環(huán)水系用電量為152.24萬(wàn)kWh;統改造后年實(shí)際節約用電為247.2萬(wàn)kWh折合標準2011年2月,全月對比時(shí)間為28天,運行狀況煤(按當量值計算)為303.8t,相當于減少二氧化碳排放747.4t。.用電量為133.44萬(wàn)kWh。節約電量18.80萬(wàn)度,節電率為12.36%。6結論改造前7臺泵開(kāi)4臺備3臺每月平均用電量為化工部通過(guò)1#乙二醇裝置循環(huán)水系統進(jìn)行三153.87萬(wàn)度,改造后7臺泵開(kāi)4臺備3臺平均每月用元流節能技術(shù)改造后,獲得的經(jīng)濟效益社會(huì )效益電量為133.27萬(wàn)度，平均每月節約用電20.60萬(wàn)明顯,三元流節能技術(shù)近年來(lái)已在石化系統得到了kWh,節電率為13.4%。廣泛應用,取得了良好的效果,值得在循環(huán)水場(chǎng)系5.3經(jīng)濟、社會(huì )效益計算統推廣應用。美國科學(xué)家利用無(wú)害病毒將機械能轉換成電能最近，據美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,美國能源好的病毒M13噬菌體，菌體可在幾小時(shí)內復制數部科學(xué)家利用--種對人類(lèi)無(wú)害的病毒開(kāi)發(fā)出將機百萬(wàn),以確保電能供應穩定。同時(shí),利用基因工程添械能轉換成電能的技術(shù)。.加了4個(gè)帶負電荷的氨基酸殘基到螺旋蛋白質(zhì)并該新型發(fā)電技術(shù)是利用生物材料的壓電性能覆蓋在病毒上,這些殘留物可增加蛋白質(zhì)兩端之間來(lái)產(chǎn)生電力。研究人員將經(jīng)過(guò)特別設計的病毒涂在的電荷差異,從而提高了病毒的電壓。電極.上,用手指輕敲郵票大小的電極,病毒即會(huì )將研究人員稱(chēng),新技術(shù)首次向個(gè)人發(fā)電機、在納敲擊的力量轉換成電流。由于病毒自身可進(jìn)入一個(gè)米 器件中使用驅動(dòng)器及基于濾過(guò)性毒菌的電子設有序的薄膜中以驅動(dòng)發(fā)電機工作,該新型發(fā)電機為備邁出了很有前景的一步。制造微電子器件指出了-一個(gè)簡(jiǎn)單思路。據介紹,研究人員采用了只攻擊細菌而對人友中國煤化工(摘自英大網(wǎng))YHCNMHGI 40 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2012年第5期