工業冷卻循環水系統的節能優化改進

鄧鳴

摘? ?要：近年來隨著經濟的發展，工業用水量增大，在企業中循環冷卻水設計優化十分重要，如何利用好現有水資源對系統設計提出了新的要求。本文從循環水系統中重要的循環水泵入手，論述新興的技術，針對老系統的問題探討解決辦法。目前循環水系統多數使用傳統機力抽風式冷卻塔，水能風機冷卻塔主要靠循環水回水余壓帶來壓力，節水消霧型冷卻塔主要考慮消除機力抽風式冷卻塔中蒸發水量，達到節能的效果，減少對周圍環境的影響。新興節能水泵效率達到85%，水能風機冷卻塔及高效節能水泵新技術出現對循環水系統節能設計有很大的促進，裝置的各冷卻器冷卻效果對循環水系統能耗有很大的影響，如水冷器回水溫度過高等，直接影響循環水系統能耗，對其進行優化可以達到良好的節能效果。

關鍵詞：工業冷卻水循環? 節能優化設計

中圖分類號：TQ085? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（c）-0089-02

隨著我國工業生產規模不斷擴大，產業不斷升級發展，節能降耗能有效提升經濟效益，成為生產中的重要指標。目前大多數公司在循環冷卻水系統中存在一定問題，能耗較大，導致企業成本提升，影響企業經濟效益。隨著科技的不斷進步，不少產品生產半成品需要進行冷卻才能加工，冷卻中經常使用工業用水作冷卻劑，工業用水具有可重復利用率高等優點，成為工業生產冷輕工藝的主要冷卻媒介，探討工業冷卻循環水系統節能運行有利于提升工業生產節能水平，提高企業經濟效益。冷卻水循環系統節能優化技術廣泛應用于工業循環水系統節能改造，通過建立系統能量平衡現場測試，從循環水泵組，換熱裝置，制冷設備等方面入手，實現對循環水系統流程參數的實時監測，使復雜管網的動態水力熱力平衡，實現綜合節能目標。

1? 水循環系統節能運行的意義

企業高溫產品必須用工業循環水冷卻，循環水系統冷量交換中涉及循環水泵組，換熱裝置等，主要依靠水泵為動力源推動循環水流動，我國循環水用量占工業用水總量的70%。

循環水系統在石化工業等領域是重要的環節，我國工業循環水泵系統普遍存在高能耗，與發達國家相比系統運行效率低20%，推廣工業冷卻循環水系統節能優化具有重要意義。工業生產中很多半成品需冷卻處理投入生產，從焦爐中生產出的焦爐煤氣溫度高，難以進行提純，通過工業用水冷卻可以降低高溫焦爐煤氣溫度，更好地開展生產工作[1]。

冷卻是工業生產的重要生產工序，冷卻時往往采用水冷卻方式，工業用水具有傳熱效果良好的優點，工業用水來源廣泛，可以大規模應用到生產工作中，工業用水冷卻時，為實現節水理念減少對周邊環境的污染，工廠普遍采用循環水方式，水冷卻系統存在冷橋效率低的問題，需要改進設計降低能耗，幫助企業提高經濟效益。

2? 工業水循環系統節能優化技術原理

工業循環水可節能優化技術是按工業循環水系統運行原則，從循環水泵組，換熱豬臟治，制冷設備等方面入手，進行系統能量利用效率研究，判別評價系統能量利用效率指標，提出過程能量優化解決方案。實時監測循環水系統流程參數，系統能運行優化，提高工業循環系統能效。

工業循環水節能優化技術由系統運行能量利用效率分析，系統能量監控，制造技術組成。主要包括循環水系統換熱設備，溫度等運行參數精確采集。換熱網絡優化，對流量，水泵運行效率等專家分析診斷，水力平衡調節裝置等針對性強的系列高效節能產品。

工業冷卻水循中通過水泵水量的輸配協同節能優化控制，將溫度控制在設定區間，實現動態水力熱力平衡，根據冷卻水溫度在線監測優化控制冷卻塔智慧閥門，在滿足冷卻塔動態水力熱力平衡條件下，使冷卻塔冷效果最優化，確定水泵組的開機臺數，使水泵輸出功率極小化，最大程度節能，調整改造水泵的規格特性。基于物聯網智慧閥門技術，實現系統流程桉樹實時監測，運行優化，實現遠程智能診斷[2]。

3? 工業冷卻水循環系統冷卻方式

目前業態流體冷卻方式可分為熱傳式冷卻與蒸發式冷卻，直接冷卻是冷卻水直接與冷卻介質接觸，達到循環水溫度降低效果。如夏天在水中投入冰塊降低水溫是直接冷卻方式。工業直接冷卻大體分為噴霧冷卻與薄膜冷卻，使用填料增大傳熱面積，通過機械通風裝置增強空氣流速，噴霧冷卻方式通常采用噴嘴分散水流，提升空氣的傳熱面積。直接冷卻實際生產中往往降溫效果不理想，無法滿足實際生產要求。間接冷卻是冷卻用水與冷卻物質不直接接觸的冷卻方式，適用于有污染釋放的液體或特殊生產要求場合。

蒸發冷卻是生活中常見的冷卻方式，通過液體蒸發實現降溫冷卻。物理學中，對液體蒸發氣化產生的溫度變化通常用氣化潛熱表示。常溫常壓下，水氣化潛熱為2257kj/kg，每10%的水氣化產生溫差在50℃以上，采取沸水方式排除熱源產生熱量，實際工作生產中無法獲得良好的氣化比降溫，很少使用沸水進行氣化降溫。

4? 冷卻循化水節能優化技術應用

工業冷卻水循環節能優化技術被列入發改委第五批國家重點節能技術推廣項目，適用于機械電子，食品制藥，熱電等相關領域電力驅動循環水系統。大慶石化公司水氣廠處理能力3000m3/h，冷卻效果逐年下降，大量循環水漂出塔外，采用管式閉路配水取代原設計槽式配水，減少水源擴散面積，采用薄膜點滴混裝專利技術，可以進行二次收稅，使得填料強度與冷卻效率大大提高。循環水系統優化改造后年節約運行費用18萬元。

工業冷循環系統節能優化技術應用效果顯著，廣泛應用于工業循環水系統節能改造項目，很多石化企業處于大范圍推廣應用階段，在鋼鐵，電力，化纖，樓宇中央空調，城市供熱等行業中得到應用。相比原有循環水系統，節能改造后綜合效率達到60%，兩種典型工業循環水系統技術改造情況見表1。

中石化巴陵石化公司己內酰胺循環水冷卻系統有單級雙吸離心泵9臺，村水泵運行效率低等問題，采用節能技術改造方式，優化水泵水力設計提高制造精度提高泵效率，通過水泵，用水設備配備提高冷卻水系統效率，計算用水設備的最佳工藝點，在維持原來工況下每小時節電614kWh，年節約電費269萬元。

5? 結語

采用工業循環系統節能技術，可以借機工業循環水系統普遍存在的高能耗低效的技術難題，節能效果顯著，系統運行中噪音低，可不停產維修，按循環水系統用電量占電耗的8%，優化技術后節能30%，節能優化可為石化工業增長3%的直接經濟效益。

參考文獻

[1] 連艷娥.冷卻循環水系統節能優化及應用[J].石化技術，2018，25（2）：188.

[2] 楊俐運.一種冷卻循環水系統節能評估的參數測定方法[J].上海節能，2017（11）：634-637.

[3] 姚玉田，俞澤科，林高燦.淺談工業冷卻循環水系統節能優化技術及應用[J].科技與創新，2015（17）：156，158.