水動風機冷卻塔的應用及節能分析

高國棟

摘要：冷卻塔風機節能技術正在逐步發展，該項目具有極大的發展優勢。它不僅能夠節約企業的生產成本，在生產過程中使得企業效益大大增長，同時也可以起到保護自然環境的作用，降低資源的消耗，遵循節能減耗的原則，對生態的發展具有重要的意義。本文結合工程實例，對水動風機冷卻塔的工作原理、工作特點以及其使用條件和節能的效果進行了分析。通過介紹某公司一期2×330MW的工程，介紹了其節能改造項目及應用。

關鍵詞：水動風機;冷卻塔;應用;改造

引言： 在國內，當前的鋼鐵企業工業循環冷卻水系統運轉大部分是運用的機械通風冷卻塔。為了實現通風冷卻，電機作為驅動部分，來保證冷卻風機的正常運轉，在操作過程中會有極大的弊端。它嚴重的耗費電能，并且由于故障問題較為嚴重，因而增加了成本，使得在維護檢修過程中支付了較大的費用，得不償失。在宣鋼主要的工業水系統循環過程中，存在著大約110座機械通風冷卻塔。其中，電耗費每年達到了大約980萬元。因此，為了能夠減小成本，實現節約能耗，應當嚴格的對凈環冷卻水系統進行改造。

1水動風機冷卻塔的工作原理及應用條件

混流式水輪機的原理和結構是水動風機冷卻塔的核心技術。通過水利能夠帶動水輪機旋轉，而水輪機與風機相連，其通過功率的輸出能夠帶動它的旋轉，進而代替了電機。傳統的電機作為風機的動力來源，冷卻水系統又要為水動風機冷卻提供了工作動力。冷卻水系統是水動風機運行的必要條件，在應用過程中，我們要做到及時的對其循環冷卻水的能耗進行相應的的觀察和分析，對其系統的運轉工作狀況有穩定的把握，關注水輪機功率的輸出，并且能夠判斷其是否滿足了水動風機的軸功率需要[1]。對于設備，要進行及時的檢查和更新，避免設備出現老化現象以及管道結構等出現問題，從而對系統的供水能力造成了嚴重的危害，也影響了水系統擴容改造的判斷。能夠對水輪機進行正確的運用，能夠避免上述現象的發生。它可以對電能進行節約，而且在管網系統中，能夠起到一定的調節作用。

2改造方案

內做功是水輪機的主要做工方式，通過和原布水器進行連接，在先前的進水管設備里，進行儀器的安裝，使其能夠對閥門的開度進行調節。這樣能夠保證其能在操作過程中可以調節上塔水量和風機轉速，從而才能達到更加安全了穩定效果。這樣循環水系統通過動能和壓能的作用，最大程度的對能源進行利用，從而能夠對冷卻塔水動風機實現節能的目的。在一期工程為2×330MW空冷機組輔機冷卻水系統中，對原來的方案中，3臺冷卻塔冷卻風機中的#1冷卻塔進行改造，確保改進冷卻塔系統，對其進行升級，實現節能[2]。

2.1風機軸功率計算

在改造過程中其關鍵點為改造之后的水輪機實際輸出功率相比之前的風機軸功率應該有所增加。（即P輸出>P風機）對于上文系統中2000m3/h的冷卻塔，其配備的風機的電機功率是90kW，η電機=0.85，則P電機=P額×0.85=76.5kW。由于每一個機械設備的做功不同，它的風機輸入功率約為P風機=P電機×η電機×η減速機×η傳動軸=64.13kW。

2.2 系統富余能量計算

根據相應公式，可以計算循環水系統富余能量的多少，功率：P=ρ×g×Q×H÷3600[3]。在3臺冷卻塔的系統中;可以得出，P 總輸出 =56.95kW×3個 =170.85kW，水輪機輸出軸功率：P輸出=P水輪機×0.85=145.22kW ，因此我們可以得出可改造條件系統的工作效率：P 輸出/ P 風機=145.22÷64.13 ≈2.3。

由此我們可以得出結論，在對前兩臺冷卻塔進行改造完成后，還會剩余豐富的能量，因而仍然具有一定的能量能被使用。

3調試方案

3.1#1、#3處于全開狀態，#2關閉

一直對#1、#3進行全開狀態，在工程進行過程中，緩慢的關閉#2的上塔門，在此過程中，記錄請各工序的運轉情況，關注水輪機的轉速，記錄油溫以及震動情況，對各工序的電流以及管道壓力和溫度狀況進行及時記錄。當開式水母管在溫度上升達到三度時，繼停止實驗的進行，使機器恢復至原狀態。

