换热站采暖水循环系统节能技术改造

崔蕾

摘要：本着“节约能源，安全可靠，降低成本”的原则，对沈阳铸锻工业有限公司换热站的采暖循环水系统提出的节能技改措施。BDEL型流体输送技术是目前比较先进的循环水系统节能技术，根据流体的特性而制作一种装置，该装置能最大限度地节约能源，并且保持原有的采暖舒适度，节能效果立竿见影。

关键词：BDEL型流体增压装置；循环水泵；节能技术；换热站；采暖水循环系统 文献标识码：A

中图分类号：TK161 文章编号：1009-2374（2016）30-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.044

本着“节约能源，安全可靠，降低成本”的原则，对我公司换热站的采暖循环水系统提出的节能技改措施，通过对现有换热站所配循环系统的水泵进行运行参数及性能的分析和研究，通过相关的实际数据和理论计算对这项新技术进行了分析论证，定性地分析了该项技术的可行性，对新技术进行技术可行和经济合理的分析和探讨。采用“BDEL型流体增压装置”这种技术，能够改造目前水循环系统高能耗状态并且最大限度节约能源。BDEL型流体增压装置是拥有自主知识产权的高效节能产品。该装置具有体积小、环保、使用寿命长、免维护、安装周期短的优点，能显著降低所配系统驱动泵的用电功率，极大地降低了设备的运行成本。

1 BDEL型流体增压装置工作原理

在工艺冷却循环系统中，循环泵的配置是以系统规模容量为基础，以每升水拟置换多少大卡热量需配多少流量为依据，计算出循环泵的流量配置，然后再计算所在系统管网的阻力再加上适当的余量，最后通过流量和扬程计算出水泵所配的电动机功率。在循环泵的技术参数配置选型中，在流量Q不变的前提下，循环泵的扬程H越高，其水泵所配的电机功率N越大，反之，其水泵所配的电机功率N就越小，循环泵配置的电机功率越大，所消耗的电能越高，随着经济的高速发展，电力供应越来越紧张，而大功率电机所耗的电能又会带来高额的设备运行成本。在循环系统中循环泵的扬程是为了克服系统管网的阻力，循环泵在停止状态下水泵的进、出水口的压力是均等的，一旦循环泵启动，循环泵出水口的压力和流速在整个循环系统中都是最高、最快的。传统的离心水泵工作时，单通道的水流在水泵高速旋转时，水泵进口处产生涡流，由于涡流的产生会降低水泵的输送能效，BDEL型水泵是将水泵的吸水口变为多通道进入，多通道的流体能克服水泵吸水口处的涡流现象，可最大限度地排出吸入的流体，提高水泵的输出效率，流体在匹配的水泵专用叶轮的作用下，进入加装在水泵出水口的流体增压装置，流体增压装置主要是利用循环泵出口的瞬间高压、高流速提高循环泵的效能，当流体进入节能装置后，由于装置独特的内部设计，在内部会形成负压，所形成的负压会对水泵的出水口产生一股吸力（无论是空气动力学还是流体力学，凡是负压都有吸力），节能装置所形成的负压吸力能对水泵出水口的水流产生吸力，其所产生的吸力能替代循环泵的部分扬程克服系统的阻力，在循环泵流量不变的情况下，一旦循环泵的扬程降低，则循环泵所配电机功率将大幅下降，从而达到节约设备运行电费的目的，BDEL型流体输送节能装置结构图如下：

图1 BDEL型水泵工作原理图

图1中：a为传统的水泵和BDEL型水泵进口的对比；b为流体增压装置工作示意图；c为整套BDEL型装置的工作示意图）

2 技术优点

（1）由于其独特的增压功能，可以将常规系统所配循环泵的功率降低30%～60%，仍可使系统达到原来的效果；（2）节约设备投入：由于该装置所起的能效作用，因此能降低循环泵的使用功率和循环泵的日常维护，维修费用与传统相比将大幅降低；（3）保护环境：大功率的循环泵不但笨重，而且消耗大量的电能，使用该装置后，能使循环泵的功率降低，不但节约电能，还极大地降低了大功率循环泵在运行中产生的噪音污染，起到了环保的作用；（4）使用寿命长：由于该装置采用优质耐温、防腐、抗磨的合金材料及先进的加工制造工艺，设计使用寿命15年以上；（5）低成本改造：如果用该装置改造现有系统，不会破坏现有系统的结构，改造后一般3年左右所节省的电费和设备维护、维修等费用即可收回使用该装置的技改投资；（6）本增压装置为免维护设备。

3 循环水泵节能改造方案

3.1 改造前情况

目前采暖循环水系统配置管道离心泵4台，电机功率110kW、流量470m3、扬程50m、实际运行转数为1450r/min（相当于67kW电机做功）；使用情况是2用2备；运行工作制按24小时/天，150天/年。每年的运行电量大约为：67kW×24小时×150天×2台=482400kW·h。

