循環(huán)水系統空冷塔風(fēng)機節能改造

2013年第13期內蒙古石油化工79循環(huán)水系統空冷塔風(fēng)機節能改造郅東(中國神華鄂爾多斯煤制油分公司,內蒙古鄂爾多斯017209)摘要:針對神華鄂爾多斯煤制油分公司第二循環(huán)水系統空冷塔用水輪機取代電機的改原理和能耗方面進(jìn)行了可行性分析,并結合運行情況,論證了改造的必要性。該項目的改造成功也可為同類(lèi)裝置節能改造提供借鑒。關(guān)鍵詞:空冷塔;水輪機;壓力;改造;能耗中圖分類(lèi)號:TQ085.4文獻標識碼:A文章編號:1006-7981(2013)13-0079-02神華煤制油分公司第二循環(huán)水系統是為空分裝ZG310-570,主軸為40MnB.進(jìn)水方式為水平周向,置提供循環(huán)冷卻水,總供水能力正常為9000m3/h,出水從底部側面流出。周向均勻進(jìn)水保證了運轉的最大9625m3/h,設有逆流式空冷塔3間,單塔處理能平穩性,向下帶擴散的出水方式有效提高了水能的力為4100m3/h利用效率。3臺風(fēng)機都為電機驅動(dòng),本次改造將一塔電機3改造實(shí)施方法用水輪機替代,從而達到能節能的目的。3.1改造后水量分配1改造原理該系統目前流量約為9700m3/h,僅可供2臺水為了保證循環(huán)水系統的正常運行,水流在管道輪機運行,因此改造需經(jīng)流量整合,考慮流量整合的中必須有一定流速,所以循環(huán)水泵設計都有富裕揚布水均勻問(wèn)題設計第二塔不作為改造塔,水輪機出程。水輪機利用循環(huán)水泵回水的富裕動(dòng)能,將其轉換水單設一出水管,出水量為9700÷(3×2)=成旋轉機械能,從而代替電機驅動(dòng)風(fēng)機,之后水流經(jīng)1617m3/h,此出水管再與二塔布水管連通,使改造出水口流入冷卻塔的分布器。原理圖如圖1。改造不后每臺空冷塔布水量一致僅保持了傳統空冷塔的工作原理,而且保證了與原3.2改造后空冷塔運行工藝流程空冷塔相同的氣水比,完全滿(mǎn)足換熱系統的工藝要求。本公司循環(huán)水泵為雙吸式離心泵,根據離心泵性能曲線(xiàn)和管路特性曲線(xiàn)分析可知,安裝水輪機不會(huì )引起循環(huán)水泵的功率增加,所以在滿(mǎn)足系統流量、壓力、溫度的情況下,從空冷塔能耗方面達到了百分之百的節能循環(huán)水泵水輪機風(fēng)機水富余揚程旋轉機械能11圖1系統能量轉換示意圖2設備選型2.1改造前單臺風(fēng)機系統設備性能參數風(fēng)機葉片直徑9750mm,葉片材質(zhì)為玻璃鋼,葉圖2改造后空冷塔示意圖片數為8片,風(fēng)機額定轉速177.8rpm,電機額定功率具有余壓的循環(huán)水回水→上塔立管及閥門(mén)→經(jīng)200kW,額定電壓6000V/3相/50Hz,電機轉速彎頭進(jìn)水輪機→壓力回水推動(dòng)水輪機帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉1485rpm,傳動(dòng)形式電機→傳動(dòng)軸→減速箱→風(fēng)機?！鹘?jīng)水輪機下部出水口進(jìn)入空冷塔的布水管→2.2改造用水輪機選型水流經(jīng)噴頭均勻地噴灑到填料上部→水流經(jīng)填料孔L-B7,混流式立軸金屬式側出水,流量歐成水膜狀淋到塔下水池,如圖2為調整風(fēng)機轉速,5000°/h,設計轉速117rpm,輸出功率≥11kW,操空冷塔須設有回水總管直通水冷塔布水管的旁通,作流量范圍為4000~450m3/h,效率90%傳動(dòng)形關(guān)小水輪機進(jìn)管閥門(mén),同時(shí)開(kāi)大旁通蝶閥,風(fēng)機轉速式超低比轉速直連。外殼、葉輪等主要部件為鑄鋼收稿日期:2013-04-110內蒙古石油化工2013年第13期下降;開(kāi)大水輪機進(jìn)管閥門(mén),關(guān)小旁通蝶閥,風(fēng)機轉352)=1.75(m/s)速增加根據給排水手冊局部(閥門(mén))水頭損失查得在閥4改造后系統運行狀況對比門(mén)開(kāi)度30°時(shí),局部水頭損失系數y=118,依據公式h表1改造前后運行狀況對比表=xy2/2g得閥門(mén)閉壓為h=yv2/2g=(118×1.752)/(2×9.81)=18.4月名稱(chēng)改造前運行參數改造后運行參數備1系統汽量9700m3/h通過(guò)以上計算該系統就換熱裝置回水閥門(mén)閉壓P101A: 0.53MPa P101A: 0. 