淺談工業冷卻循環水系統節能優化技術及應用

姚玉田　俞澤科　林高燦

摘 要：通過建立能量平衡的測試和計算標準，對循環水系統的各項數據進行了動態監測，優化了系統的運行，提高了工業冷卻循環水系統的能效，實現了綜合節能。主要介紹了工業冷卻循環水系統節能優化技術的基本原理、技術改造情況和應用現狀。

關鍵詞：循環水系統；動態監測；技術改造；節能降耗

中圖分類號：TQ085 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.156

循環水系統的主要動力源是水泵，因此對于電能的消耗較大，占整個生產總過程用電量的8%～10%，有一些不合理的水泵運行系統的電量耗費甚至占到總用電量的40%. 開展循環水系統的節能優化首先要對工藝裝置進行優化，在此基礎上，降低企業循環水運行的能耗。

1 節能優化技術的基本原理

工業冷卻循環水節能優化系統是以水為介質進行工藝流程中能量的互換。通過分析整個系統中能量互換的效率，利用閥門技術對整個循環系統中的單一單位進行系統優化控制，并研究系統的利用效率，判斷當前系統的能量利用效率，然后再結合工業生產流程，提出一種能夠提升循環水系統中能量的利用效率的方案。

工業冷卻循環水系統中的應用技術主要有幾下幾種：①精確采集系統內換熱設備、泵站等的運行參數；②優化整個管網的換熱網絡和建立水力數字模型；③準確分析管網內的水流、阻力及水泵運行效率；④正確使用節能泵、水力調節平衡裝置等一系列具有針對性的節能產品。

在工業冷卻水循環系統中，操作人員可通過閥門控制水泵的水量。將冷卻溫度嚴格控制在規定范圍內，智能閥門始終處于常開的位置且能夠實現智能化調節，在完成控制的同時還要減小水泵的輸出功率，使機組能夠最大限度地發揮作用，達到節能的效果。泵閥一體的智能節能技術在實現終端平衡后還可降低管網的阻尼，使管網中泵閥的張開角度滿足工藝要求。在此過程中，該技術可將所有信息數據完整地反饋到計算機系統中，操作人員可根據這些數據進行變頻操作。在這種互聯網閥門技術的控制下，循環水系統數據的實時監測得以實現。

2 典型的技術改造情況

在鋼鐵、石油、化工、冶金等行業中應用工業冷卻循環水系統節能優化技術后，與原來的循環水系統相比，節能效果可以達到30%～60%. 其中，比較典型的工業冷卻循環水系統節能優化技術有合成胺循環水系統技術和高爐鼓風機透平拖動裝置冷卻系統技術。

2.1 節能方案的實施

對循環水系統進行全面的負荷檢測，采集完整的運行參數，并統一控制各個系統，實現循環水系統的協調優化。

全程采集系統運行過程中負荷的變化，并及時反饋，通過監控工況的變化，利用對數據的高效處理，得到整個系統最佳的運行參數，實現水循環的平衡。

根據變頻調速的原理和實際運行情況調節風機和水泵的轉速，避免出現不必要的功率消耗。

利用冷卻循環水系統節能優化技術可實現系統各環節的自動管理。控制系統要分層次通信和采集，避免單一故障導致整個系統癱瘓。

2.2 節能優化技術實施的間接效益

節能優化技術實施的間接效益體現在以下三方面：①運用節能優化技術后，利用變頻調節能更快地調節負荷，實現全自動的負荷控制，從而提高了冷卻循環水系統的運行和管理效率，減少了操作人員的工作量；②冷卻循環水系統節能優化技術的運用實現了電機的軟啟動，減少了在啟動時電流對電機和線網的沖擊，可以有效預防和控制電機故障，延長了機組的實際使用壽命；③冷卻循環水系統節能技術的優化和應用降低了原有高壓變頻器的轉速，從而降低了機械故障的發生率，實現了整個循環管網在恒定壓力下的運行，避免了以往的一些壓力變化對管網的沖擊。

3 應用現狀

工業冷卻循環水系統節能優化技術已經被列入國家發改委2012-12-26正式對外公布的第五批國家重點節能技術的推廣目錄。該技術適用于石油化工、機械電子、鋼鐵冶金、食品藥品等相關領域用電力來驅動的循環水系統。

3.1 巴陵石化

巴陵石化公司經過一系列的改造，千噸水節電率達到33%，不考慮全年多送水量的情況，每小時節電614 kW·h，按照全年全天計算，總節電量可以達到5.38×106 kW·h，節能減耗效果非常明顯，節約金額約269萬元。

3.2 其他企業

揚子石化公司通過對冷卻循環水系統進行技改，每年可以節電3.95×106 kW·h；大化集團對公司生產裝置的冷卻水循環系統進行技改后，每年節電1.366×107 kW·h；杭州哲達科技股份有限公司對不銹鋼二期軟環水進行技術改造后，節能效果也非常顯著；四川美青氰胺有限責任公司主要生產化肥原料，在改進合成氨循環水系統后，節電效率可以達到30%.

4 結束語

以往工業冷卻循環水系統主要是靠水流恒流運行，耗能較大，效率較低。對工業冷卻循環水系統進行技術改造后，節能效果明顯，維修檢護可以做到不停產維修，非常方便。按照現行石化行業循環水系統耗電占整個生產過程耗電量的8%～10%，優化后節能30%算，工業冷卻循環水系統的節能優化可以為整個石化行業帶來很大的經濟優勢，況且由國家發改委推廣的節能技術都是先進、實用且發展潛力很大的技術，是在所有行業的共同要求及適應未來發展的前提下篩選出來的。因此，企業要研發適合自身的節能技術，并將其廣泛應用于實踐運行中，通過節能減排工作為企業帶來更好的收益。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