循环水系统空冷塔风机节能改造

2013年第13期内蒙古石油化工79循环水系统空冷塔风机节能改造郅东(中国神华鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯017209)摘要:针对神华鄂尔多斯煤制油分公司第二循环水系统空冷塔用水轮机取代电机的改原理和能耗方面进行了可行性分析,并结合运行情况,论证了改造的必要性。该项目的改造成功也可为同类装置节能改造提供借鉴。关键词:空冷塔;水轮机;压力;改造;能耗中图分类号:TQ085.4文献标识码:A文章编号:1006-7981(2013)13-0079-02神华煤制油分公司第二循环水系统是为空分装ZG310-570,主轴为40MnB.进水方式为水平周向,置提供循环冷却水,总供水能力正常为9000m3/h,出水从底部侧面流出。周向均匀进水保证了运转的最大9625m3/h,设有逆流式空冷塔3间,单塔处理能平稳性,向下带扩散的出水方式有效提高了水能的力为4100m3/h利用效率。3台风机都为电机驱动,本次改造将一塔电机3改造实施方法用水轮机替代,从而达到能节能的目的。3.1改造后水量分配1改造原理该系统目前流量约为9700m3/h,仅可供2台水为了保证循环水系统的正常运行,水流在管道轮机运行,因此改造需经流量整合,考虑流量整合的中必须有一定流速,所以循环水泵设计都有富裕扬布水均匀问题设计第二塔不作为改造塔,水轮机出程。水轮机利用循环水泵回水的富裕动能,将其转换水单设一出水管,出水量为9700÷(3×2)=成旋转机械能,从而代替电机驱动风机,之后水流经1617m3/h,此出水管再与二塔布水管连通,使改造出水口流入冷却塔的分布器。原理图如图1。改造不后每台空冷塔布水量一致仅保持了传统空冷塔的工作原理,而且保证了与原3.2改造后空冷塔运行工艺流程空冷塔相同的气水比,完全满足换热系统的工艺要求。本公司循环水泵为双吸式离心泵,根据离心泵性能曲线和管路特性曲线分析可知,安装水轮机不会引起循环水泵的功率增加,所以在满足系统流量、压力、温度的情况下,从空冷塔能耗方面达到了百分之百的节能循环水泵水轮机风机水富余扬程旋转机械能11图1系统能量转换示意图2设备选型2.1改造前单台风机系统设备性能参数风机叶片直径9750mm,叶片材质为玻璃钢,叶图2改造后空冷塔示意图片数为8片,风机额定转速177.8rpm,电机额定功率具有余压的循环水回水→上塔立管及阀门→经200kW,额定电压6000V/3相/50Hz,电机转速弯头进水轮机→压力回水推动水轮机带动风叶旋转1485rpm,传动形式电机→传动轴→减速箱→风机。→水流经水轮机下部出水口进入空冷塔的布水管→2.2改造用水轮机选型水流经喷头均匀地喷洒到填料上部→水流经填料孔L-B7,混流式立轴金属式侧出水,流量欧成水膜状淋到塔下水池,如图2为调整风机转速,5000°/h,设计转速117rpm,输出功率≥11kW,操空冷塔须设有回水总管直通水冷塔布水管的旁通,作流量范围为4000~450m3/h,效率90%传动形关小水轮机进管阀门,同时开大旁通蝶阀,风机转速式超低比转速直连。外壳、叶轮等主要部件为铸钢收稿日期:2013-04-110内蒙古石油化工2013年第13期下降;开大水轮机进管阀门,关小旁通蝶阀,风机转352)=1.75(m/s)速增加根据给排水手册局部(阀门)水头损失查得在阀4改造后系统运行状况对比门开度30°时,局部水头损失系数y=118,依据公式h表1改造前后运行状况对比表=xy2/2g得阀门闭压为h=yv2/2g=(118×1.752)/(2×9.81)=18.4月名称改造前运行参数改造后运行参数备1系统汽量9700m3/h通过以上计算该系统就换热装置回水阀门闭压P101A: 0.53MPa P101A: 0. 