循环水系统节能改造思路

李国骁

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

【节能与降耗】

循环水系统节能改造思路

李国骁*

(重庆市映天辉氯碱化工有限公司，重庆 401221)

循环水；蒸发式冷凝器；水轮机；节能降耗

结合企业自身特点，介绍了循环水系统节能改造的思路：应用水轮机，采用蒸发式冷凝器作为冷却装置。并对已经改造完成的项目进行了效果分析。

重庆市映天辉氯碱化工有限公司(以下简称“重庆映天辉”)位于重庆长寿化工园区，2009年9月建成，烧碱生产能力18万t/a，下游配套3万t/a三氯乙烯生产装置。公用工程站循环水装置配置3台KQSN600-N9/680循环水泵，电动机配置型号Y500-6-500，开2备1(单台流量2 520 m3/h)，风机设计功率90 kW。

1 装置配置及运行情况

1.1 装置配置

1.1.1 冷却塔部分

冷却塔结构：钢筋混凝土结构的填料冷却塔；冷却塔数量：2台(1台全开，1台间歇运行)；单塔设计流量：2 500 m3/h；传动方式：电动机+传动轴+减速器+风机。

1.1.2 风机部分

风机直径:7 700 mm；减速机减速比：10.23；风机配套电动机型号Y3 280M-4W-90KW，额定功率90 kW。

1.1.3 水泵部分

水泵型号：KQS N600-N9/b80；循环水泵数量：3台(开2备1，最热时也只开2台)；额定扬程：52 m；额定流量：2 520 m3/h；水泵出口压力：1#泵0.5 MPa，2#泵0.5 MPa。

1.2 运行情况

(1)设计选型与实际应用存在较大偏差。设计为开2备1，选型富余量较大。在后续的扩能建设中已经对循环水的使用进行了优化减量，但未对循环水的供应进行相应改造，仍采用最初的开2备1运行方式。

(2)操作弹性小，节能效果差。单台运行不能满足生产需要，2台运行水量过度富余，运行不经济。单台运行时，泵的出口阀门全开，压力为0.35 MPa，流量为3 200 m3/h，有功功率为535 kW，无法满足满负荷生产需要。双开运行时，通过调节装置内各换热器的用水量，2台循环水泵能耗明显降低，单台有功功率能够控制在平均487 kW(2台共降低功率96 kW)；2台总水量最小在5 200 m3/h，存在较大的浪费，且整个系统换热器数量多，人工手动调节时间长，相互影响明显，效果难于判断。

(3)地下管网距离较长(最长达到950 m)，泵压头损失严重。

(4)水泵偏离最佳工况范围运行，实际效率低。

2 改造思路及实施情况

2.1 风机改造

2016年7月，重庆映天辉经过调研并论证后[1-2]，将其中1台风机改为水轮机驱动。水轮机型号规格：GLW-B2500；水轮机进口压力： 0.18 MPa；水轮机效率：87%～93% ;水轮机进水量：>2 500 m3/h。

改造后单塔循环水量2 500 m3/h，在同等气象条件和生产工艺条件下，水轮机驱动与电动机驱动的冷却塔相比，达到同等效果。

风机转速在1 420 r/min，与改造前相比，浮动≤5%。改造后，在夏季环境温度38～40 ℃的情况下，循环水风机一台靠水轮机驱动，另一台靠电动机驱动，整个循环水系统上水、回水温度均在正常指标范围。改造后，减少了1台90 kW的电动机，节能效果明显。

