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)機節(jié)能改造郅東(中國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)空冷塔用水輪機取代電機的改原理和能耗方面進行了可行性分析,并結(jié)合運行情況,論證了改造的必要性。該項目的改造成功也可為同類裝置節(jié)能改造提供借鑒。關(guān)鍵詞:空冷塔;水輪機;壓力;改造;能耗中圖分類號:TQ085.4文獻標(biāo)識碼:A文章編號: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。周向均勻進水保證了運轉(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,向下帶擴散的出水方式有效提高了水能的力為4100m3/h利用效率。3臺風(fēng)機都為電機驅(qū)動,本次改造將一塔電機3改造實施方法用水輪機替代,從而達到能節(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臺水為了保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運行,水流在管道輪機運行,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)計都有富裕揚布水均勻問題設(shè)計第二塔不作為改造塔,水輪機出程。水輪機利用循環(huán)水泵回水的富裕動能,將其轉(zhuǎn)換水單設(shè)一出水管,出水量為9700÷(3×2)=成旋轉(zhuǎn)機械能,從而代替電機驅(qū)動風(fēng)機,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,安裝水輪機不會引起循環(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到了百分之百的節(jié)能循環(huán)水泵水輪機風(fēng)機水富余揚程旋轉(zhuǎn)機械能11圖1系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換示意圖2設(shè)備選型2.1改造前單臺風(fēng)機系統(tǒng)設(shè)備性能參數(shù)風(fēng)機葉片直徑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)機額定轉(zhuǎn)速177.8rpm,電機額定功率具有余壓的循環(huán)水回水→上塔立管及閥門→經(jīng)200kW,額定電壓6000V/3相/50Hz,電機轉(zhuǎn)速彎頭進水輪機→壓力回水推動水輪機帶動風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)1485rpm,傳動形式電機→傳動軸→減速箱→風(fēng)機?！鹘?jīng)水輪機下部出水口進入空冷塔的布水管→2.2改造用水輪機選型水流經(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)機轉(zhuǎn)速,5000°/h,設(shè)計轉(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%傳動形關(guān)小水輪機進管閥門,同時開大旁通蝶閥,風(fēng)機轉(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;開大水輪機進管閥門,關(guān)小旁通蝶閥,風(fēng)機轉(zhuǎn)352)=1.75(m/s)速增加根據(jù)給排水手冊局部(閥門)水頭損失查得在閥4改造后系統(tǒng)運行狀況對比門開度30°時,局部水頭損失系數(shù)y=118,依據(jù)公式h表1改造前后運行狀況對比表=xy2/2g得閥門閉壓為h=yv2/2g=(118×1.752)/(2×9.81)=18.4月名稱改造前運行參數(shù)改造后運行參數(shù)備1系統(tǒng)汽量9700m3/h通過以上計算該系統(tǒng)就換熱裝置回水閥門閉壓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門處還有40%的閉壓。改造時將閥門中的部分閉壓P101A:99AP101A:99A9.6m轉(zhuǎn)移給水輪機即可滿足水輪機滿負荷運行,3循環(huán)水泵電流P10lB:96AP101B:96A故改造是可行的5.32改造后回水壓力計算4風(fēng)機轉(zhuǎn)速117rpm[frpm水輪機供水壓力9.6m;水輪機入口與塔頂位差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;則改造水輪機后回水壓力應(yīng)為:9.6+0.9+12.7+3=26.2(m)6A塔風(fēng)機電流16A(6000y)由以上計算可知,空冷塔改造后風(fēng)機達到額定轉(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改造前后運行數(shù)據(jù)對比看出,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)都沒有變化,循環(huán)水泵能耗沒有增加,空冷輪機滿負荷運行,且改造后系統(tǒng)各項參數(shù)不會改變塔轉(zhuǎn)速沒有改變,設(shè)備出力和改造前一致,而空冷塔運行狀況與改造前一致。省去了一臺200kW電機的運行能耗6經(jīng)濟效益分析5水輪機軸功率及系統(tǒng)水壓校核6.1節(jié)電費用分析5.1現(xiàn)風(fēng)機軸功率計算風(fēng)機電機能耗計算:1臺風(fēng)機電機一塔風(fēng)機電P電軸=1.732×I×U×cos中××v機實際運行功率約為120kW,每年約運行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一電機電流(16A,運行塔平均電流)電價按照0.4元/度,則年節(jié)電費用:U一電機電壓(6kV)921600×0.4=36.864(萬元)。cosq—功率因數(shù)(0.85)由此可知,改造后系統(tǒng)每年可節(jié)約電機能耗36n—電機效率(0.92)萬余元。n減速機及傳動軸效率(0.88)6.2設(shè)備帷護費用分析5.2水輪機供水壓力計算在設(shè)備安全運行和維護保養(yǎng)方面,減少了電機依據(jù)公式輸出功率公式Pk=981×Q×H×η減速機及聯(lián)軸節(jié),大大降低了設(shè)備故障率同時減少得了設(shè)備備件和維護保養(yǎng)工作量,從而降低了運行成H=P水軸/(9.81×Q×本和維護保養(yǎng)費用,同時有效提高了設(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)試運行,系統(tǒng)運行各項式中:P一水輪機輸出功率即風(fēng)機達到額定轉(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實現(xiàn)了水輪機取代風(fēng)機電機,循環(huán)水泵的能耗沒有9.81一水容重增加·從而達到節(jié)能的目的,也說明了該項目改造的Q一水輪機進水流量(4850m3/h)可行性和必要性。H一水輪機進口壓力(9.6m)[參考文獻]水輪機效率(0.9)依據(jù)以上計算知,供水壓力達到9.6m,水輪機[1]李云,過程流體機械[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版就可達到原電機的出力社,20085.3系統(tǒng)富余壓力、水輪機入口壓力及回水壓力計[2]中國市政工程東北設(shè)計研究院.給排水設(shè)計手算冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.5.31改造前系統(tǒng)富余壓力計算[3]張修正,化工廠電氣手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)該系統(tǒng)換熱裝置回水為四組,回水閥門開度出版社,199430°每組回水量9700m3/h÷4=2425m3/h,回水管4]劉大凱水輪機[M].北京:中國水力水電出版徑為DN700,則:社,2008.管道流速ⅴ=Q/S=(2425/3600)/(3.14×0