53MPa有18.4m,则此处富余压力就有18.4m,此外上塔阀2循环水泵出口压力P10】B:0.52MPaP101B:0.52MPa门处还有40%的闭压。改造时将阀门中的部分闭压P101A:99AP101A:99A9.6m转移给水轮机即可满足水轮机满负荷运行,3循环水泵电流P10lB:96AP101B:96A故改造是可行的5.32改造后回水压力计算4风机转速117rpm[frpm水轮机供水压力9.6m;水轮机入口与塔顶位差0.9m;冷却塔塔顶与地坪位差12.7m;回水母管与5三塔平均布水300m2h300m3/h旁滤分流60m3/h地坪位差3m;则改造水轮机后回水压力应为:9.6+0.9+12.7+3=26.2(m)6A塔风机电流16A(6000y)由以上计算可知,空冷塔改造后风机达到额定转速回水压力話26.2m,而系统换热装置回水阀门闭压十现回水压力=18.4+14=32.4(m),所以系由上表1改造前后运行数据对比看出,系统各统回水压力可调至32.4m,故系统富余压力可使水工艺指标都没有变化,循环水泵能耗没有增加,空冷轮机满负荷运行,且改造后系统各项参数不会改变塔转速没有改变,设备出力和改造前一致,而空冷塔运行状况与改造前一致。省去了一台200kW电机的运行能耗6经济效益分析5水轮机轴功率及系统水压校核6.1节电费用分析5.1现风机轴功率计算风机电机能耗计算:1台风机电机一塔风机电P电轴=1.732×I×U×cos中××v机实际运行功率约为120kW,每年约运行320天,每1.732×16×6×0.85×0.92×0.88天24h,年总用电量为114.4(kw120×320×24=921600(kW·h)式中:I一电机电流(16A,运行塔平均电流)电价按照0.4元/度,则年节电费用:U一电机电压(6kV)921600×0.4=36.864(万元)。cosq—功率因数(0.85)由此可知,改造后系统每年可节约电机能耗36n—电机效率(0.92)万余元。n减速机及传动轴效率(0.88)6.2设备帷护费用分析5.2水轮机供水压力计算在设备安全运行和维护保养方面,减少了电机依据公式输出功率公式Pk=981×Q×H×η减速机及联轴节,大大降低了设备故障率同时减少得了设备备件和维护保养工作量,从而降低了运行成H=P水轴/(9.81×Q×本和维护保养费用,同时有效提高了设备管理效率。=114.4÷(9.81×4850×0.9÷3600)=9.67结论空冷塔一塔经改造后调试运行,系统运行各项式中:P一水轮机输出功率即风机达到额定转速参数与改造前一致,满足工艺生产要求。由于改造后所需有效轴功率114.4kW实现了水轮机取代风机电机,循环水泵的能耗没有9.81一水容重增加·从而达到节能的目的,也说明了该项目改造的Q一水轮机进水流量(4850m3/h)可行性和必要性。H一水轮机进口压力(9.6m)[參考文献]水轮机效率(0.9)依据以上计算知,供水压力达到9.6m,水轮机[1]李云,过程流体机械[M]北京:化学工业出版就可达到原电机的出力社,20085.3系統富余压力、水轮机入口压力及回水压力计[2]中国市政工程东北设计研究院.给排水设计手算册[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.5.31改造前系统富余压力计算[3]张修正,化工厂电气手册[M].北京:化学工业该系统换热装置回水为四组,回水阀门开度出版社,199430°每组回水量9700m3/h÷4=2425m3/h,回水管4]刘大凯水轮机[M].北京:中国水力水电出版径为DN700,则:社,2008.管道流速ⅴ=Q/S=(2425/3600)/(3.14×0