換熱站采暖水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造

崔蕾

摘要：本著“節(jié)約能源，安全可靠，降低成本”的原則，對(duì)沈陽(yáng)鑄鍛工業(yè)有限公司換熱站的采暖循環(huán)水系統(tǒng)提出的節(jié)能技改措施。BDEL型流體輸送技術(shù)是目前比較先進(jìn)的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，根據(jù)流體的特性而制作一種裝置，該裝置能最大限度地節(jié)約能源，并且保持原有的采暖舒適度，節(jié)能效果立竿見(jiàn)影。

關(guān)鍵詞：BDEL型流體增壓裝置；循環(huán)水泵；節(jié)能技術(shù)；換熱站；采暖水循環(huán)系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TK161 文章編號(hào)：1009-2374（2016）30-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.044

本著“節(jié)約能源，安全可靠，降低成本”的原則，對(duì)我公司換熱站的采暖循環(huán)水系統(tǒng)提出的節(jié)能技改措施，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有換熱站所配循環(huán)系統(tǒng)的水泵進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)及性能的分析和研究，通過(guò)相關(guān)的實(shí)際數(shù)據(jù)和理論計(jì)算對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)進(jìn)行了分析論證，定性地分析了該項(xiàng)技術(shù)的可行性，對(duì)新技術(shù)進(jìn)行技術(shù)可行和經(jīng)濟(jì)合理的分析和探討。采用“BDEL型流體增壓裝置”這種技術(shù)，能夠改造目前水循環(huán)系統(tǒng)高能耗狀態(tài)并且最大限度節(jié)約能源。BDEL型流體增壓裝置是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效節(jié)能產(chǎn)品。該裝置具有體積小、環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、安裝周期短的優(yōu)點(diǎn)，能顯著降低所配系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)泵的用電功率，極大地降低了設(shè)備的運(yùn)行成本。

1 BDEL型流體增壓裝置工作原理

在工藝?yán)鋮s循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)泵的配置是以系統(tǒng)規(guī)模容量為基礎(chǔ)，以每升水?dāng)M置換多少大卡熱量需配多少流量為依據(jù)，計(jì)算出循環(huán)泵的流量配置，然后再計(jì)算所在系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力再加上適當(dāng)?shù)挠嗔浚詈笸ㄟ^(guò)流量和揚(yáng)程計(jì)算出水泵所配的電動(dòng)機(jī)功率。在循環(huán)泵的技術(shù)參數(shù)配置選型中，在流量Q不變的前提下，循環(huán)泵的揚(yáng)程H越高，其水泵所配的電機(jī)功率N越大，反之，其水泵所配的電機(jī)功率N就越小，循環(huán)泵配置的電機(jī)功率越大，所消耗的電能越高，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力供應(yīng)越來(lái)越緊張，而大功率電機(jī)所耗的電能又會(huì)帶來(lái)高額的設(shè)備運(yùn)行成本。在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)泵的揚(yáng)程是為了克服系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力，循環(huán)泵在停止?fàn)顟B(tài)下水泵的進(jìn)、出水口的壓力是均等的，一旦循環(huán)泵啟動(dòng)，循環(huán)泵出水口的壓力和流速在整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中都是最高、最快的。傳統(tǒng)的離心水泵工作時(shí)，單通道的水流在水泵高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵進(jìn)口處產(chǎn)生渦流，由于渦流的產(chǎn)生會(huì)降低水泵的輸送能效，BDEL型水泵是將水泵的吸水口變?yōu)槎嗤ǖ肋M(jìn)入，多通道的流體能克服水泵吸水口處的渦流現(xiàn)象，可最大限度地排出吸入的流體，提高水泵的輸出效率，流體在匹配的水泵專用葉輪的作用下，進(jìn)入加裝在水泵出水口的流體增壓裝置，流體增壓裝置主要是利用循環(huán)泵出口的瞬間高壓、高流速提高循環(huán)泵的效能，當(dāng)流體進(jìn)入節(jié)能裝置后，由于裝置獨(dú)特的內(nèi)部設(shè)計(jì)，在內(nèi)部會(huì)形成負(fù)壓，所形成的負(fù)壓會(huì)對(duì)水泵的出水口產(chǎn)生一股吸力（無(wú)論是空氣動(dòng)力學(xué)還是流體力學(xué)，凡是負(fù)壓都有吸力），節(jié)能裝置所形成的負(fù)壓吸力能對(duì)水泵出水口的水流產(chǎn)生吸力，其所產(chǎn)生的吸力能替代循環(huán)泵的部分揚(yáng)程克服系統(tǒng)的阻力，在循環(huán)泵流量不變的情況下，一旦循環(huán)泵的揚(yáng)程降低，則循環(huán)泵所配電機(jī)功率將大幅下降，從而達(dá)到節(jié)約設(shè)備運(yùn)行電費(fèi)的目的，BDEL型流體輸送節(jié)能裝置結(jié)構(gòu)圖如下：

