2013年第13期內(nèi)蒙古石油化工79循環(huán)水系統(tǒng)空冷塔風(fēng)機(jī)節(jié)能改造郅東(中國(guó)神華鄂爾多斯煤制油分公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯017209)摘要:針對(duì)神華鄂爾多斯煤制油分公司第二循環(huán)水系統(tǒng)空冷塔用水輪機(jī)取代電機(jī)的改原理和能耗方面進(jìn)行了可行性分析,并結(jié)合運(yùn)行情況,論證了改造的必要性。該項(xiàng)目的改造成功也可為同類(lèi)裝置節(jié)能改造提供借鑒。關(guān)鍵詞:空冷塔;水輪機(jī);壓力;改造;能耗中圖分類(lèi)號(hào):TQ085.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-7981(2013)13-0079-02神華煤制油分公司第二循環(huán)水系統(tǒng)是為空分裝ZG310-570,主軸為40MnB.進(jìn)水方式為水平周向,置提供循環(huán)冷卻水,總供水能力正常為9000m3/h,出水從底部側(cè)面流出。周向均勻進(jìn)水保證了運(yùn)轉(zhuǎn)的最大9625m3/h,設(shè)有逆流式空冷塔3間,單塔處理能平穩(wěn)性,向下帶擴(kuò)散的出水方式有效提高了水能的力為4100m3/h利用效率。3臺(tái)風(fēng)機(jī)都為電機(jī)驅(qū)動(dòng),本次改造將一塔電機(jī)3改造實(shí)施方法用水輪機(jī)替代,從而達(dá)到能節(jié)能的目的。3.1改造后水量分配1改造原理該系統(tǒng)目前流量約為9700m3/h,僅可供2臺(tái)水為了保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行,水流在管道輪機(jī)運(yùn)行,因此改造需經(jīng)流量整合,考慮流量整合的中必須有一定流速,所以循環(huán)水泵設(shè)計(jì)都有富裕揚(yáng)布水均勻問(wèn)題設(shè)計(jì)第二塔不作為改造塔,水輪機(jī)出程。水輪機(jī)利用循環(huán)水泵回水的富裕動(dòng)能,將其轉(zhuǎn)換水單設(shè)一出水管,出水量為9700÷(3×2)=成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能,從而代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī),之后水流經(jīng)1617m3/h,此出水管再與二塔布水管連通,使改造出水口流入冷卻塔的分布器。原理圖如圖1。改造不后每臺(tái)空冷塔布水量一致僅保持了傳統(tǒng)空冷塔的工作原理,而且保證了與原3.2改造后空冷塔運(yùn)行工藝流程空冷塔相同的氣水比,完全滿足換熱系統(tǒng)的工藝要求。本公司循環(huán)水泵為雙吸式離心泵,根據(jù)離心泵性能曲線和管路特性曲線分析可知,安裝水輪機(jī)不會(huì)引起循環(huán)水泵的功率增加,所以在滿足系統(tǒng)流量、壓力、溫度的情況下,從空冷塔能耗方面達(dá)到了百分之百的節(jié)能循環(huán)水泵水輪機(jī)風(fēng)機(jī)水富余揚(yáng)程旋轉(zhuǎn)機(jī)械能11圖1系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換示意圖2設(shè)備選型2.1改造前單臺(tái)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備性能參數(shù)風(fēng)機(jī)葉片直徑9750mm,葉片材質(zhì)為玻璃鋼,葉圖2改造后空冷塔示意圖片數(shù)為8片,風(fēng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速177.8rpm,電機(jī)額定功率具有余壓的循環(huán)水回水→上塔立管及閥門(mén)→經(jīng)200kW,額定電壓6000V/3相/50Hz,電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)濐^進(jìn)水輪機(jī)→壓力回水推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)1485rpm,傳動(dòng)形式電機(jī)→傳動(dòng)軸→減速箱→風(fēng)機(jī)。→水流經(jīng)水輪機(jī)下部出水口進(jìn)入空冷塔的布水管→2.2改造用水輪機(jī)選型水流經(jīng)噴頭均勻地噴灑到填料上部→水流經(jīng)填料孔L-B7,混流式立軸金屬式側(cè)出水,流量歐成水膜狀淋到塔下水池,如圖2為調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,5000°/h,設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速117rpm,輸出功率≥11kW,操空冷塔須設(shè)有回水總管直通水冷塔布水管的旁通,作流量范圍為4000~450m3/h,效率90%傳動(dòng)形關(guān)小水輪機(jī)進(jìn)管閥門(mén),同時(shí)開(kāi)大旁通蝶閥,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速式超低比轉(zhuǎn)速直連。外殼、葉輪等主要部件為鑄鋼收稿日期:2013-04-110內(nèi)蒙古石油化工2013年第13期下降;開(kāi)大水輪機(jī)進(jìn)管閥門(mén),關(guān)小旁通蝶閥,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)352)=1.75(m/s)速增加根據(jù)給排水手冊(cè)局部(閥門(mén))水頭損失查得在閥4改造后系統(tǒng)運(yùn)行狀況對(duì)比門(mén)開(kāi)度30°時(shí),局部水頭損失系數(shù)y=118,依據(jù)公式h表1改造前后運(yùn)行狀況對(duì)比表=xy2/2g得閥門(mén)閉壓為h=yv2/2g=(118×1.752)/(2×9.81)=18.4月名稱(chēng)改造前運(yùn)行參數(shù)改造后運(yùn)行參數(shù)備1系統(tǒng)汽量9700m3/h通過(guò)以上計(jì)算該系統(tǒng)就換熱裝置回水閥門(mén)閉壓P101A: 0.53MPa P101A: 0. 