浅谈工业冷却循环水系统节能优化技术及应用

姚玉田　俞泽科　林高灿

摘 要：通过建立能量平衡的测试和计算标准，对循环水系统的各项数据进行了动态监测，优化了系统的运行，提高了工业冷却循环水系统的能效，实现了综合节能。主要介绍了工业冷却循环水系统节能优化技术的基本原理、技术改造情况和应用现状。

关键词：循环水系统；动态监测；技术改造；节能降耗

中图分类号：TQ085 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.156

循环水系统的主要动力源是水泵，因此对于电能的消耗较大，占整个生产总过程用电量的8%～10%，有一些不合理的水泵运行系统的电量耗费甚至占到总用电量的40%. 开展循环水系统的节能优化首先要对工艺装置进行优化，在此基础上，降低企业循环水运行的能耗。

1 节能优化技术的基本原理

工业冷却循环水节能优化系统是以水为介质进行工艺流程中能量的互换。通过分析整个系统中能量互换的效率，利用阀门技术对整个循环系统中的单一单位进行系统优化控制，并研究系统的利用效率，判断当前系统的能量利用效率，然后再结合工业生产流程，提出一种能够提升循环水系统中能量的利用效率的方案。

工业冷却循环水系统中的应用技术主要有几下几种：①精确采集系统内换热设备、泵站等的运行参数；②优化整个管网的换热网络和建立水力数字模型；③准确分析管网内的水流、阻力及水泵运行效率；④正确使用节能泵、水力调节平衡装置等一系列具有针对性的节能产品。

在工业冷却水循环系统中，操作人员可通过阀门控制水泵的水量。将冷却温度严格控制在规定范围内，智能阀门始终处于常开的位置且能够实现智能化调节，在完成控制的同时还要减小水泵的输出功率，使机组能够最大限度地发挥作用，达到节能的效果。泵阀一体的智能节能技术在实现终端平衡后还可降低管网的阻尼，使管网中泵阀的张开角度满足工艺要求。在此过程中，该技术可将所有信息数据完整地反馈到计算机系统中，操作人员可根据这些数据进行变频操作。在这种互联网阀门技术的控制下，循环水系统数据的实时监测得以实现。

2 典型的技术改造情况

在钢铁、石油、化工、冶金等行业中应用工业冷却循环水系统节能优化技术后，与原来的循环水系统相比，节能效果可以达到30%～60%. 其中，比较典型的工业冷却循环水系统节能优化技术有合成胺循环水系统技术和高炉鼓风机透平拖动装置冷却系统技术。

2.1 节能方案的实施

对循环水系统进行全面的负荷检测，采集完整的运行参数，并统一控制各个系统，实现循环水系统的协调优化。

全程采集系统运行过程中负荷的变化，并及时反馈，通过监控工况的变化，利用对数据的高效处理，得到整个系统最佳的运行参数，实现水循环的平衡。

根据变频调速的原理和实际运行情况调节风机和水泵的转速，避免出现不必要的功率消耗。

利用冷却循环水系统节能优化技术可实现系统各环节的自动管理。控制系统要分层次通信和采集，避免单一故障导致整个系统瘫痪。

2.2 节能优化技术实施的间接效益

节能优化技术实施的间接效益体现在以下三方面：①运用节能优化技术后，利用变频调节能更快地调节负荷，实现全自动的负荷控制，从而提高了冷却循环水系统的运行和管理效率，减少了操作人员的工作量；②冷却循环水系统节能优化技术的运用实现了电机的软启动，减少了在启动时电流对电机和线网的冲击，可以有效预防和控制电机故障，延长了机组的实际使用寿命；③冷却循环水系统节能技术的优化和应用降低了原有高压变频器的转速，从而降低了机械故障的发生率，实现了整个循环管网在恒定压力下的运行，避免了以往的一些压力变化对管网的冲击。

3 应用现状

工业冷却循环水系统节能优化技术已经被列入国家发改委2012-12-26正式对外公布的第五批国家重点节能技术的推广目录。该技术适用于石油化工、机械电子、钢铁冶金、食品药品等相关领域用电力来驱动的循环水系统。

3.1 巴陵石化

巴陵石化公司经过一系列的改造，千吨水节电率达到33%，不考虑全年多送水量的情况，每小时节电614 kW·h，按照全年全天计算，总节电量可以达到5.38×106 kW·h，节能减耗效果非常明显，节约金额约269万元。

3.2 其他企业

扬子石化公司通过对冷却循环水系统进行技改，每年可以节电3.95×106 kW·h；大化集团对公司生产装置的冷却水循环系统进行技改后，每年节电1.366×107 kW·h；杭州哲达科技股份有限公司对不锈钢二期软环水进行技术改造后，节能效果也非常显著；四川美青氰胺有限责任公司主要生产化肥原料，在改进合成氨循环水系统后，节电效率可以达到30%.

4 结束语

以往工业冷却循环水系统主要是靠水流恒流运行，耗能较大，效率较低。对工业冷却循环水系统进行技术改造后，节能效果明显，维修检护可以做到不停产维修，非常方便。按照现行石化行业循环水系统耗电占整个生产过程耗电量的8%～10%，优化后节能30%算，工业冷却循环水系统的节能优化可以为整个石化行业带来很大的经济优势，况且由国家发改委推广的节能技术都是先进、实用且发展潜力很大的技术，是在所有行业的共同要求及适应未来发展的前提下筛选出来的。因此，企业要研发适合自身的节能技术，并将其广泛应用于实践运行中，通过节能减排工作为企业带来更好的收益。

参考文献

[1]汪家铭.工业冷却循环水系统节能优化技术及应用[J].石油化工技术与经济，2014（01）.

[2]汪家铭.石化行业节能新技术的开发与应用[J].川化，2013（03）.

[3]杨贵州，刘进波.冷却循环水系统节能技术研究及应用[J].化肥设计，2011（03）

[4]胡惠芳.循环水系统节能潜力分析与改进建议[J].石油和化工节能，2012（09）.

〔编辑：刘晓芳〕