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水輪機(jī)在循環(huán)水冷卻塔中的應(yīng)用

文檔作者：張秀玲文檔來(lái)源：正和集團(tuán)股份有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月14日
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28 氮 肥 技 術(shù) 2012年第 33卷第 5期摘 要 簡(jiǎn)要介 紹采用微型雙擊式專 用水輪機(jī)取代循環(huán)水冷卻 塔上機(jī)械通風(fēng)機(jī) 的電機(jī) (包括 傳動(dòng)軸 、減速機(jī) )的實(shí) 施情況 ，并介紹了顯著的節(jié)能效益 、投資 回收期及應(yīng)用效 果。關(guān)鍵詞 冷卻塔 電動(dòng)風(fēng)機(jī) 水輪機(jī) 節(jié)能Theapplicationofhydraulicturbineincirculatingwatercoolingtower~ANG Pan—xi ZHANG Xiu—ling(ZhengheGroupCorporationLimited，Guangrao257342，ShandongProvince)Abstract Theimplementationsituationofwaterturbineinsteadofthemoor (includingdriveshaft，decelerationmachine)ofmechanicalfanOn circulatingwatercoolingtowerisintroducedbriefly．Besidesthesignificantenergy savingbenefit，resultsfrominvestmentandapplicationefectisintroduced，too．Keywords coolingtower electricfan waterturbine energy saving水 動(dòng)風(fēng)機(jī) 冷卻塔是一種新型的高效節(jié)能冷卻塔 ，其核心技術(shù)是以微型雙擊式冷卻塔專用水輪機(jī)取代電機(jī)(包括傳動(dòng)軸 、減速機(jī) 。下 同)作 為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源 ，使風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式由電力改為水力。水輪機(jī) 的工作動(dòng)力來(lái) 自循環(huán)水泵的富余揚(yáng)程 ，不僅在工作時(shí)保證水輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù) ，而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)相連并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng) ，達(dá)到節(jié)能 目的 ，從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。1 原設(shè)備情況簡(jiǎn)介為配合 140萬(wàn) t／aDCC工程 ，正和集 團(tuán)決定新上 12000m3／h循 環(huán)水場(chǎng)一 座。循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)有 4組 8．0m逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 ，單間額定冷卻 水 量 3O00ma／h、額定 溫差 10℃ ，總冷卻水 量 12 O00m／h；6 臺(tái) 循 環(huán) 水 泵 ， 型 號(hào) 為KQSNT00一N13 4臺(tái) 和 KQSN500一N9 2臺(tái) ，4臺(tái)工作 ，2臺(tái)備用 ，總供水量 13396m3／h。1．1 冷卻塔(1)型式 ：逆流式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 ；(2)塔體結(jié)構(gòu)型式 ：鋼筋混凝土 ；(3)單 間塔體幾何尺寸 ：長(zhǎng) ×寬 ×高 =16．0×16．0×3．7(m)；(4)單間額定冷卻水量 ：3O00m3／h；(5)額定 溫差 ：l0oC；(6)循環(huán)冷 卻水雙側(cè) 回水上塔 ，進(jìn) 口管徑600mm； 分 兩 側(cè) 進(jìn) 水 ，單 塔 單 側(cè) 接 口管 徑300mm，4根(兩側(cè)共 8根 )；(7)上塔進(jìn) 口閥門開(kāi)度 ：100％；(8)化冰管 ：?jiǎn)嗡?單側(cè)接 口管徑 150mm共 1根 (兩側(cè)共 2根 )。1．2 風(fēng)機(jī)(1)型式 ：軸流風(fēng)機(jī) ；(2)型號(hào) ：LF851I；(3)數(shù)量 ：4臺(tái)；(4)直徑 ：8600mm；(5)額定 風(fēng)量 ：2400000～2500000m ；(6)全 風(fēng)壓 ：152Pa；(7)轉(zhuǎn)速 ：149r／rain；(8)葉片數(shù)量 ：6；葉片安裝角度 ：9。 ；(9)驅(qū)動(dòng)方式 ：電力(電機(jī) 、傳動(dòng)軸、減速機(jī) )；(10)電機(jī)額定功率 ：160kW 電壓 ：380V。1_3 循環(huán)水泵(1)型式 ：臥式雙吸離心泵 ；(2)型號(hào) ：KQSN700一N13和 KQSN500一N9；(3)數(shù)量 ：6臺(tái)；4臺(tái)工作 ，2臺(tái)(兩種型號(hào)的泵各 1臺(tái))備用；萬(wàn)方數(shù)據(jù)第 5期 楊潘溪等 ：水 輪機(jī)在循環(huán)水冷卻塔 中的應(yīng)用(4)額定流量 ：3917m3／h和 1645m3／h；額定揚(yáng)程 ：50mH0柱(1mH20柱 9．81kPa，下同)；(5)進(jìn) 口壓力 ：0．02MPa；出 口壓力 ：0．50MPa；(6)電機(jī)額定功率 ：710kW 和 315kw；電壓 ：6kV：(7)額定電流 ：85．8A和 39．43A。2 節(jié)能改造工程概況2．1 改造 內(nèi)容將 4間冷卻塔 的機(jī)械通 風(fēng)機(jī) 的電機(jī)改為水圖 1 原 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 水 管 布 置 圖2．2 有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算(1)循環(huán)水泵富余揚(yáng)程計(jì)算H富余= 額定一 (H 出口一日 進(jìn)口)=50m一(40m一2m)= 12m式中 日富余——循環(huán)水泵 富余揚(yáng)程 ，m；額定——循環(huán)水泵額定揚(yáng)程 ，50m；出口——循環(huán)水泵 出口壓力 ，40m；日進(jìn)。——循環(huán)水泵進(jìn) 口壓力 ，2m。(2)冷卻塔實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算冷卻塔額定冷卻水量 3000m3／h，額定 溫差10~C，氣水 比 0．84，則冷卻塔實(shí)際需要風(fēng)量：3000ma／h×0．84× 1000÷ 1．12=225×104m3／h數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果表 明，循環(huán)水泵的富裕揚(yáng)程能滿足水輪機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn) 動(dòng)力需要 ，因此 ，水輪機(jī) 完全可以取代 電機(jī)作為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源 ，使風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式由電力改為水力 ，并達(dá)到較好 的冷卻效果。2．3 主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)(1)方形混凝土冷卻塔型 號(hào) ：GTN一3000×4—10介質(zhì) ：循環(huán)水單臺(tái)冷卻水量 ：3000m3／h輪機(jī)作為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源 ，使風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式 由電力改為水力 。同時(shí)，相應(yīng)地修改循環(huán)冷卻 回水的配管直徑及進(jìn)水方式 ，即由雙側(cè)進(jìn)水改為單側(cè) (南側(cè) )進(jìn)水 ，管徑 由 600mm改為 800mm，增設(shè)兩路旁通管道 ，用于切斷檢修 、運(yùn)行切換 的閥門(兩臺(tái)電動(dòng)閥門 ，兩 臺(tái)手動(dòng) 閥門 )，化冰管改為單側(cè)布置 ，由DN150mm改為 DN350mm。經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)改造 ，循環(huán)冷卻 回水先通過(guò)水輪機(jī)后 ，再進(jìn)入冷卻塔的配水系統(tǒng) 。參見(jiàn)圖 1、圖 2。． D07．6003．oool圖 2 改造后進(jìn)水管布置圖噴淋形式 ：逆流式進(jìn)塔水溫 ：42℃出塔水溫 ：32℃水溫降：lO℃數(shù)量 ：4臺(tái)漂水率 ：0．005％蒸發(fā)率 ：1．72％單塔外形 尺寸 ：16000×16000×10100mrn(冷卻塔 高度 由制造廠家 在生產(chǎn) 中進(jìn)行適 當(dāng)調(diào)整 )填料形式 ：S波填料填料規(guī)格 ：500×1000填料高度 ：1500mm布水形式 ：逆流薄膜式噴頭型號(hào) ：DN40三濺式防堵噴頭，ABS材質(zhì)進(jìn)水管徑 ：800mm(2)冷卻塔專用水輪機(jī)是南京星飛冷卻設(shè)備有 限公司獨(dú)有的核心技術(shù) ，在本工程中選用 的水輪機(jī)技術(shù)參數(shù)如下。