圖1 BDEL型水泵工作原理圖

圖1中：a為傳統(tǒng)的水泵和BDEL型水泵進(jìn)口的對(duì)比；b為流體增壓裝置工作示意圖；c為整套BDEL型裝置的工作示意圖）

2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

（1）由于其獨(dú)特的增壓功能，可以將常規(guī)系統(tǒng)所配循環(huán)泵的功率降低30%～60%，仍可使系統(tǒng)達(dá)到原來(lái)的效果；（2）節(jié)約設(shè)備投入：由于該裝置所起的能效作用，因此能降低循環(huán)泵的使用功率和循環(huán)泵的日常維護(hù)，維修費(fèi)用與傳統(tǒng)相比將大幅降低；（3）保護(hù)環(huán)境：大功率的循環(huán)泵不但笨重，而且消耗大量的電能，使用該裝置后，能使循環(huán)泵的功率降低，不但節(jié)約電能，還極大地降低了大功率循環(huán)泵在運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音污染，起到了環(huán)保的作用；（4）使用壽命長(zhǎng)：由于該裝置采用優(yōu)質(zhì)耐溫、防腐、抗磨的合金材料及先進(jìn)的加工制造工藝，設(shè)計(jì)使用壽命15年以上；（5）低成本改造：如果用該裝置改造現(xiàn)有系統(tǒng)，不會(huì)破壞現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，改造后一般3年左右所節(jié)省的電費(fèi)和設(shè)備維護(hù)、維修等費(fèi)用即可收回使用該裝置的技改投資；（6）本增壓裝置為免維護(hù)設(shè)備。

3 循環(huán)水泵節(jié)能改造方案

3.1 改造前情況

目前采暖循環(huán)水系統(tǒng)配置管道離心泵4臺(tái)，電機(jī)功率110kW、流量470m3、揚(yáng)程50m、實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)數(shù)為1450r/min（相當(dāng)于67kW電機(jī)做功）；使用情況是2用2備；運(yùn)行工作制按24小時(shí)/天，150天/年。每年的運(yùn)行電量大約為：67kW×24小時(shí)×150天×2臺(tái)=482400kW·h。

3.2 改造方案

節(jié)能技術(shù)改造方案只更換水泵并在技改后的循環(huán)泵的出口加裝BDEL型流體增壓裝置，改造作業(yè)只局限在泵房?jī)?nèi)進(jìn)行，對(duì)正常經(jīng)營(yíng)、運(yùn)營(yíng)不產(chǎn)生不利影響。根據(jù)BDEL型流體增壓裝置的水泵選型說(shuō)明和現(xiàn)工藝循環(huán)水系統(tǒng)的具體情況，110kW的循環(huán)水泵在改造后更換成功率為42kW、流量470m3、揚(yáng)程50m的專用水泵。

現(xiàn)擬將工藝?yán)鋮s系統(tǒng)的其中2臺(tái)110kW的循環(huán)水泵更換成2臺(tái)功率為42kW、流量為470m3、揚(yáng)程為50m的專用水泵，在技改后的水泵出水口處各裝配一套DN-300型流體增壓裝置，技改后的2臺(tái)42kW循環(huán)泵可以替代現(xiàn)系統(tǒng)的2臺(tái)110kW循環(huán)泵，并可以全年使用，現(xiàn)系統(tǒng)另2臺(tái)110kW循環(huán)泵作為備用，不做技改。

3.3 節(jié)能效果分析

節(jié)能效果的前提是在保證整個(gè)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水流量參數(shù)基本不變并且系統(tǒng)能完全正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，提高能源效率，減少水泵電耗。

技改后的2臺(tái)42kW的冷卻循環(huán)水泵每年的運(yùn)行電量大約為：

42kW×24小時(shí)×150天×2臺(tái)=302400kW·h

技改后每年節(jié)約電量大約為：

485316kW·h-302400kW·h=182916kW·h

節(jié)能技改后每年可節(jié)約設(shè)備的運(yùn)行電費(fèi)約：

182916kW·h×0.83元/kW·h=151820元

3.4 投資回收期的計(jì)算

根據(jù)相關(guān)廠家的詢價(jià)結(jié)果，整套設(shè)備包括流體增壓裝置（DN-300）和循環(huán)泵（42kW，B470-50），單價(jià)228000元，數(shù)量2套，技改需總投入資金：454000元，采用新技術(shù)每年節(jié)約的費(fèi)用：151820元，經(jīng)計(jì)算大約3年能收回投資能本，并且以后每年可以節(jié)約電182916kW·h，按照0.83元/kW·h計(jì)算，每年可以節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用151820元。