53MPa有18.4m,則此處富余壓力就有18.4m,此外上塔閥2循環(huán)水泵出口壓力P10】B:0.52MPaP101B:0.52MPa門(mén)處還有40%的閉壓。改造時(shí)將閥門(mén)中的部分閉壓P101A:99AP101A:99A9.6m轉(zhuǎn)移給水輪機(jī)即可滿足水輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,3循環(huán)水泵電流P10lB:96AP101B:96A故改造是可行的5.32改造后回水壓力計(jì)算4風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速117rpm[frpm水輪機(jī)供水壓力9.6m;水輪機(jī)入口與塔頂位差0.9m;冷卻塔塔頂與地坪位差12.7m;回水母管與5三塔平均布水300m2h300m3/h旁濾分流60m3/h地坪位差3m;則改造水輪機(jī)后回水壓力應(yīng)為:9.6+0.9+12.7+3=26.2(m)6A塔風(fēng)機(jī)電流16A(6000y)由以上計(jì)算可知,空冷塔改造后風(fēng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速回水壓力話26.2m,而系統(tǒng)換熱裝置回水閥門(mén)閉壓十現(xiàn)回水壓力=18.4+14=32.4(m),所以系由上表1改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比看出,系統(tǒng)各統(tǒng)回水壓力可調(diào)至32.4m,故系統(tǒng)富余壓力可使水工藝指標(biāo)都沒(méi)有變化,循環(huán)水泵能耗沒(méi)有增加,空冷輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,且改造后系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)不會(huì)改變塔轉(zhuǎn)速?zèng)]有改變,設(shè)備出力和改造前一致,而空冷塔運(yùn)行狀況與改造前一致。省去了一臺(tái)200kW電機(jī)的運(yùn)行能耗6經(jīng)濟(jì)效益分析5水輪機(jī)軸功率及系統(tǒng)水壓校核6.1節(jié)電費(fèi)用分析5.1現(xiàn)風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算風(fēng)機(jī)電機(jī)能耗計(jì)算:1臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)一塔風(fēng)機(jī)電P電軸=1.732×I×U×cos中××v機(jī)實(shí)際運(yùn)行功率約為120kW,每年約運(yùn)行320天,每1.732×16×6×0.85×0.92×0.88天24h,年總用電量為114.4(kw120×320×24=921600(kW·h)式中:I一電機(jī)電流(16A,運(yùn)行塔平均電流)電價(jià)按照0.4元/度,則年節(jié)電費(fèi)用:U一電機(jī)電壓(6kV)921600×0.4=36.864(萬(wàn)元)。cosq—功率因數(shù)(0.85)由此可知,改造后系統(tǒng)每年可節(jié)約電機(jī)能耗36n—電機(jī)效率(0.92)萬(wàn)余元。n減速機(jī)及傳動(dòng)軸效率(0.88)6.2設(shè)備帷護(hù)費(fèi)用分析5.2水輪機(jī)供水壓力計(jì)算在設(shè)備安全運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)方面,減少了電機(jī)依據(jù)公式輸出功率公式Pk=981×Q×H×η減速機(jī)及聯(lián)軸節(jié),大大降低了設(shè)備故障率同時(shí)減少得了設(shè)備備件和維護(hù)保養(yǎng)工作量,從而降低了運(yùn)行成H=P水軸/(9.81×Q×本和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用,同時(shí)有效提高了設(shè)備管理效率。=114.4÷(9.81×4850×0.9÷3600)=9.67結(jié)論空冷塔一塔經(jīng)改造后調(diào)試運(yùn)行,系統(tǒng)運(yùn)行各項(xiàng)式中:P一水輪機(jī)輸出功率即風(fēng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速參數(shù)與改造前一致,滿足工藝生產(chǎn)要求。由于改造后所需有效軸功率114.4kW實(shí)現(xiàn)了水輪機(jī)取代風(fēng)機(jī)電機(jī),循環(huán)水泵的能耗沒(méi)有9.81一水容重增加·從而達(dá)到節(jié)能的目的,也說(shuō)明了該項(xiàng)目改造的Q一水輪機(jī)進(jìn)水流量(4850m3/h)可行性和必要性。H一水輪機(jī)進(jìn)口壓力(9.6m)[參考文獻(xiàn)]水輪機(jī)效率(0.9)依據(jù)以上計(jì)算知,供水壓力達(dá)到9.6m,水輪機(jī)[1]李云,過(guò)程流體機(jī)械[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版就可達(dá)到原電機(jī)的出力社,20085.3系統(tǒng)富余壓力、水輪機(jī)入口壓力及回水壓力計(jì)[2]中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究院.給排水設(shè)計(jì)手算冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000.5.31改造前系統(tǒng)富余壓力計(jì)算[3]張修正,化工廠電氣手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)該系統(tǒng)換熱裝置回水為四組,回水閥門(mén)開(kāi)度出版社,199430°每組回水量9700m3/h÷4=2425m3/h,回水管4]劉大凱水輪機(jī)[M].北京:中國(guó)水力水電出版徑為DN700,則:社,2008.管道流速ⅴ=Q/S=(2425/3600)/(3.14×0