水輪機(jī)型號(hào)：HLW3000水輪機(jī)效率 ：86％萬(wàn)方數(shù)據(jù)30 氮 肥 技 術(shù) 2012年第 33卷轉(zhuǎn)速 ：136r／rain單 臺(tái)水輪機(jī)運(yùn)行水量 ：28503150m3／h(3)風(fēng)機(jī)直徑 ：8532mm單臺(tái)設(shè)計(jì)總風(fēng)量 ：2100000m3／h葉片材質(zhì)：玻璃鋼3 水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔的優(yōu)點(diǎn)水動(dòng) 風(fēng)機(jī)冷卻塔 與電動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔 的 比較情況見(jiàn)表 1。表 1 水動(dòng)風(fēng)機(jī)與電動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔的 比較水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔的優(yōu)點(diǎn) ：(1)節(jié)能 ：風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式為水力驅(qū)動(dòng) ，水輪機(jī)的_T作動(dòng)力來(lái) 自循環(huán)水泵的富余揚(yáng)程 ，不僅在工作 時(shí)保證水輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù) ，而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)相連并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng) ，達(dá)到節(jié)能 目的。(2)可靠 ：微型雙擊式冷卻塔專用水輪機(jī) 具有設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn) 、結(jié)構(gòu)合理 、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn) 、維護(hù)及檢修方便的特點(diǎn) ，根除 了電動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí)的漏 電、漏油 、電機(jī)及減速機(jī)損壞甚至燒毀 的故障 ，為風(fēng)機(jī) 的安全連續(xù)運(yùn)行提供 了保障。(3)冷卻效果好 ：隨著季節(jié)變化 ，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速是 隨著水壓的增減而同步增減 ，風(fēng)機(jī)風(fēng)量也 隨之增減 ，使冷卻塔 的氣水 比穩(wěn)定在最佳狀態(tài) ，達(dá)到最好的冷卻效果 。(4)安全 ：可在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境 中工作 。(5)環(huán)保 ：由于取消了電機(jī) 、傳動(dòng)軸 、減速機(jī) ，因而降低了噪聲 、振動(dòng)、飄水所帶來(lái)的環(huán)境污染。(6)通用 ：所有機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 ，均可采用水動(dòng)風(fēng)機(jī) 。合理地利用水輪機(jī) ，可以對(duì)所有 電動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻 塔進(jìn)行節(jié)能改造 ，越是大型冷卻塔 ，節(jié)能改造 的效果越好 ，從而獲得可觀 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益 。(7)經(jīng)濟(jì) ：由于取消了電機(jī) 、傳動(dòng)軸 、減速機(jī) ，因而減少 了 日常的維護(hù) 、檢修工作 ，并降低 了運(yùn)行成 本 。4 節(jié)電效果顯著風(fēng)機(jī) 電機(jī) 功率 160kW，以冷卻 塔每 年工作5760h計(jì) ，則每年用電：160kW X5760h=921600kW ·h=92．16萬(wàn) kW·h電價(jià)按 0．62元 廠kw·h計(jì) ，則每年節(jié)省 電費(fèi) ：0．62元 幾W ·h×92．16萬(wàn) kW·h=57．14萬(wàn) 元根據(jù)節(jié)電計(jì)算結(jié)果 ，1間 3000m。／h的大型機(jī)械通風(fēng)冷卻塔 ，經(jīng)過(guò) 電動(dòng)風(fēng)機(jī)節(jié)能改造后 ，每年節(jié)約電費(fèi) 57．14萬(wàn)元。如果考慮電機(jī) 、傳動(dòng)軸 、減速機(jī) 的維護(hù) 、檢修費(fèi)用 ，則每年節(jié)約 的費(fèi)用更加可觀 。1臺(tái)水動(dòng)風(fēng)機(jī)費(fèi)用 110萬(wàn)元 ，一 臺(tái)電動(dòng)風(fēng)機(jī)40萬(wàn)元 ，每年節(jié)約 電費(fèi) 57．14萬(wàn) 元 ，則投資 回收期 ：7O萬(wàn)元 ÷57．14萬(wàn)元 ／年 =1．22年1臺(tái)水動(dòng)機(jī)多花費(fèi)的投資 ，約 1．22年即可回收 。