循環水冷卻塔風機水能驅動節能改造研究

凌經偉

廣西田東錦盛化工有限責任公司 廣西百色 531500

節能減排是我國現階段的一個重要的基本國策，要以科學發展觀為指向推動其市場化改革，來改善我國的生態環境和資源開發的經濟補償體系，并且把我國經濟發展的激勵機制轉變到鼓勵 研發和自主創新上來，轉變到鼓勵節能減排降耗上來，轉變到鼓勵降低成本、提高效率、提高經濟總要素生產率增長的方向上來。據統計，目前我國機械通風式冷卻塔總循環水量超過22×108t /h，僅冷卻塔風機電機的電耗每年近5500×108kW·h。按機械通風式冷卻塔總量的 25% 可實施節能改造予以估算，每年 可節電1375×108kW·h，相當于每年節省標煤0.5×108t。因此，冷卻塔風機節能技改對于熱電、石化、煤化工等企業節約生產成本、提高經濟效益、節能環保等具有重要意義[1]。

1 循環水系統基本狀況

1.1 設備配置情況

某企業3#己二酸裝置和3#硝酸裝置配套的3#循環水系統有2臺冷卻塔及3臺循環水泵（兩開一備），冷卻塔風機驅動設備為高壓電機。具體設備配置及其性能參數如下。（1）冷卻塔（2臺）：砼結構填料塔，塔高15m，單根DN1000上水管入塔，循環水量11000m3/h，回水壓力（壓力表距地 3.5m）≥0.18MPa。（2）風機（2臺）：風機直徑 9750 mm；配 套電機2臺，單臺電機功率 200 kW、運行電壓 6000V。（3）循環水泵（3臺，兩開一備）：流量 5600 m3/h，出口壓力 0.45MPa，揚程 55m。

1.2 冷卻塔風機運行情況

3#循環水系統有2臺冷卻塔及3臺水泵（兩 開一備），冷卻塔及循環水泵投運至今，冷卻塔風機在每年5—11月份一般運行2臺，每年12月份至次年的4月份一般運行1臺。2018年3#循環水系統給水、回水壓力及溫度（均值）見表1。

表1 3#循環水系統給水、回水壓力及溫度

3#循環水系統運行過程中，寒冬季節會出現開 1臺風機系統溫度過低、全部停運風機系統溫度過高的情況，而秋冬交接與春夏交接季節會出現開1臺風機系統溫度過高、開2臺風機系統溫度過低的情況；風機電機常年運行消耗大量電 能，電費支出相當大。為達到節能降耗、降低生產成本的目的，擬對3#循環水系統冷卻塔風機驅動設備進行節能改造[2]。

2 改造方案

2.1SNJ 型內置雙擊式水能機簡介

經考察，決定將3#循環水系統的2臺冷卻塔風機驅動設備（電機、減速機、傳動軸）改造為SNJ型內置雙擊式水能機（帶動力補償裝置）。水能機安裝于冷卻塔頂玻璃鋼風筒內原減速機的位置，用于替代原電機、傳動軸、減速機，水能機與風機（風葉、輪轂）以單一傳動軸聯為一體，風葉與水能機轉輪作同步旋轉，改傳統式電力驅動為“液力+電力驅動”（液力驅動為主，電力驅動為輔），達到節能的目的。

2.2 改造方案及實施

2.2.1 改造方案

將3#循環水系統回水均勻引入2臺冷卻塔頂部并進入水能機（帶動力補償裝置），水能機旋轉帶動風機（風葉）旋轉抽風，水能機出水經出水管進入冷卻塔內原霧化系統進行霧化冷卻處理。3#循環水系統冷卻塔風機改為水能機（帶動力補 償裝置） 驅動后，冷卻塔主視圖見圖1。

圖1 節能改造后冷卻塔主視圖

2.2.2 改造實施拆除

3#循環水系統 2臺冷卻塔原電機、減速機、傳動軸，保留好風機，在冷卻塔風筒內原減速機位置安裝水能機（帶動力補償裝置），并配套原風機（利舊）形成水能風機，風機位置與改造前處于同一中心水平高度；2臺冷卻塔原塔外上水管新增管道至塔頂，經彎頭再水平穿過風筒與水能機（帶動力補償裝置）入口接通，同時2臺冷卻塔原進塔水管加閥門改成旁通管道（平時水能機正常運行時，此閥關閉；當水流過大或水能機暫時關閉時，打開此閥，水流由此進入冷卻塔），水能機（帶動力補償裝置）出水管直接與冷卻塔內原布水管道接通[3]。

3 改造后的經濟效益分析

3#循環水系統 2臺冷卻塔風機驅動設備（電機、減速機、傳動軸） 節能改造后，每年可節約的電費及日常維護費用合計為147.02+2=149.02萬元。

4 結語

某企業3#循環水系統 2臺冷卻塔采用水能機（帶動力補償裝置） 驅動風機節能改造后，每年可節電 2450448kW·h，節省電費約 147.02萬元（折合節省標煤 818.45t），還可節省日常管理和維修保養費用，可謂一舉多得。本次技改完成后，3#循環水系統運行狀況良好，冷卻塔運行正常，節能效益顯著，為企業循環水冷卻塔風機節能改造探出了一條路子。