2.2 分散制冷，减停1台循环水泵运行

为降低循环水能耗，重庆映天辉决定对后续项目建设中的循环水系统进行优化，达到降低系统综合能耗的目的。

2.2.1 已完成改造内容及实施效果

2.2.1.1 已完成改造内容

(1)16万t/a液化冰机循环水冷却装置改为蒸发式冷凝器(480 m3/h)。

(2)15万t/a 50%碱蒸发装置600 m3/h循环水系统表面冷凝器改用蒸发式冷凝器。

(3)改建MVR盐硝联产项目， 700 m3/h循环水系统表面冷凝器改用蒸发式冷凝器。

(4)整流系统300 m3/h循环水改为独立凉水塔冷却。

2.2.1.2 改造效果

取得的综合效果和对比见表1、表2。

表1 改造完成部分的实施情况

注： ①吨循环水耗电分摊测算按在线总装机容量(500×2+90×2)÷5 200×80%≈0.181 5 kW/m3；

②节电量=循环水耗电分摊(kW)-在线运行负荷(kW)×80%；

③实际运行功率按装机在线运行功率80%计算;

④预期节约电费按年运行8 000 h、电价0.6元/(kW·h)计算。

改造完成后，重庆映天辉在氯碱、三氯乙烯满负荷工况下已实现单独开1台循环水泵，间歇性开1台凉水塔风机(电动机驱动)的作业方式。整个循环水装置实际运行负荷最大为607 kW(凉水塔风机2台运行)，最小运行负荷为535 kW(凉水塔运行1台水轮机驱动的风机)。

表2 2016年4—12月循环水系统实际运行电耗统计

4—9月平均运行负荷约为1 066 kW，12月的实际运行数据为571 kW，降低495 kW。由于系统未全部改造完成，还不能保证全年连续单泵运行，完成系统改造前预计在6—8月气温最高的情况下仍须双泵运行。全年单泵运行按6 000 h计算，实际节约电费178万元[495 kW×6 000 h×0.6元/(kW·h)]，高于预算的116.62万元。

2.2.2 正在实施改造部分

(1)新建PPS项目，直接取消循环水，全面改用蒸发式冷凝器。项目已完成设计、订货。

(2)将系统的5 ℃水冰机、-35 ℃水冰机、-5 ℃水冰机全部改为蒸发冷工艺(400 m3/h)，目前正在准备实施。

2.2.3 其他探索

当前使用的循环水泵配置能效较低，功率较大，供输水管网距离较长，效率损失依然存在。重庆映天辉正在对节能高效循环水泵、循环水使用智能集成管理模块、管网优化整改进行技术调研和论证，将在各分散冷却、蒸发冷改造完成后进一步实施，以达到冷却水精确使用和节能高效的目的。

3 结语

循环水节能是化工企业的一个长期性话题，如何高效利用冷却物料，降低企业综合运行成本，重庆映天辉在长期的运行实践中找到了适合自身的方法，取得明显的效果。对于如何实现“优质低耗、最佳运行”的工业冷却系统运行管理模式，不只是在硬件改造上，更是在系统的运行管理上，建立适应生产需要的综合运行管理平台，消除系统冷却的“无效能耗”，从而实现系统冷却的精确化、高效化、持续化，释放巨大的经济运行潜能。

[1]张伟星，郝三桃， 张扬，等.冷却塔风机驱动方式技改[J].氯碱工业，2014,50(1):43-45.

[2] 王世辉，薛文陆，高庆胜.凉水塔风机驱动系统的节能改造[J].氯碱工业，2012，48(11)：37-39.

[编辑：董红果]

Ideas for energy-saving improvement of circulating water system

LIGuoxiao,DUANChengyi,ZENGYongshou

(Chongqing Wintinwe Chlor-Alkali Chemical Co., Ltd., Chongqing 401221, China)

circulating water; evaporative condenser; water turbine; energy-saving and consumption reduction

The ideas for energy-saving transformation of circulating water system were introduced on the basis of the enterprise's features, including the use of water turbine and the use of evaporative condensers as cooling devices. The effects analysis was conducted on the projects which had been transformed.

2016-11-12，段成义，曾永寿

TQ225.261

B

1008-133X(2017)03-0043-03

*[作者简介] 李国骁(1984—) ，男，毕业于重庆理工大学，现任重庆映天辉氯碱化工有限公司总经理助理，从事生产管理工作。