尿素循環(huán)水系統(tǒng)水泵、涼水塔節(jié)能改造及運(yùn)行分析

張青 和惠勤

摘 要：節(jié)能技術(shù)在化工行業(yè)的運(yùn)用已十分普遍，本文著重介紹了一種高效節(jié)能泵和水輪機(jī)在河南晉煤天慶煤化工有限責(zé)任公司尿素循環(huán)水系統(tǒng)的應(yīng)用，包括現(xiàn)狀分析，改造過程，改造前后效益分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：高效節(jié)能泵;水輪機(jī);改造前工況及現(xiàn)狀分析;效益分析

引言

近年來，我國(guó)年工業(yè)生產(chǎn)總值不斷提高，然而產(chǎn)值能耗比卻居高不下。我公司認(rèn)真貫徹節(jié)能方針，通過引進(jìn)高效流體輸送系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)，運(yùn)用高效節(jié)能泵和冷卻塔用水輪機(jī)對(duì)尿素循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了綜合節(jié)能改造，去除系統(tǒng)中無效損耗，利用系統(tǒng)中的富余能量，最終達(dá)到節(jié)能降耗的預(yù)期效果。

1 改造前工況及現(xiàn)狀分析

1.1尿素裝置尿素產(chǎn)能54萬(wàn)噸/年 ，循環(huán)水系統(tǒng)共5臺(tái)泵，3臺(tái)冷卻塔，本次共改造了5臺(tái)水泵，正常三開二備， 1 臺(tái)冷卻塔。

1.2系統(tǒng)原泵和冷卻塔參數(shù)

（1）水泵進(jìn)水端DN800電動(dòng)蝶閥均全開，出水端DN700手動(dòng)蝶閥均開40度。

（2）水泵電流：35A-38A;3座冷卻塔，每座各2路DN600上塔管，上塔閥均全開;回水高度20米（以地面為準(zhǔn)）。

（3）顯示：上水流量6100-6500 m3/h;過濾流量177-256 m3/h。

（4）出口壓力如下表：

系統(tǒng)為開式回路機(jī)械循環(huán)，在標(biāo)準(zhǔn)工況下，循環(huán)水池的冷卻水由供水泵送經(jīng)末端各種換熱設(shè)備，換熱后的冷卻水被壓至冷卻塔冷卻，再回到循環(huán)水池，如此循環(huán)往復(fù)，冷卻水損耗由補(bǔ)水系統(tǒng)補(bǔ)給。

1.3現(xiàn)狀分析

通過對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行勘測(cè)，運(yùn)用特定儀器，找出能量浪費(fèi)點(diǎn)，現(xiàn)工況下主要存在以下問題：

（1）由于生產(chǎn)負(fù)荷及工藝的需要，調(diào)整部分水泵出口、換熱器進(jìn)出口等閥門，使閥門在某些情況下也成了一種高能耗裝置;（2）現(xiàn)各組冷卻水泵之間運(yùn)行工況各有差別，水泵處于低效率;泵內(nèi)容積損失和渦流損失較大，管道內(nèi)流體達(dá)不到原有的動(dòng)態(tài)平衡，并且水泵存在著氣蝕的情況，水泵的效率有較大的提升的空間;（3）系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，局部阻力偏大，系統(tǒng)運(yùn)行效率偏低。系統(tǒng)能量利用效率偏低;（4）理論設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行存在偏差，導(dǎo)致現(xiàn)有的有些管路存在高能耗;（5）系統(tǒng)均存在超功率運(yùn)行情況，對(duì)電機(jī)有一定風(fēng)險(xiǎn);（6）冷卻循環(huán)水系統(tǒng)中存在較大富余水能。

2 改造過程

2.1水泵節(jié)能改造

通過對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，診斷分析目前水系統(tǒng)運(yùn)行情況，并在此基礎(chǔ)上量身定做最匹配循環(huán)冷卻水系統(tǒng)工況的高效泵，替換其原有水泵。從備用泵開始進(jìn)行改造，保證改造后整個(gè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)流量不變，冷卻器水壓差不變，滿足正常生產(chǎn)。

2.2冷卻塔水輪機(jī)改造

采用將循環(huán)水的水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的要求，利用冷卻塔設(shè)備所在的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冗余水能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)代替原電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)散熱，省掉電機(jī)的功耗，從而實(shí)現(xiàn)“零”電能消耗。冷卻塔散熱系統(tǒng)的循環(huán)水是由冷卻泵根據(jù)系統(tǒng)要求以特定的水壓、水流量送至冷卻塔內(nèi)進(jìn)行熱交換的，因此進(jìn)塔后的水流及余壓，可以充分利用。完成送達(dá)冷卻塔的冷卻循環(huán)水按照一定的壓力、流量流過水輪機(jī)組，從而使其獲得輸出功率，并驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)散熱，完全省去風(fēng)機(jī)電機(jī)，達(dá)到100%免除風(fēng)機(jī)電能的目的。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1水泵節(jié)電量的計(jì)算方法

通過在每臺(tái)水泵電機(jī)的控制柜內(nèi)安裝電度表和累時(shí)器，確認(rèn)系統(tǒng)水泵平穩(wěn)運(yùn)行一定時(shí)間的耗電量（這里取72小時(shí)為例），計(jì)算出水泵改造前小時(shí)耗電量P1，并以此為基準(zhǔn)。

冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)額定功率160KW，實(shí)測(cè)運(yùn)行功率121.38KW，改造后0KW 正常運(yùn)行條件下，水泵開啟3臺(tái)。

則水泵和水輪機(jī)每小時(shí)節(jié)電：120（5臺(tái)水泵節(jié)電平均值）*3+121.38=481.38KW，每年節(jié)電量481.38×8000小時(shí)=3851040度。

4 結(jié)語(yǔ)

循環(huán)水節(jié)能技術(shù)已經(jīng)是成熟的技術(shù)，對(duì)企業(yè)節(jié)能有廣泛的應(yīng)用前景。我公司通過與節(jié)能公司合作，采用能源合同管理的模式，不僅降低了投資風(fēng)險(xiǎn)，而且給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

作者簡(jiǎn)介：

張青（1976.07—），男，漢，山西省長(zhǎng)治人，專科，助理工程師，研究方向：化工設(shè)備技術(shù)。

（河南晉控天慶煤化工有限責(zé)任公司，河南 沁陽(yáng) 454592）