工业冷却循环水系统的节能优化改进
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摘 要：近年来随着经济的发展，工业用水量增大，在企业中循环冷却水设计优化十分重要，如何利用好现有水资源对系统设计提出了新的要求。本文从循环水系统中重要的循环水泵入手，论述新兴的技术，针对老系统的问题探讨解决办法。目前循环水系统多数使用传统机力抽风式冷却塔，水能风机冷却塔主要靠循环水回水余压带来压力，节水消雾型冷却塔主要考虑消除机力抽风式冷却塔中蒸发水量，达到节能的效果，减少对周围环境的影响。新兴节能水泵效率达到85%，水能风机冷却塔及高效节能水泵新技术出现对循环水系统节能设计有很大的促进，装置的各冷却器冷却效果对循环水系统能耗有很大的影响，如水冷器回水温度过高等，直接影响循环水系统能耗，对其进行优化可以达到良好的节能效果。
关键词：工业冷却水循环 节能优化设计
中图分类号：TQ085 文獻标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（c）-0089-02
随着我国工业生产规模不断扩大，产业不断升级发展，节能降耗能有效提升经济效益，成为生产中的重要指标。目前大多数公司在循环冷却水系统中存在一定问题，能耗较大，导致企业成本提升，影响企业经济效益。随着科技的不断进步，不少产品生产半成品需要进行冷却才能加工，冷却中经常使用工业用水作冷却剂，工业用水具有可重复利用率高等优点，成为工业生产冷轻工艺的主要冷却媒介，探讨工业冷却循环水系统节能运行有利于提升工业生产节能水平，提高企业经济效益。冷却水循环系统节能优化技术广泛应用于工业循环水系统节能改造，通过建立系统能量平衡现场测试，从循环水泵组，换热装置，制冷设备等方面入手，实现对循环水系统流程参数的实时监测，使复杂管网的动态水力热力平衡，实现综合节能目标。
1 水循环系统节能运行的意义
企业高温产品必须用工业循环水冷却，循环水系统冷量交换中涉及循环水泵组，换热装置等，主要依靠水泵为动力源推动循环水流动，我国循环水用量占工业用水总量的70%。
循环水系统在石化工业等领域是重要的环节，我国工业循环水泵系统普遍存在高能耗，与发达国家相比系统运行效率低20%，推广工业冷却循环水系统节能优化具有重要意义。工业生产中很多半成品需冷却处理投入生产，从焦炉中生产出的焦炉煤气温度高，难以进行提纯，通过工业用水冷却可以降低高温焦炉煤气温度，更好地开展生产工作[1]。
冷却是工业生产的重要生产工序，冷却时往往采用水冷却方式，工业用水具有传热效果良好的优点，工业用水来源广泛，可以大规模应用到生产工作中，工业用水冷却时，为实现节水理念减少对周边环境的污染，工厂普遍采用循环水方式，水冷却系统存在冷桥效率低的问题，需要改进设计降低能耗，帮助企业提高经济效益。
2 工业水循环系统节能优化技术原理
工业循环水可节能优化技术是按工业循环水系统运行原则，从循环水泵组，换热猪脏治，制冷设备等方面入手，进行系统能量利用效率研究，判别评价系统能量利用效率指标，提出过程能量优化解决方案。实时监测循环水系统流程参数，系统能运行优化，提高工业循环系统能效。
工业循环水节能优化技术由系统运行能量利用效率分析，系统能量监控，制造技术组成。主要包括循环水系统换热设备，温度等运行参数精确采集。换热网络优化，对流量，水泵运行效率等专家分析诊断，水力平衡调节装置等针对性强的系列高效节能产品。
工业冷却水循中通过水泵水量的输配协同节能优化控制，将温度控制在设定区间，实现动态水力热力平衡，根据冷却水温度在线监测优化控制冷却塔智慧阀门，在满足冷却塔动态水力热力平衡条件下，使冷却塔冷效果最优化，确定水泵组的开机台数，使水泵输出功率极小化，最大程度节能，调整改造水泵的规格特性。基于物联网智慧阀门技术，实现系统流程桉树实时监测，运行优化，实现远程智能诊断[2]。
3 工业冷却水循环系统冷却方式
目前业态流体冷却方式可分为热传式冷却与蒸发式冷却，直接冷却是冷却水直接与冷却介质接触，达到循环水温度降低效果。如夏天在水中投入冰块降低水温是直接冷却方式。工业直接冷却大体分为喷雾冷却与薄膜冷却，使用填料增大传热面积，通过机械通风装置增强空气流速，喷雾冷却方式通常采用喷嘴分散水流，提升空气的传热面积。直接冷却实际生产中往往降温效果不理想，无法满足实际生产要求。间接冷却是冷却用水与冷却物质不直接接触的冷却方式，适用于有污染释放的液体或特殊生产要求场合。
蒸发冷却是生活中常见的冷却方式，通过液体蒸发实现降温冷却。物理学中，对液体蒸发气化产生的温度变化通常用气化潜热表示。常温常压下，水气化潜热为2257kj/kg，每10%的水气化产生温差在50℃以上，采取沸水方式排除热源产生热量，实际工作生产中无法获得良好的气化比降温，很少使用沸水进行气化降温。
4 冷却循化水节能优化技术应用
工业冷却水循环节能优化技术被列入发改委第五批国家重点节能技术推广项目，适用于机械电子，食品制药，热电等相关领域电力驱动循环水系统。大庆石化公司水气厂处理能力3000m3/h，冷却效果逐年下降，大量循环水漂出塔外，采用管式闭路配水取代原设计槽式配水，减少水源扩散面积，采用薄膜点滴混装专利技术，可以进行二次收税，使得填料强度与冷却效率大大提高。循环水系统优化改造后年节约运行费用18万元。
工业冷循环系统节能优化技术应用效果显著，广泛应用于工业循环水系统节能改造项目，很多石化企业处于大范围推广应用阶段，在钢铁，电力，化纤，楼宇中央空调，城市供热等行业中得到应用。相比原有循环水系统，节能改造后综合效率达到60%，两种典型工业循环水系统技术改造情况见表1。
中石化巴陵石化公司己内酰胺循环水冷却系统有单级双吸离心泵9台，村水泵运行效率低等问题，采用节能技术改造方式，优化水泵水力设计提高制造精度提高泵效率，通过水泵，用水设备配备提高冷却水系统效率，计算用水设备的最佳工艺点，在维持原来工况下每小时节电614kWh，年节约电费269万元。
5 结语
采用工业循环系统节能技术，可以借机工业循环水系统普遍存在的高能耗低效的技术难题，节能效果显著，系统运行中噪音低，可不停产维修，按循环水系统用电量占电耗的8%，优化技术后节能30%，节能优化可为石化工业增长3%的直接经济效益。
参考文献
[1] 连艳娥.冷却循环水系统节能优化及应用[J].石化技术，2018，25（2）：188.
[2] 杨俐运.一种冷却循环水系统节能评估的参数测定方法[J].上海节能，2017（11）：634-637.
[3] 姚玉田，俞泽科，林高灿.浅谈工业冷却循环水系统节能优化技术及应用[J].科技与创新，2015（17）：156，158.
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