一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法
2023-07-11 03:32:06 1
專利名稱：一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法
技術領域：
本發明屬於冷卻循環水系統優化節能技術領域，特別地涉及一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法。
背景技術：
冷卻循環水系統廣泛應用於鋼鐵、石油加工、化工、熱電等各個生產領域，尤其是化工行業，各水冷換熱器布置位置高低不一，根據對現有化工工藝裝置了解，一套系統中絕大部分換熱器布置位置在20m以下，小部分換熱器布置較高，達到30m以上。冷卻循環水系統作為工藝生產過程中一項重要的配套設施，通過循環水泵將冷卻水輸送至各換熱器換熱冷卻，冷卻後的循環水經管路輸送到冷卻塔散熱冷卻，形成一套開式的冷卻循環水系統。設計時按照最不利情況確定水泵額定參數，其中額定流量按照系統最大熱負荷、環境溫度最高狀態設計；額定揚程按照循環水系統能夠滿足最不利點進行設計。水泵所需要的能耗與 水泵揚程一次方成正比，因此，往往造成為了滿足最不利點(最高點)供水壓力要求而大幅提高泵站整體供水壓力，直接導致泵站設計能耗大幅度地上升，同時，也造成低區換熱器換熱供水壓力明顯浪費的現象。因此，針對目前現有技術中存在的上述缺陷，實有必要進行研究，以提供一種節能的設計方法，實現冷卻循環水系統水泵的能耗降低。
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在於提供一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法，用於將當前冷卻循環水系統由單一開式系統設計為開式與閉式相結合的系統，降低能耗。為實現上述目的，本發明的技術方案為一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法，包括以下步驟步驟I，統計循環水系統各水冷換熱器布置高度及要求循環水流量；步驟2，按照各水冷換熱器布置高度關係，將系統分為兩部分，一部分是處於一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處於位置比較高的局部換熱器，其中要求絕大部分換熱量最高位置與局部換熱器最低位置相差5米以上且局部換熱器流量佔總流量10%以下；步驟3，根據上述對換熱器劃分的結果，計算處於位置比較高的局部換熱器熱負荷所對應的循環水量；步驟4，根據對應的循環水量及熱負荷選擇二次交換換熱器，並將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下；步驟5，對原有管路進行改造，斷開原循環水系統供至位置比較高的局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側，利用二次換熱器對閉冷水系統循環水進行降溫，形成開式循環水系統；
步驟6，根據二次交換換熱器、局部換熱器及其供回水支管路計算阻力，確定閉式系統循環泵揚程，並選擇合適的閉式系統循環泵，形成獨立的閉式系統；步驟7，設計輔助的配套設備，包括閉冷水系統穩壓系統，安裝閉冷泵及其電氣控制系統。與現有技術相比，本發明將當前冷卻循環水系統由單一開式系統設計為開式與閉式相結合的系統。開式系統是滿足絕大部分低區換熱器供水壓力要求的一次循環水系統，絕大部分換熱器要求壓力不高，可以有效降低循環水泵所需要的揚程，有效降低循環水泵站能耗需求。閉式系統是處於位置比較高的局部換熱器單獨形成一個封閉的循環水系統，通過新增加的二次換熱器與開式一次水對封閉循環水進行熱交換降溫，雖然閉式循環水系統供應換熱器位置比較高，但由於換熱器回水能夠有效提供給閉式循環水泵進口很高壓力，閉式循環水泵揚程只需要克服管路阻力即可，與現有局部增壓方式相比，能耗更低。
圖I為本發明實施例的降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法的流程圖； 圖2為本發明實施例的降低冷卻循環水系統水泵能耗的應用實例結構圖；圖I中，I為閉式系統穩壓罐，2為閉式系統循環水泵，3為二次換熱器，4為精餾塔塔頂冷凝器，5為初餾塔塔頂冷凝器，6為開式系統循環泵。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。相反，本發明涵蓋任何由權利要求定義的在本發明的精髓和範圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發明有更好的了解，在下文對本發明的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本發明。參考圖1，所示為本發明實施例的降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法的流程圖，包括以下步驟S01，統計循環水系統各水冷換熱器布置高度及要求循環水流量；S02,按照各水冷換熱器布置高度關係，將系統分為兩部分，一部分是處於一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處於位置比較高的局部換熱器，其中要求絕大部分換熱量最高位置與局部換熱器最低位置相差5米以上且局部換熱器流量佔總流量10%以下；S03，根據上述對換熱器劃分的結果，計算處於位置比較高的局部換熱器熱負荷所對應的循環水量；S04，根據對應的循環水量及熱負荷選擇二次交換換熱器，並將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下；S05，對原有管路進行改造，斷開原循環水系統供至位置比較高的局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側，利用二次換熱器對閉冷水系統循環水進行降溫；S06，根據二次交換換熱器、局部換熱器及其供回水支管路計算阻力，確定閉式系統循環泵揚程，並選擇合適的閉式系統循環泵；S07，設計輔助的配套設備，包括閉冷水系統穩壓系統，閉冷泵及其電氣控制系統。