5 運(yùn)行 情 況及效 果評(píng) 價(jià)正和集團(tuán) 12000m3／]a循環(huán)水場(chǎng)工程 ，于 2009年 4月實(shí)施 ，2009年 10月通過(guò)竣工驗(yàn)收 。2010年 3月 DCC開(kāi)工該循環(huán)水場(chǎng)投入運(yùn)行。(1)運(yùn)行情況萬(wàn)方數(shù)據(jù)第 5期 楊潘溪等 ：水輪機(jī)在循環(huán)水冷卻塔 中的應(yīng)用 3l①冷卻塔冷卻水量 ：2960m3／h②溫差-1Occ③循環(huán)水泵 電機(jī) 電流 ：水輪機(jī)投用時(shí) 3臺(tái)循環(huán)水泵 電流分別為 ：77A、74A、76A，水輪機(jī)不投用時(shí) 3臺(tái)循環(huán)水泵電流不變 。④水輪機(jī)投用后轉(zhuǎn)速 ：136r／min這些數(shù)據(jù)表 明系統(tǒng)運(yùn)行狀況 良好 ，達(dá)到 了預(yù)期要求。(2)效果評(píng)價(jià)①技術(shù)先進(jìn) 、經(jīng)濟(jì)合理 ；②安全可靠 、管理方便 ；③符合環(huán)保要求 ，水動(dòng)風(fēng)機(jī)節(jié)能效果顯著 ；④ 水輪機(jī) 的工作動(dòng)力來(lái) 自循環(huán)水泵 的富余揚(yáng)程 ，不增加 電耗 。利用 了原有設(shè)施，增加投資不大 ；⑤節(jié)省了維修費(fèi)用。(收稿 日期 ：2012—09—05)(上接 第 27頁(yè))4 幾 點(diǎn) 建議雖然 目前變頻器已廣泛應(yīng)用于石油化工、氮肥 、紡織 、印刷 、電子設(shè)備 、制藥 、起重、新能源、電力等各個(gè)領(lǐng)域 ，九江石化公 司等一批國(guó)內(nèi)大型石油化工企業(yè) ，已實(shí)現(xiàn) 了變頻調(diào)速技術(shù) 的初步普及 ，且取得 了良好的節(jié)能效果。但是 ，變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的深度還不夠 ，市場(chǎng)潛力仍然 巨大 。對(duì)此 ，還應(yīng)抓好 以下幾個(gè)環(huán)節(jié)的工作 。4．1 成套設(shè)備制造要根據(jù)各行業(yè)特點(diǎn)的需要 ，研發(fā)制造成套變頻設(shè)備 ，在 電力拖動(dòng)系統(tǒng)大力推廣和應(yīng)用變頻技術(shù) ，進(jìn)一步優(yōu)化 和完善 系統(tǒng)配置 ，取得理想 的節(jié)能降耗效果 ，達(dá)到提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的 目的。4．2 工程設(shè)計(jì)堅(jiān)持 同時(shí)設(shè)計(jì) 、同時(shí)制造 、同時(shí)訂貨 、同時(shí)施工 、同時(shí)投用的“五同時(shí)”原則 ，推進(jìn)變頻節(jié)能技術(shù)的推廣普及 。4．3 工 業(yè) 應(yīng)用積極推廣應(yīng)用變頻節(jié)能技術(shù) ，使其成為各行業(yè) 機(jī)泵 電力控制 的主要技術(shù)之一 ，對(duì)具有節(jié)能潛力 的風(fēng)機(jī) 、泵和壓縮機(jī)配套 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造 ，實(shí)現(xiàn)節(jié) 電降耗的 目的。4．4 技術(shù)研發(fā)根據(jù)石油化工行業(yè)和其他行業(yè)的需求 ，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)變頻調(diào)速技術(shù)、研發(fā)新產(chǎn)品，使之系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，為各企業(yè)提供更好的變頻器產(chǎn)品和完善的成套技術(shù)系統(tǒng)[3】。5 結(jié) 語(yǔ)變頻器具有顯著的節(jié)能效果 ，安全 、易控 ，優(yōu)質(zhì) 、無(wú)級(jí) 、平滑調(diào)速 ，高精度 控制工藝參數(shù) ，投資回收期短等優(yōu)勢(shì)。實(shí)踐證 明，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)是石油化工 、氮肥等高能耗行業(yè)挖潛改造 、節(jié)能降耗 、降本增效 的有效途徑之一 ，必將得 到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用參考文獻(xiàn)f1] 張燕賓．變頻器應(yīng)用教程[MJ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：136—139．[2] 陳 偉 ．機(jī) 泵選 用【M]．北京 ：化 學(xué) 工業(yè) 出 版社 ，2009：256—258．[3] 趙全慶．變頻 調(diào)速技術(shù) 在煉 油廠節(jié)能改造設(shè)計(jì) 中的應(yīng)用【J]．石油化工設(shè)計(jì) ，2006，23(3)：38—40．(收稿 日期 ：2012—08—06)

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