3.2 改造方案

节能技术改造方案只更换水泵并在技改后的循环泵的出口加装BDEL型流体增压装置，改造作业只局限在泵房内进行，对正常经营、运营不产生不利影响。根据BDEL型流体增压装置的水泵选型说明和现工艺循环水系统的具体情况，110kW的循环水泵在改造后更换成功率为42kW、流量470m3、扬程50m的专用水泵。

现拟将工艺冷却系统的其中2台110kW的循环水泵更换成2台功率为42kW、流量为470m3、扬程为50m的专用水泵，在技改后的水泵出水口处各装配一套DN-300型流体增压装置，技改后的2台42kW循环泵可以替代现系统的2台110kW循环泵，并可以全年使用，现系统另2台110kW循环泵作为备用，不做技改。

3.3 节能效果分析

节能效果的前提是在保证整个生产工艺系统对循环水流量参数基本不变并且系统能完全正常运行的基础上，提高能源效率，减少水泵电耗。

技改后的2台42kW的冷却循环水泵每年的运行电量大约为：

42kW×24小时×150天×2台=302400kW·h

技改后每年节约电量大约为：

485316kW·h-302400kW·h=182916kW·h

节能技改后每年可节约设备的运行电费约：

182916kW·h×0.83元/kW·h=151820元

3.4 投资回收期的计算

根据相关厂家的询价结果，整套设备包括流体增压装置（DN-300）和循环泵（42kW，B470-50），单价228000元，数量2套，技改需总投入资金：454000元，采用新技术每年节约的费用：151820元，经计算大约3年能收回投资能本，并且以后每年可以节约电182916kW·h，按照0.83元/kW·h计算，每年可以节省运行费用151820元。

3.5 节能技改前后系统工况参数比较和界定

技改后的系统运行效果可通过系统运行的进、回水温差与技改前系统运行的参数进行比较；节能效果可通过检测技改前、后水泵电机运行的电流来进行比较。

3.6 改造过程达到的质量要求

（1）方案设计：制定准确的能耗分析报告及完善的节能技改方案；（2）安装施工：做到优质安装和文明施工，每台设备的安装周期为2～3天；（3）技改效果：确保设备运行正常，达到预期的节能效果；（4）技术培训：提供技改设备运行维护培训，确保运行维护工人达到熟练操作程度及具备处理一般故障的能力；（5）维护保养：定期检查设备的运行情况，发现异常现象及时报告并及时进行处理，在设备保修期内积极联系厂家进行上门维护，在保修期以后，按照保养操作规程，自行进行故障处理，保障设备处于最佳运行状态；（6）资料管理：及时为随机技术文件归档。

4 节能改造工程具体实施

将现工艺循环水系统的其中2台循环泵拆除，备用循环泵不进行改造，换上经过计算重新配置的专用循环泵，在技改后的循环泵的出口各装配一台BDEL型流体增压装置，技改后的循环泵利用原有的电缆线和控制柜，增压装置设备的设计、安装、调试等全部配套工程委托给有能力进行施工的单位，调试完后即可投入使用。

施工内容主要包括支架、水泵、增压装置、温度表、压力表及止回阀的安装及调整；施工机具和材料包括电焊机、手电钻、电锤、剪刀、尺、各种型号扳手、打磨机、切割机、乙炔瓶、氧气瓶、螺栓、法兰、大小头、垫圈、备用阀门；施工过程需要一名技术工程师，指导施工过程的每一个环节，一名焊工负责焊接和切割管道，三名安装工人负责设备的运输和安装。

按照如下施工流程进行安装：（1）水泵安装时，测量、放线→设支架、固定架、吊筋→确认主体结构轴线→确定水泵四角位置→地面找平→放置减震垫→校正位置→管道与水泵连接；（2）BDEL型增压装置的安装时，测量、放线→根据管路位置设支架、固定架、吊筋→按图纸切割水管→与水泵连接→压力实验→水管外表面的防腐防锈处理→保温→清洁整理→检查验收。

5 结语

目前我国已经把节约资源作为一项基本国策，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。能源成本已经成重型企业的一项重要成本支出，面对当前全球性金融危机，节能将为企业的运营带来巨大的成本下降空间。从长远来看，倡导节能环保，构建节约型社会，实践可持续发展的科学发展观，对实现经济又快又好发展显得尤其重要。

采用BDEL型新技术，对换热站循环水系统进行节能技改，只用3年的时间仅节约的电费就可以收回整个技改投资的资金，以后每年都可以节约一笔可观的设备运行电费成本，技改对原系统基本不作改动，不破坏原系统的结构，技改过程中不影响系统的正常运行。总之，在换热站供暖水循环系统采用BDEL型新技术，安全、直观可靠、无风险，节能率高，投资回报率高，该技术在我国具有很好的推广应用前景，符合“低碳能源”“节能减排”的发展趋势。