53MPa有18.4m,則此處富余壓力就有18.4m,此外上塔閥2循環(huán)水泵出口壓力P10】B:0.52MPaP101B:0.52MPa門(mén)處還有40%的閉壓。改造時(shí)將閥門(mén)中的部分閉壓P101A:99AP101A:99A9.6m轉移給水輪機即可滿(mǎn)足水輪機滿(mǎn)負荷運行,3循環(huán)水泵電流P10lB:96AP101B:96A故改造是可行的5.32改造后回水壓力計算4風(fēng)機轉速117rpm[frpm水輪機供水壓力9.6m;水輪機入口與塔頂位差0.9m;冷卻塔塔頂與地坪位差12.7m;回水母管與5三塔平均布水300m2h300m3/h旁濾分流60m3/h地坪位差3m;則改造水輪機后回水壓力應為:9.6+0.9+12.7+3=26.2(m)6A塔風(fēng)機電流16A(6000y)由以上計算可知,空冷塔改造后風(fēng)機達到額定轉速回水壓力話(huà)26.2m,而系統換熱裝置回水閥門(mén)閉壓十現回水壓力=18.4+14=32.4(m),所以系由上表1改造前后運行數據對比看出,系統各統回水壓力可調至32.4m,故系統富余壓力可使水工藝指標都沒(méi)有變化,循環(huán)水泵能耗沒(méi)有增加,空冷輪機滿(mǎn)負荷運行,且改造后系統各項參數不會(huì )改變塔轉速沒(méi)有改變,設備出力和改造前一致,而空冷塔運行狀況與改造前一致。省去了一臺200kW電機的運行能耗6經(jīng)濟效益分析5水輪機軸功率及系統水壓校核6.1節電費用分析5.1現風(fēng)機軸功率計算風(fēng)機電機能耗計算:1臺風(fēng)機電機一塔風(fēng)機電P電軸=1.732×I×U×cos中××v機實(shí)際運行功率約為120kW,每年約運行320天,每1.732×16×6×0.85×0.92×0.88天24h,年總用電量為114.4(kw120×320×24=921600(kW·h)式中:I一電機電流(16A,運行塔平均電流)電價(jià)按照0.4元/度,則年節電費用:U一電機電壓(6kV)921600×0.4=36.864(萬(wàn)元)。cosq—功率因數(0.85)由此可知,改造后系統每年可節約電機能耗36n—電機效率(0.92)萬(wàn)余元。n減速機及傳動(dòng)軸效率(0.88)6.2設備帷護費用分析5.2水輪機供水壓力計算在設備安全運行和維護保養方面,減少了電機依據公式輸出功率公式Pk=981×Q×H×η減速機及聯(lián)軸節,大大降低了設備故障率同時(shí)減少得了設備備件和維護保養工作量,從而降低了運行成H=P水軸/(9.81×Q×本和維護保養費用,同時(shí)有效提高了設備管理效率。=114.4÷(9.81×4850×0.9÷3600)=9.67結論空冷塔一塔經(jīng)改造后調試運行,系統運行各項式中:P一水輪機輸出功率即風(fēng)機達到額定轉速參數與改造前一致,滿(mǎn)足工藝生產(chǎn)要求。由于改造后所需有效軸功率114.4kW實(shí)現了水輪機取代風(fēng)機電機,循環(huán)水泵的能耗沒(méi)有9.81一水容重增加·從而達到節能的目的,也說(shuō)明了該項目改造的Q一水輪機進(jìn)水流量(4850m3/h)可行性和必要性。H一水輪機進(jìn)口壓力(9.6m)[參考文獻]水輪機效率(0.9)依據以上計算知,供水壓力達到9.6m,水輪機[1]李云,過(guò)程流體機械[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版就可達到原電機的出力社,20085.3系統富余壓力、水輪機入口壓力及回水壓力計[2]中國市政工程東北設計研究院.給排水設計手算冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.5.31改造前系統富余壓力計算[3]張修正,化工廠(chǎng)電氣手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)該系統換熱裝置回水為四組,回水閥門(mén)開(kāi)度出版社,199430°每組回水量9700m3/h÷4=2425m3/h,回水管4]劉大凱水輪機[M].北京:中國水力水電出版徑為DN700,則:社,2008.管道流速ⅴ=Q/S=(2425/3600)/(3.14×0