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水輪機(jī)在循環(huán)水冷卻塔節(jié)能改造中的應(yīng)用

文檔作者：王洪記文檔來源：兗礦集團(tuán)煤化分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月12日
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第1期2014年1月中 氮肥M—Sized Nitrogenous Fertilizer ProgressNo．1Jan．2014水輪機(jī)在循環(huán)水冷卻塔節(jié)能改造中的應(yīng)用王洪記(兗礦集團(tuán)煤化分公司，山東鄒城273500)[中圖分類號(hào)]TK 730．3 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]B [文章編號(hào)]1004—9932(2014)01—0045—02我國(guó)自上世紀(jì)70年代引進(jìn)冷卻塔技術(shù)以來，由于沒有行業(yè)主管部門和行業(yè)協(xié)會(huì)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也只規(guī)定了溫差及噪音等指標(biāo)，缺少電耗、水耗等指標(biāo)，各廠家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異。設(shè)計(jì)和選型時(shí)，為確保冷卻塔的降溫效果，用戶所選水泵和風(fēng)機(jī)功率往往裕量較大，使整個(gè)系統(tǒng)存在大量富余能量，增加運(yùn)行能耗。利用水輪機(jī)對(duì)傳統(tǒng)冷卻塔進(jìn)行節(jié)能改造，可以節(jié)省冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)能耗，改造簡(jiǎn)單易行，節(jié)能效果明顯。1水輪機(jī)冷卻塔工作原理目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的循環(huán)水冷卻塔為濕式冷卻塔。在濕式冷卻塔中，通過接觸散熱和蒸發(fā)散熱，熱水將熱量傳給空氣。為增加熱水與冷空氣的接觸換熱，傳統(tǒng)的冷卻塔頂部一般利用電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，促進(jìn)冷空氣進(jìn)入冷卻塔，過程中要消耗大量電能。水輪機(jī)冷卻塔是通過對(duì)傳統(tǒng)冷卻塔的風(fēng)機(jī)電機(jī)、葉片、氣水比等研究后研制的一種節(jié)能產(chǎn)品，其核心工作部件是葉輪，運(yùn)行動(dòng)力來自系統(tǒng)設(shè)計(jì)及選型時(shí)預(yù)留出來的富余流量和富余揚(yáng)程。葉輪輸出軸與風(fēng)機(jī)相連，葉輪接受流體能量旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)抽風(fēng)，完成氣水熱量交換。由于葉輪前后水流沒有壓差，集中用速度能對(duì)葉片進(jìn)行沖擊，因此能量轉(zhuǎn)換效率較高。水輪機(jī)充分利用循環(huán)水系統(tǒng)中的富余能量驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，省去原來為風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力的電機(jī)，在達(dá)到節(jié)能目的的同時(shí)也能滿足換熱設(shè)備的工藝要求。水輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意見圖1。2改造內(nèi)容利用水輪機(jī)冷卻塔對(duì)傳統(tǒng)循環(huán)水冷卻塔實(shí)施[收稿日期]2013—04-23 [修稿日期]2013—05—28[作者簡(jiǎn)介]王洪記(1969一)，男，山東鄆城人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事煤化工生產(chǎn)技術(shù)管理及技術(shù)開發(fā)研究工作。圖1 水輪機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖節(jié)能改造，在保障降溫效果的基礎(chǔ)上，去掉風(fēng)機(jī)電機(jī)及減速機(jī)，不另增水泵，塔體結(jié)構(gòu)保持原狀，僅對(duì)冷卻塔進(jìn)、出水管路作相應(yīng)調(diào)整。具體實(shí)施步驟如下：①拆除原電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、減速箱；②對(duì)上塔水管進(jìn)行調(diào)整，使循環(huán)水在經(jīng)過水輪機(jī)以后再流入布水系統(tǒng)進(jìn)行布水；③增加旁通管、旁通閥，使得遇特殊情況或冬季需停開風(fēng)機(jī)時(shí)冷卻塔仍能正常使用；④制作進(jìn)、出水管和水輪機(jī)底座支撐，風(fēng)筒開孔并加固，安裝并調(diào)試水輪機(jī)；⑤管道防腐處理后并人系統(tǒng)。冷卻塔節(jié)能改造前后示意圖見圖2。改造獨(dú)立實(shí)施，工藝簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成影響。一般3 500 in3／h及以下的水輪機(jī)需要35～40 d的制作周期，現(xiàn)場(chǎng)施工需時(shí)4～6 el／臺(tái)；3 500 m3／h以上的水輪機(jī)需要45～50 d的制作周期，現(xiàn)場(chǎng)施工需時(shí)7～9 el／臺(tái)。