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[循环水系统节能改造] 工业冷却循环水系统节能优化技术

发布时间:2020-08-15 17:21:10

作者:瑞泽能源

循环水系统以水为介质用于工艺过程的冷(热)量交换和传送,在石油化工、钢铁冶金、机械电子、食品制药、热电、集中供暖、中央空调等领域,是必不可少的基本环节。

一、能耗及碳排放现状

循环水系统以水为介质用于工艺过程的冷(热)量交换和传送,在石油化工、钢铁冶金、机械电子、食品制药、热电、集中供暖、中央空调等领域,是必不可少的基本环节。循环水系统以水泵为动力源,其电能消耗较大,约占社会总用电量的15%左右。

目前,我国循环水系统普遍存在能耗较高的现象,与先进国家相比,水泵单机效率约低 5%以上,系统效率低20%以上。目前该技术可实现节能量73万tce/a,CO2减排约193万t/a。

二、技术原理

从流体力学基本原理可知,影响水泵功率的三大内在因素为:扬送的流量、扬程、运行效率。其中运行效率取决于水泵的效率性能,扬程用于克服管网阻力,流量用于工艺过程的冷(热)量交换和传送。从传热学基本原理可知,循环水量又取决于换热单元的热负荷、冷热流温差和传热系数。也即对某特定工艺的换热网络,若所移去的热量通过平衡后变少,换热器的热阻变少,循环水的供回水温差按设计规范要求控制在合理值内,那么流量就可以减少。

根据上述原理,如果对某特定工艺,进行以下优化改造步骤,可从根本上解决循环水系统的高能耗问题:

(1)通过优化改造换热网络、消除因结垢或藻类滋生引起的热阻、做好管网的流量平衡并合理控制供回水温差,取得泵站最合理的扬送流量;

(2)通过配水管网优化,消除不利因素,如阀门损失、局部管路阻力偏大、并联管路性能差异大而引起的水力失衡、真空度控制不合理引起扰流等,从而降低管网阻力,取得水泵最合理的工作扬程;

(3)根据优化后的工作点参数(流量、扬程、效率、装置汽蚀余量),采用三元流技术设计出高效的水泵叶轮,以高效节能泵替换原有不匹配、低效率的水泵,确保泵站处于高效率运行状态;

(4)充分考虑因热负荷及环境温度变化引起的变工况运行,根据系统运行特征对泵站进行优化设计和管理。

三、关键技术

(1)循环水系统各换热设备、管网、泵站等的运行参数(包括压力、流量、温度、几何高度等)精确采集技术;

(2)换热网络优化和管网水力优化数学模型建立;

(3)对流量、管网阻力、水泵运行效率等专家分析诊断及优化系统。

(4)水力平衡调节装置、高效节能泵等多种针对性强的系列高效节能产品。

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