3.5 節(jié)能技改前后系統(tǒng)工況參數(shù)比較和界定

技改后的系統(tǒng)運(yùn)行效果可通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)行的進(jìn)、回水溫差與技改前系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行比較；節(jié)能效果可通過(guò)檢測(cè)技改前、后水泵電機(jī)運(yùn)行的電流來(lái)進(jìn)行比較。

3.6 改造過(guò)程達(dá)到的質(zhì)量要求

（1）方案設(shè)計(jì)：制定準(zhǔn)確的能耗分析報(bào)告及完善的節(jié)能技改方案；（2）安裝施工：做到優(yōu)質(zhì)安裝和文明施工，每臺(tái)設(shè)備的安裝周期為2～3天；（3）技改效果：確保設(shè)備運(yùn)行正常，達(dá)到預(yù)期的節(jié)能效果；（4）技術(shù)培訓(xùn)：提供技改設(shè)備運(yùn)行維護(hù)培訓(xùn)，確保運(yùn)行維護(hù)工人達(dá)到熟練操作程度及具備處理一般故障的能力；（5）維護(hù)保養(yǎng)：定期檢查設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象及時(shí)報(bào)告并及時(shí)進(jìn)行處理，在設(shè)備保修期內(nèi)積極聯(lián)系廠家進(jìn)行上門維護(hù)，在保修期以后，按照保養(yǎng)操作規(guī)程，自行進(jìn)行故障處理，保障設(shè)備處于最佳運(yùn)行狀態(tài)；（6）資料管理：及時(shí)為隨機(jī)技術(shù)文件歸檔。

4 節(jié)能改造工程具體實(shí)施

將現(xiàn)工藝循環(huán)水系統(tǒng)的其中2臺(tái)循環(huán)泵拆除，備用循環(huán)泵不進(jìn)行改造，換上經(jīng)過(guò)計(jì)算重新配置的專用循環(huán)泵，在技改后的循環(huán)泵的出口各裝配一臺(tái)BDEL型流體增壓裝置，技改后的循環(huán)泵利用原有的電纜線和控制柜，增壓裝置設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等全部配套工程委托給有能力進(jìn)行施工的單位，調(diào)試完后即可投入使用。

施工內(nèi)容主要包括支架、水泵、增壓裝置、溫度表、壓力表及止回閥的安裝及調(diào)整；施工機(jī)具和材料包括電焊機(jī)、手電鉆、電錘、剪刀、尺、各種型號(hào)扳手、打磨機(jī)、切割機(jī)、乙炔瓶、氧氣瓶、螺栓、法蘭、大小頭、墊圈、備用閥門；施工過(guò)程需要一名技術(shù)工程師，指導(dǎo)施工過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，一名焊工負(fù)責(zé)焊接和切割管道，三名安裝工人負(fù)責(zé)設(shè)備的運(yùn)輸和安裝。

按照如下施工流程進(jìn)行安裝：（1）水泵安裝時(shí)，測(cè)量、放線→設(shè)支架、固定架、吊筋→確認(rèn)主體結(jié)構(gòu)軸線→確定水泵四角位置→地面找平→放置減震墊→校正位置→管道與水泵連接；（2）BDEL型增壓裝置的安裝時(shí)，測(cè)量、放線→根據(jù)管路位置設(shè)支架、固定架、吊筋→按圖紙切割水管→與水泵連接→壓力實(shí)驗(yàn)→水管外表面的防腐防銹處理→保溫→清潔整理→檢查驗(yàn)收。

5 結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)已經(jīng)把節(jié)約資源作為一項(xiàng)基本國(guó)策，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)。能源成本已經(jīng)成重型企業(yè)的一項(xiàng)重要成本支出，面對(duì)當(dāng)前全球性金融危機(jī)，節(jié)能將為企業(yè)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)巨大的成本下降空間。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保，構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)，實(shí)踐可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀，對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)又快又好發(fā)展顯得尤其重要。

采用BDEL型新技術(shù)，對(duì)換熱站循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技改，只用3年的時(shí)間僅節(jié)約的電費(fèi)就可以收回整個(gè)技改投資的資金，以后每年都可以節(jié)約一筆可觀的設(shè)備運(yùn)行電費(fèi)成本，技改對(duì)原系統(tǒng)基本不作改動(dòng)，不破壞原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，技改過(guò)程中不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？傊趽Q熱站供暖水循環(huán)系統(tǒng)采用BDEL型新技術(shù)，安全、直觀可靠、無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)能率高，投資回報(bào)率高，該技術(shù)在我國(guó)具有很好的推廣應(yīng)用前景，符合“低碳能源”“節(jié)能減排”的發(fā)展趨勢(shì)。