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冷却塔节能改造的必要性与有效措施

浏览次数:64次 日期:2020-06-08

水冷却塔经过长时间的工作之后,由于水体质量与温度的作用,塔体发生老化和填料损坏以及不均衡布水的情况,导致冷却效果降低,能源消耗提升,特别在高温高负荷下工作时无法达到生产工艺标准规定。文以循环水系统的现实工作状况为基础,研发出专用的水轮机,通过循环水的能量替代传统电动机,实现节能指标。

1、冷却塔的热交换方式

冷却塔中冷却水自蒸发、温差以及辐射冷却几个阶段一同进行冷却。蒸发与温差冷却属于主要方式,而辐射冷却较少,类型选择与计算阶段能够对其忽略。水蒸发潜在热能较多,但空气比热较低,因此,这两类热传递,热备在高温气候中,水蒸发散热是冷却水散热的关键因素,温差散热并不主要,可他们的比值通常会对气候因素的改变产生改变。一般情况下,假设水蒸发冷却占整体冷却塔散热的75~80%,温度差热传导占比1/5~1/4,且通过该比值预估蒸发冷却使用的空气量。冷却塔内,其热交换能力取决于水蒸汽与水比值,该比例能够判定冷却过程中使用空气量和需实行热交换的热水用量的比值,基于该比值能够针对冷却塔冷却需求实行评估。所以,若要达到预期,需得到很多空气。当前时期,冷却塔取得空气实行热交换的方式多为由电动机降速之后使风机转动。但由于科技进步,研发出了水能机替换原有的冷却方式。

2、循环水冷却塔节能改造的必要性

以某厂家为例,车间当前具有八个冷却塔。经过2015年的冷却塔工作数据能够看出,从当年6月7日-9月2日共80天左右属于高温调节,要长期使六个冷却塔持续工作。这是车间的循环水冷却塔工作数量为六台,最多供水效果大约3230m3/小时~3800m3/小时,各冷却塔进循环水量大约是538m3/小时-600m3/小时,少于1OOOm3/小时的计划量,有浪费情况。
但冬天的时候,南北循环水池分别工作,南水池多数时候工作3个或者4个冷却塔,把温度降低到低于12摄氏度。但这时提供的冰水总量是250m3/小时左右,平均各冷却塔循环用水量是70m3/小时左右。如果周围低温,能确保循环水低于12摄氏度,那么冷却塔全部停止运行。本文以2013年冬天举例,当年11月25日-2014年1月6日共大约40天只有3个或者4个冷却塔工作,2014年1月7日-3月20日共有大约60日,南水池冷却塔仅仅一个工作或者间断停止工作。上述夏天和冬天冷却塔工作时间与处理量反映出,该车间的循环水冷却塔系统中依然有很大的能量没能被合理应用。如果能够合理应用这种能量,能带来更大的效益,因此,循环水冷却塔节能改造非常必要。

3、循环水冷却塔节能改造的措施

借鉴有关部门冷却塔改造状况,技术人员与商家联系,考察了生产车间冷却塔应用状况情况,且找出了改造措施。

3.1、改造措施选择

(1)应用立式加装的双击水轮机
该水轮机需卧轴加装,立式加装后无法切实符合双击,尾水涌动制约了转轮工作,且形成严重振动与噪音,且主轴封容易产生漏水、轴承容易出问题,检修复杂。若导致停产,此类改造方式并不合理。
(2)专用水轮机替换电动机
水能机属于一类特别风机驱动装置,和一般风机相比,动力源包括进水动压与循环水。

通常情况下,布水器的压头预先设置成0.5m~1m。自压损,高度和压头的总和明确进水压力。循环水冷却塔的类型选择方面,明确扬程能够参照之前的数值,通常包含冷却塔高度,管道与弯头的压损以及全部装置阻力损耗。进入冷却塔水流压是扬程与供水阻力损耗做差,余下的数值。而水能机恰恰是此类情况下出现的。

基于生产车间循环水的现实状况,实行计算与仿真实验之后,规划满足标准的专用水轮机设备。设计方式是在进塔管道上加装支路,把之前进塔的循环水流经过进水管道、阀门以及伸缩部分,水平引进轮机中,驱动轮机转动并。之后把循环水引导回之前布水管道,前布水成效无改变。专用水轮机加装在之前电机部位,其主轴和冷却塔之前的联轴器直接相连,利用之前的传动轴承和减速系统使冷却塔中的风机转动,替代之前的电机,节能电力能源。其进水管道加装逆向进出水管道,能够保证水轮机逆向转动,消除了北方冬季除冰中的麻烦。这种方式能够应用在电机位于塔台上的、高于500吨/小时冷却塔。这种计划措施合理应用了循环水中产生的能量。通过专业水轮机替换之前冷却塔的电机,节省了电力能源;于回流水管道边加装发电机进行发电。另外,其节能改造措施简便,工作阶段没有振动情况,且低噪音,养护便捷,能够确保低检修工作量,检修过程不需停产。

3.2、改造措施细节

第一,实行改造阶段,拆除的主体结构为减速器和传动设备,需确保结构框架无改变;第二,改造结束之后,需针对其重要阀门实行轻微调整,以确保水轮机的规划符合标准要求;第三,调整输水管道上塔分布状况,确保循环水流于水轮机前后可以正常引入布水阶段,在相邻冷却塔间维持布水相连;第四,为确保特殊情况下冷却塔系统正常运行,能够通过加装旁通管道的模式进行防范;第五,进出管道和水能机底部能够按照具备支撑效果的构件,风筒开孔之后需强化处置工作;第六,针对循环水重要管道实行防腐措施。

3.3、水轮机节能改造可行性分析

水轮机成功替换电机使风机转动的节能改造因素:第一,水轮机要确保循环水流通过水轮机正好形成压差;第二,水轮机出力与电机轴动功率相等,水轮机转速与电机转速相等。由于冷却塔现实流量与扬程存在差异,需对水轮机进行专门设计,方可满足全部冷却塔的实际需求。若水量无法使风机转动或者比风机转动所需能量高得多,则能够加装水轮发电机。

4、循环水冷却塔节能改造后的经济效益和社会效益

4.1、节能改造后的经济效益

(1)改造前线路与电力装置的耗能
该部分的耗能:45千瓦×4/5×24小时×180天×1个×5%×0.44元/千瓦时=3400元/年。
所以,单一风机节省的运行成本:68400+3400=71800元。节能改造之后,该项成本不会出现,且能够符合循环水温差降温成效。


(2)改造前风机电能消耗
风机的功率为45千瓦,工作负荷依照额定功率的4/5,全年工作时间假设180天、每日的工作时间为24小时,电费按照0.44元/千瓦时,那么节能改造之前风机电机使用的电能为45千瓦×4/5×24小时×180天×1个×0.44元/千瓦时=68400元/年。

4.2、节能改造后的社会效益

(1)降低了资源能源消耗,符合我国推行的节能减排要求;

(2)节省了装置早期的成本、全年电动机工作电费、平时管理与检修成本花费。

3)减少了冷却塔工作阶段的噪声,水能机工作噪声和原有冷却塔相比要低。节能改造为水能机之后,由于风机转速和水流量改变情况相同,噪音低得多。
由于资源能源的日益枯竭,绿色环保标准逐渐严格的大环境下,能源节约是减轻能源稀缺的主要方式。冷却塔如果可以使用水能机进行冷却,确保循环水的能量可以更好的利用,则总体提升水循环冷却机的能量利用率,进而节省企业多项成本,并为我国节能减排政策的贯彻施行提供助力。