冷却循环水系统节能改造实例分析

肖 俊

(江西铜业集团公司材料设备公司，江西 贵溪 335424)

1 引言

江西铜业集团铜材有限公司22万t/年铸轧分厂的冷却循环水系统投入使用近10年，设备老化，系统运行效率降低，导致能耗过大。为降低企业生产运行成本，通过研究该冷却循环水系统存在的问题并结合其工艺特性进行分析后，着手对该系统进行节能降耗改造。

根据现场实际情况经过多方面比较，最终选择使用“热交换用水循环系统节能技改服务技术”来进行节能改造。该项技术主要针对目前工矿企业流体介质输送普遍存在的状况，例如流量过大、效率较低、能耗偏高等等，根据循环水系统最佳工况运行的原则，通过对参数收集及建立起专业的水力模型[1]，并且检测复核实际运行工况的各种参数，分析判断出造成能耗高的原因，同时准确找到水循环系统的最佳运行工况点，从而提出最优的匹配方案;之后通过整改其中的不良因素，并按照水循环系统最佳运行工况的参数定制高效节能泵，用来替换当前实际使用的低效率水泵，消除由于整个系统配置不合理而导致的高能耗，同时安装相对应的自动控制系统以降低因负荷变化较大引起的高能耗，从而达到系统节能的最佳效果。

2 冷却循环水系统改造前参数及工况分析

2.1 冷却循环水系统概况

江西铜业集团公司铜材有限公司22万t/年铸轧分厂冷却循环水系统内设置:(1#、2#)350S－75B220kW长沙天鹅工业泵厂工艺冷却水泵2台，配Y355M－4380V长沙永恒电机2台。该水循环系统采用开式回路机械循环的运行方式，在正常工况下，通过冷却水泵将冷却塔中的冷却水送至该系统换热，换热结束后的冷却水又被返送到冷却塔进行散热，如此往返循环工作，同时又由供水系统来补充冷却水的损耗。

2.2 技改前运行参数与分析

(1)系统运行情况如下:1台冷却水泵运行;平均运行时间365d/年×24h/d。系统检测示意图如图1。

图1 江铜集团铜材有限公司工艺冷却循环水系统复测

(2)根据冷却循环水系统的实际测量参数，通过流体工程学计算，该系统技改前的实际运行情况分析如下(参数详见表1):

①系统实际运行严重偏离最佳工况，机组效率低下，系统运行能耗高;

②循环水系统处于高功耗状态下运行。

表1 运行模式下水泵实际运行工况

3 节能技改方案的设计

通过“热交换用水循环系统节能技改服务技术”对已掌握的检测资料进行系统分析、研究，结合22万t/年铸轧分厂冷却循环水系统的实际情况，设计出该系统的具体技改方案:首先需要整改整个系统所存在的不良因素，同时按照测算出来的系统所需的最佳运行工况参数定制“高效节能泵”，用来替换目前实际运行的低效率水泵，从而使整个冷却循环水系统处在最佳的运行状态，提高整体的输送效率，以此来实现最优的节能效果[2]。

技改内容如下:

(1)用量身定做的2台高效节能泵(1#、2#)替换原先使用的350S－75B220kW长沙天鹅工业泵厂工艺冷却水泵2台(系统检测示意图中虚线框内)。技改后冷却水泵的运行模式是大流量工况下1台(技改)冷却水泵运行8个月×24h/d;小流量工况下1台(技改)冷却水泵运行4个月×24h/d。

(2)在每台冷却水泵的交流接触器上安装记时器，用来记录单台冷却水泵的实际运行时间。

(3)电机保护器按实际情况更换，根据电机要求用来整定电流。

4 技改后冷却循环水系统实际运行效果及节能效益

4.1 技改后的实际运行效果

技改后大流量工况下(总流量约770～800m3/h)，小流量工况下(总流量约460m3/h)水泵功耗大幅度降低，满足客户使用需求(见表2)。

表2 按实际运行状况，技改效果

4.2 节能效益

(1)每小时节电量(通过表1、表2计算得出)。

技改后冷却循环水系统运行比照技改前运行情况每小时的节电量见表3。

表3 节电计算汇总

(2)每年节电量。

大流量工况下:按年平均系统运行240d，每天运行24h，计5760h/年。

小流量工况下:按年平均系统运行120d，每天运行24h，计2880h/年。

△P1年=41.8×24×240=240768(kW·h/年)

△P 2年=49×24×120=141120(kW·h/年)

(3)每年可节约电费(电价按0.63元/kW·h计):

△M年=(240768+141120)×0.63=240589(元/年)

5 总结

现阶段，水泵在工业领域中整个流体输送设备的能源消耗总量上占有很大比例。导致能耗大的原因有很多，有的是在设备初期选型时就趋于保守，选取扬程及流量富余量过大的水泵，大马拉小车的现象严重违背了节能原则;有的是水泵本身制造及材质的问题;也有的是因为在实际工况下，水泵需要根据工艺流程的变化进行即时调整，造成水泵运行时的工作效率不高[3－5]。

实现水泵的运行节能必须是在水泵系统节能的基础上。对于工况基本不变或者整体工艺已经趋于完善的水泵系统，如果能够选用与系统匹配的节能水泵，并在水泵系统运行过程中严格管理，加强维护和监控，可使水泵系统处于最佳的运行状态[6]。

这样对于企业而言，不仅仅是带来相当可观的效益，降低企业生产运行成本;更重要的是在现阶段国家针对电力、钢铁、有色、石油化工、水处置等高耗能行业提出愈加严厉的减排方针的大环境下，作为一个致力于环境保护和资源节约的企业，能够带来更大的社会影响和示范效益。

[1]渠时远.我国水泵发展现状和节能的技术途径[J].通用机械，2011(6):14－21.

[2]吴本辉，赵乐超.高效节能水泵在工业循环水中的应用推广[J].现代制造技术与装备，2013(1):39－40.

[3]石金桥.离心泵的节能改造及前景[J].通用机械，2012(9):24－28.

[4]庞清慧.焦化厂循环水泵系统节能改造分析[J].科技信息，2012(11):651－652.

[5]王杰，张生安，燕增伟.论循环水系统节能技术的应用[J].化工装备技术，2011(2):54－58.

[6]申付俊.浅析水泵节能技术途径[J].科技创新与应用，2013(16):124.