水动风机在循环水装置上的应用

张俊庆（大庆油田化工有限公司甲醇分公司）

水动风机在循环水装置上的应用

张俊庆（大庆油田化工有限公司甲醇分公司）

文中以大庆油田化工有限公司甲醇分公司第三循环水装置实际运行数据为基础，根据水动风机的技术特点及应用原理，通过在第三循环水场1#风机的实际应用，论述了利用水动风机解决循环水装置风机现采用电动机驱动存在的电耗高、维修难、不易控制等问题的可行性，提出了循环水装置节能降耗的新方法。

循环水装置 存在问题 水动风机 节能 应用效果

1 概述

大庆油田甲醇分公司现有三套循环水冷却装置，分别负责为一、二甲醇及合成氨装置提供循环冷却水。这三套循环水冷却装置冷却塔均为敞开式，其中第一、三循环水场为横流式冷却塔，第二循环水场为逆流式冷却塔，塔顶风机均采用电动机驱动，采用电动机驱动风机存在以下问题：

1）电动机驱动，电耗大：以处理量3000t/h的塔为例，电动机消耗功率160k W h。

2）维修维护费用大：风机采用电动机驱动，通过长轴与风机减速器相连，机械传动部件多，功损大，维修维护工作量大。

3）漂水量大，电动机驱动风机无法调节风机转速，不能根据季节和环境温度变化进行随时调整，水的损失较大。

4）电动机驱动，在生产装置的换热设备出现内漏问题时，存在可燃气体浓度超标后发生爆炸、着火的隐患。

5）电动机驱动，振动和噪音大，对环境的影响较大。

这些问题在化工厂循环水装置普遍存在，对循环水装置的安全、长期、稳定、高效运行造成一定的影响。为解决上述问题，分公司于2009年初开始组织攻关小组进行技术攻关，并对国内同类化工装置循环水装置进行实地调研，经多方交流与考察，最终确定采用水动风机技术解决循环水装置风机现采用电动机驱动存在电耗高、维修难、不易控制的问题。

2 水动风机技术特点

水动风机技术体现了节能、环保、经济、安全、性能稳定的理念，是一种新型高效节能技术。其核心是用水动风机取代传统的电动机作为风机动力，使风机由原来的电力驱动改为水力驱动。水动风机的工作动力完全来自于循环水系统的能量，把循环水系统的能量回收二次利用，确保不增加循环水水泵的电耗。

水动风机的特点如下：

1）在保证冷却塔温降设计参数的前提下，以水动风机取代风机电动机，改电力驱动为水力驱动，完全省去电动机的能耗；

2）水动风机冷却塔省去了风机电动机及减速箱，大大降低冷却塔的震动和噪声，减少对环境的污染；

3）水动风机冷却塔省去了电动机、联轴节、减速箱、电控、电缆等，减少日常的维修保养费用；

4）水动风机冷却塔上无电气设备，避免了漏电漏油现象，从而可在防爆环境下安全运行。

5）水动风机的转速可随季节变化，相应按照需要调整风量，使冷却塔的气水比稳定在最佳的状态，以达到冷却的最佳效果。

3 现场实施情况

2010年3月，攻关小组经多方调研与技术交流，最终确定采用国内某公司生产的水动风机为试验设备在分公司第三循环水场1#冷却塔进行应用，该塔设计流量为3000m3/h。经采集现场实际运行数据、编制技术方案、签订技术协议、进行所需设备和材料的加工采购及进行现场管线改造，项目于2011年3—4月进行现场设备安装，于2011年5月进行现场调试，2011年6月完成了夏季工况数据采集。

3.1 现场改造情况

1）拆除原风机电动机、传动轴、变速器改为水动风机。

2）冷却塔原进水管由直接进布水器改为风筒直接进水动风机

3）改造后水动风机四条出水管连接到原布水器支管。

3.2 现场调试、运行情况

3.2.1 转速测试

转速测试见表1。

表1 1#水塔转速测试表

转速测试数据表明：水动风机随着循环水流量的增加，其转速也不断增加，并且在水流量没有达到设计最大流量（3000m3/h）的前提下，其转速已达到风机的额定满转速，完全可以满足生产实际需要。

3.2.2 流量、泵电流等其它指标测试

5月20日—26日9∶00其它测试见表2。

表2 1#流量泵电流等测试表

从以上测试数据可以看出，1#水塔塔顶水动风机转速达到技术要求，在2750m3/h水量时，风机即可达到额定转速149r/min，同时循环水水泵电流没有变化,系统功耗没有增加，单塔冷却能力达到生产指标要求。实现每小时节电160k W h（原塔顶风机电动机额定功率），日节电3800k W h。

另外，对噪声指标也进行了检测，结果是小于75d B，符合技术协议要求。

3.2.3 运行阶段数据

6月份工况测试数据见表3。

表3 6月份工况测试数据表

从表3采集的夏季工况数据可以得出以下结论：

1）水动风机转速可根据送水温度需要进行调节；

2）风机在设计流量下可达到风机额定满转速；

3）风机运行对循环水泵功耗没有影响；

4）风机最大转速时进出水温差可达9℃；

5）风机可实现连续稳定无故障运行。

4 效益分析

单机节电费用：第三循环水场1号冷却塔风机每年按7200h运行考虑，年可节电70.272万元。

电动机和减速箱日常保养费和维修保养成本费：原电动机驱动方式的日常管理和维修保养成本约为1.5万元/年。

固定资产折旧：按照14年折旧期计算，年折旧为85.5/14=6.11万元。

综合以上数据，甲醇分公司第三循环水场1#塔顶风机由电动机改为水动风机年效益为65.7万元。

5 市场前景

本项目自2011年6月投入运行至今，设备运行平稳，项目达到了预期的各项指标，解决了循环水装置冷却塔风机原采用电动机驱动存在的电耗高、维修难、不易控制的问题，达到节能降耗的目的。

甲醇分公司目前三个循环水场共有冷却塔顶风机12台，除本项目已应用的三循1#塔顶风机外剩余风机的总电动机功率为895 k W，如果进行全部推广应用，按照年运行7200 h计算，年可节电644.4×104k W h，年可节约电费393万元，年可节约设备维护检修费用约15万元。合计年可创效408万元，可取得良好的经济效益。

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.012

张俊庆，高级工程师，1990年毕业于沈阳化工学院，从事化工技术研究管理工作，E-mail：zhangjunqing@cnpc.com.cn，地址：黑龙江省大庆油田化工有限公司甲醇分公司，163411。

2012-06-28）