循環(huán)水冷卻塔風機的節(jié)能改造

紀春春

（中海石油中捷石化有限公司，河北 黃驊 061101）

中海石油中捷石化有限公司6×1 800m3/h循環(huán)水場，循環(huán)水系統(tǒng)采用了二級升壓流程，六臺冷卻塔風機均采用電力驅動。為了挖掘節(jié)能潛力，決定對其中一臺冷卻風機進行節(jié)能改造，即利用循環(huán)水存在的富余能量作為水輪機動能，驅動水輪機帶動風葉旋轉，滿足冷卻塔抽風降溫要求，取代了原風機減速機及電機等驅動設備。

一、循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能方案的選擇

循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能方法一般有“二級升壓、變頻調節(jié)、切屑葉輪”等方法，它們均存在一定局限性。

（1）采用高壓變頻器調節(jié)，不僅投資較大，且故障率高，節(jié)電潛力有限。

（2）采用切屑葉輪的辦法來降低循環(huán)水泵出口揚程，不僅使機泵運行效率降低，且存在無法滿足新工況的風險。

水動風機是近年來發(fā)展起來的一種循環(huán)回水富余動能利用技術，該技術可以在很少工程改造量的基礎上實現(xiàn)對循環(huán)回水富余揚程的利用，只要水輪機輸出功率不低于原有電機功率，就可以達到或超過原有風機冷卻效果。

二、方案實施

2010年8月，決定在不改變原循環(huán)水系統(tǒng)的情況下，對三催循環(huán)冷卻塔系統(tǒng)（2×1 800m3/h，5#、6#風機）的其中一臺冷卻水塔風機進行節(jié)能改造，即將5＃冷卻塔以雙擊式冷卻塔專用水輪機（HLW5-1 500）取代電機（包括減速箱）驅動，6#風機仍采用電動風機。相應地改造循環(huán)冷卻回水上塔管道、增設旁通管道、安裝切換閥門。改造前后示意圖參見圖1、2。改造所用主要設備如下。

（1）冷卻塔。采用敞開式機械通風逆流式冷卻塔，組合形式為一組三間，單塔處理水量1 800m3/h，溫降10℃，總處理水量5 400m3/h。框架、中隔板、平臺采用鋼筋混凝土結構，單塔平面尺寸約12m×12m，框架高度約10m。

（2）循環(huán)冷水泵。循環(huán)水泵采用中開臥式離心泵四臺，其中兩臺大泵，單泵流量Q=1 800m3/h，H=63m，配用電機功率400kW，10 000V；兩臺小泵，單泵流量Q=1 084m3/h，H=59m，配用電機功率250kW，10 000V。

（3）風機。1#、2#、3#、4#，6#塔采用原電動軸流風機，5#塔采用改后水輪驅動風機，其主要性能參數(shù)見表1。

表1 電動風機和水動風機性能參數(shù)表

三、運行情況

為考核水動風機的運行效果，2010年10月28日對循環(huán)水進行了滿負荷標定。其中循環(huán)水回水溫度35℃，出水溫度30℃。10月28日10：00～11：00，循環(huán)回水進5#冷卻塔（安裝有水動風機冷卻塔），關閉副線旁通閥、部分循環(huán)回水進6#冷卻塔（安裝有電動風機的冷卻塔）。運行5#冷卻塔期間，5#冷卻塔回水流量1 200m3/h，水輪機轉速為140r/min，6#冷卻塔回水流量1 800m3/h；循環(huán)回流熱水流量為1 503m3/h，水輪機轉速為173r/min，6#冷卻塔回水流量1 304m3/h；5#冷卻塔回水流量1 400m3/h，水輪機轉速為160r/min，6#回水流量1 563m3/h。水輪機達到設計要求，各機泵電流隨著流量的降低而變化，與使用電動機軸流風機基本相當。

安裝前，循環(huán)水耗電比為3.17m3/kW·h，投用后，循環(huán)水耗電比為3.29m3/kW·h。同時循環(huán)水供水泵壓力基本不變，回水壓力較投用前略有提高，但三催裝置冷換設備正常操作，水溫能滿足工藝需求，利用回水壓力做風機動力源是可行和有效的。

四、節(jié)能效果

投用水動風機冷卻塔相對投用電動風機冷卻塔每小時可節(jié)電14.3kW·h。若循環(huán)水冷卻塔每年工作時間按7 200h計，則每年可節(jié)約用電10.30萬kW·h，折合電費約6.48萬元。

[1]石油化工統(tǒng)計指標解釋[M].中國石化出版社，2004.