2.2關閉#2塔，節流#3

塔在上一步執行過程中正常運轉時，此時應該慢慢的對#3塔上塔門進行關閉操作，同樣記錄各工序的運轉情況，關注水輪機的轉速，記錄油溫以及震動情況等，對各工序的電流以及管道壓力和溫度狀況進行及時反應[4]。同理，當開式水母管進回水溫度上漲達到3℃時，就立即停止實驗的進行，使機器恢復至原狀態。

3.3#1塔正常上水，#2、#3塔同時截流

在這一過程中，我們將#1上塔門進行開合狀態。與此同時，慢慢關閉#2和#3上塔門。按照上兩個步驟再操作一次進行記錄，記錄請各工序的運轉情況，關注水輪機的轉速，記錄油溫以及震動情況，對各工序的電流以及管道壓力和溫度狀況進行及時記錄。當開式水母管在溫度上升達到三度時，立即停止實驗的進行，使機器恢復至原狀態。注意在對#2、#3的上塔門進行相應操作時，把握使最小開度在百分之二十以內。

4調試效果

依據實驗參數列表，根據實驗數據，進行分析并且得出結論。

4.1同時節流#2、#3塔情況

打開#1塔上塔門，使三塔一起進行無節上水過程，此時轉速達到22r/min，開式水的供回水溫度呈現減小的趨勢。關閉#2、#3塔上塔門時，其程度達到60°的情況下，其轉速變為32r/min，在升高1.1℃溫度時，開式水供回水母管溫度減小了0.3℃。關閉#2、#3塔上塔門，其程度達到45°的情況下，其轉速變為60r/min，在升高2℃溫度時，開式水供回水母管溫度減小了1℃。關閉#2、#3塔上塔門時，其程度達到30°的情況下，其轉速變為98r/min，在升高4.3℃溫度時，開式水供回水母管溫度減小了2℃。此時，關閉其中一臺設備，則另一臺設備由894r/ min的轉速變為510r/min，環境溫度增長了7℃，供回水溫度能夠維持在一定范圍內[5]。

4.2同時節流#1、#3塔情況

使#2塔停止運轉，打開#1、#3塔，保持九十度的上塔閥門開度，95rpm的水輪轉速，保證其符合條件。電機轉速應該是4.89r/min（停機狀態）和;610.10r/min。

5項目的社會效益和前景探討

能夠達到節能功效，能夠通過水泵內的余壓，使電能的損耗降低，摒棄了風機電機的運用，從而使節能效果顯著增加。此外，其還具有可靠安全性，其設計性嚴謹，在運轉中能夠平穩進行，改善了漏油的現象，使故障大大減少，從而也為其人身安全提供了保障。由于其冷卻塔的中心實現了，大大增強了其運行環境，在改造過程中，我們取消了電機和減速機的設計環節，大大減少了其損耗問題，減少了維修的成本。由于季節的更替，循環水流量增減，則水動風機的轉速也增減，從而影響了風量的增減。這樣就能夠保證冷卻塔的汽水得保持在穩定狀態。十冷卻效果更加良好，采用水動風機冷卻它，能夠有效地解決其噪音和振動問題。由此我們可以看出這一節能改造具有極強的優勢。

結束語;國家發展和改革委員會編制的《國家重點節能技術推廣目錄（第三批）》中，水動風機冷卻塔是30項高效節能技術之一，它涉及多個行業，因此在發展過程中前景極為廣闊。在保證系統安全的前提下，相對每輪機組系統工作時，分別改造一臺冷卻塔，但在改造過程中，要等待系統進行并認真的進行數據的統計分析，這樣能夠更科學地得到想要的結論。這一技術具有極大的發展空間，其具有極強的優勢，通過改造，能夠獲得更高的收益，降低成本，増強企業效益，同時，節能環保，深得人心。因此，我們應該不斷加大對水動風機冷卻塔的研究與應用，積極進行技術改進，不斷促進其行業的發展。

參考文獻

[1]王仁南.煉廠循環水冷卻塔的節能改造[J].節能技術，2016，3403：262-265.

[2] 鞠曉亮.水動風機在冷卻塔中的應用[J].中國有色冶金，2018，4703：59-61. [3]陳啟興.淺談工業用涼水塔節能降耗[J].中國高新區，2017，06：120.

[4]錢成，曾強，張潔瑩，陽春煒.淺談涼水塔水動風機在天然氣凈化廠的推廣應用[A].中國石油學會天然氣專業委員會、四川省石油學會.2015年全國天然氣學術年會論文集[C].中國石油學會天然氣專業委員會、四川省石油學會：，2015：7.

[5]夏林，胡平芳.淺談涼水塔水動風機在天然氣凈化廠的推廣應用[A].中國石油學會天然氣專業委員會、四川省石油學會、浙江省石油學會.2017年全國天然氣學術年會論文集[C].中國石油學會天然氣專業委員會、四川省石油學會、浙江省石油學會：，2017：5.