3改造前后運(yùn)行情況對(duì)比3．1冷卻塔基本狀況冷卻塔系統(tǒng)循環(huán)水總量為13 500 in3／h，由3座額定流量4 500 In3／h、額定溫差10℃(實(shí)際5—6 oC)的冷卻塔組成。系統(tǒng)配置3臺(tái)電機(jī)功率960 kW、額定流量4 562 In3／h的水泵和l臺(tái)電機(jī)功率280 kW、額定流量1 884 in3／h的水泵，壓頭均為0．36 MPa；風(fēng)機(jī)直徑9 750 mm，配置3臺(tái)功率185 kW的電機(jī)，傳動(dòng)方式為傳動(dòng)軸加減速器，風(fēng)筒的材料為玻璃鋼。萬方數(shù)據(jù)·46· 中氮肥 第1期風(fēng)簡(jiǎn) 一風(fēng)葉減速機(jī)F Lo■o_．布水管‘ ‘ ● 1 麓 辮 【l J l一■一■一_一 一i一改造前圖2 冷卻塔改造前后示意圖3．2改造方案針對(duì)運(yùn)行工況，采用HLW．4000型水輪機(jī)對(duì)3臺(tái)風(fēng)機(jī)中的1臺(tái)電機(jī)實(shí)施改造，其余2臺(tái)保持不變。水輪機(jī)主要由蝸殼、導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪、上蓋、主軸、座環(huán)和尾水管等零部件組成，其中蝸殼材料為Q235．A，主軸材料為40MnB，其余部件材料為ZG270—500，整機(jī)凈重3 800 kg，運(yùn)行濕重5 600 kg。3．3改造效果由于冷卻塔設(shè)計(jì)時(shí)留有一定的裕量，因此改造后完全可以滿足生產(chǎn)運(yùn)行需要。改造前后冷卻塔運(yùn)行參數(shù)對(duì)比見表1。表1 冷卻塔改造前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比從表1可以看出：實(shí)施水輪機(jī)改造后，回水壓力有所增大，原因是水輪機(jī)位置在進(jìn)水口上方，增加了回水上水高度，同時(shí)水輪機(jī)本身也有阻力，使循環(huán)水泵出El壓力從0．36 MPa增加到0．39 MPa；改造后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速稍低于改造前；從冷卻塔進(jìn)出水溫差來看，冷卻效率稍低于改造前。4水輪機(jī)冷卻塔的運(yùn)行特點(diǎn)(1)節(jié)能效果明顯。改造后，原風(fēng)機(jī)電機(jī)及減速機(jī)被拆除，水輪機(jī)充分利用系統(tǒng)中的余壓、余能維持運(yùn)行，節(jié)能效果明顯。(2)運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠。水輪機(jī)結(jié)構(gòu)改造后合理，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可靠性高，從根本上杜絕了電機(jī)、電控和減速機(jī)漏電、漏油、燒毀和損壞故障，為安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障；水輪機(jī)重量小于取消的電機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)軸三者之和，并使冷卻塔的重心下移，增加了運(yùn)行環(huán)境的安全性。(3)冷卻效果好。隨著季節(jié)的變化，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著循環(huán)水流量的增減而增減，風(fēng)量也隨之增減，使冷卻塔的氣水比穩(wěn)定在最佳狀態(tài)，達(dá)到最佳冷卻效果。(4)運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。取消電機(jī)和減速機(jī)后成本相應(yīng)減少。(5)飄水率低。水輪機(jī)冷卻塔的飄水率僅為傳統(tǒng)冷卻塔1／2，不僅降低了飄水對(duì)周圍環(huán)境的影響，還減少了補(bǔ)充水量，節(jié)約了水資源。(6)噪音低。省去了風(fēng)機(jī)電機(jī)及減速箱，大大降低了冷卻塔的振動(dòng)和噪音，減輕了環(huán)境噪聲污染。5幾點(diǎn)建議(1)改造前應(yīng)對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，特別是要分析夏季循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行情況是否滿足生產(chǎn)需要，充分考慮各種因素，通過詳細(xì)計(jì)算，確認(rèn)循環(huán)水系統(tǒng)有足夠裕量的前提下再實(shí)施改造。(2)水輪機(jī)對(duì)傳統(tǒng)循環(huán)水冷卻塔的改造是利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留的富余能量，但若今后有增產(chǎn)改造或者新項(xiàng)目建設(shè)需要對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)挖潛能力，則最好不要實(shí)施該項(xiàng)改造，因?yàn)楦脑旌笱h(huán)水系統(tǒng)就沒有可供挖潛的富余能力了，而且運(yùn)行效果會(huì)稍有降低。(3)在所有生產(chǎn)裝置共用1套循環(huán)水系統(tǒng)的情況下，最好先試改1臺(tái)冷卻塔，根據(jù)改造后的運(yùn)行效果，再確定是否對(duì)所有冷卻塔實(shí)施改造。

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