通過以上技術方案，降低開式系統供水至最高位置換熱器的高度後，可以降低開式循環水泵供水揚程，對原開式供水泵進行更換，達到降低能耗的目的。為了使本發明一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法及優點更加清楚明白，以下結合附圖2及江蘇某苯胺生產裝置，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體應用實例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。江蘇某苯胺生產裝置年產3萬噸苯胺、5萬噸硝基苯，生產裝置中精餾塔塔頂冷凝 器(供水支管DN65)位於高31. 5m處，初餾塔塔頂冷凝器(供水支管DN100)位於高25m處，其他各換熱器均布置在高度17. 3m以下。系統設計要求總水量為1600t/h，正常運行2臺循環水泵(單臺泵額定流量為800t/h)。因系統最高供水點為31. 5m，通過回水閥門調節，使供水總管壓力維持在O. 38MPa，計算揚程為38m，供應總流量達到額定設計要求，為1600t/h。根據現場測量，2臺循環泵運行功率分別為124. 5kW、131. 5kW。利用該發明所述方法，降低循環水系統水泵能耗按照以下步驟進行I、根據系統換熱器布置高度，將系統分為兩部分，其中一部分為高度31. 5m的精餾塔塔頂冷凝器4、25m的初餾塔塔頂冷凝器5，另外一部分為17. 3m以下的絕大部分換熱器，並使高區換熱器按照閉式供水系統進行冷卻，低區換熱器按照開式供水系統進行冷卻，同時，利用開式水系統對閉式水系統進行降溫。2、根據高區兩組換熱器型號規格及配置管徑，計算高區換熱器需水量並保留一定富裕量後，需水量為22+53 = 75t/h3、根據塔頂冷凝器熱負荷值，選擇板式換熱器，換熱面積為I. 2平米，其額定內阻為8m ；4、根據管道壓力計算公式計算閉式循環水系統管道沿程阻力損失為I. 7m，根據塔頂冷凝器額定參數，確定塔頂冷凝器標準內阻為6m，則閉式循環水系統總阻力為6+1. 7+8=15. 7m,閉式循環水泵揚程按照I. 15X15. 7 = 18m ；6、選擇閉式系統循環水泵2，參數為75t/h，18m，82%，5kW ;7、斷開原開式系統向兩臺塔頂冷凝器供水管道及回水管道，改為開式系統直接供應至二次換熱器3冷水側進口，經二次換熱器3後，回水回至開式系統回水管道；8、安裝閉式系統循環水泵2，供水至二次換熱器3熱側進水口，熱側回水口截至2臺塔頂冷凝器進口，閉式循環水經塔頂冷凝器換熱後，再回至閉式系統循環泵進口，如此循環往復。為了維持閉式循環水系統壓力，在閉式循環水泵進口處安裝一套穩壓補水裝置，包括閉冷水系統穩壓罐1，閉冷泵及其電氣控制系統；9、因開式循環水系統供應最高點由原來31. 5m下降至17. 3m,供水總管壓力也可以同等幅度下調，下調幅度為14. 2m,則系統改造後，開式循環水泵6實際需要揚程為38-14. 2 = 23. 8m，水泵揚程按照 I. 1X23. 8 = 26m ；10、選擇高效的開式循環水泵2臺替換原來2臺循環泵，參數為800t/h，26m,86%,73kW。通過以上系統調整及設備改造，節電效果如下節能前循環水耗電總功率124. 5+131. 5 = 256kff ；節能後包括閉式循環泵在內循環水耗電總功率2X73+5 = 151kff ；小時節電量256-151 = 105度/小時，節電率為41 %。該系統年運行300天，每天運行24小時，則年節電量為105X24X300 = 756000度/年，節電效果非常顯著。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法，其特徵在於，包括以下步驟 步驟I，統計循環水系統各水冷換熱器布置高度及要求循環水流量； 步驟2，按照各水冷換熱器布置高度關係，將系統分為兩部分，一部分是處於一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處於位置比較高的局部換熱器，其中要求絕大部分換熱器最高位置與局部換熱器最低位置相差5米以上且局部換熱器流量佔總流量10%以下； 步驟3，根據上述對換熱器劃分的結果，計算處於位置比較高的局部換熱器熱負荷所對應的循環水量； 步驟4，根據對應的循環水量及熱負荷選擇二次交換換熱器，並將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下； 步驟5，對原有管路進行改造，斷開原循環水系統供至位置比較高的局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側，利用二次換熱器對閉冷水系統循環水進行降溫，形成開式循環水系統； 步驟6，根據二次交換換熱器、局部換熱器及其供回水支管路計算阻力，確定閉式系統循環泵揚程，並選擇合適的閉式系統循環泵，形成獨立的閉式系統； 步驟7，設計輔助的配套設備，包括閉冷水系統穩壓系統，安裝閉冷泵及其電氣控制系統。
全文摘要
本發明實施例公開了一種降低冷卻循環水系統水泵能耗的方法，包括以下步驟統計循環水系統各水冷換熱器布置高度及要求循環水流量；將系統分為兩部分，一部分是處於一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處於位置比較高的局部換熱器；根據對換熱器劃分的結果，計算局部換熱器熱負荷對應的循環水量；根據對應的循環水量及熱負荷選擇二次交換換熱器，並將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下；對原有管路進行改造，斷開原循環水系統供至局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側；選擇合適的閉式系統循環泵，形成獨立的閉式系統。本發明用於將當前冷卻循環水系統由單一開式系統設計為開式與閉式相結合的系統。
文檔編號F25D1/02GK102798259SQ20121031917
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者林永輝, 陶冬生, 項成龍, 黃高嶺 申請人:浙江科維節能技術有限公司