[发明专利]工业循环水节能系统的优化方法及应用其的工业循环水节能系统

说明书

本发明涉及一种工业循环水节能系统的优化方法，在对循环水系统的循环水泵、冷却塔以及工艺装置换热器进行统计分析后，根据各工艺装置换热器所在高度位置将整个循环水系统的换热器分为位于高位置区域的高区换热器部分以及位于低位置区域的低区换热器部分，并通过流体模拟计算软件搭建模型，进行循环水流量平衡、系统扬程计算模拟分析，然后结合运行费用以及建设投资费用进行经济效益评定，合理选取了经济效益最优的高区换热器部分与低区换热器部分分区的分界线。其克服了现有局部节能改造技术节能空间挖潜不彻底的弊端，以循环水系统整体节能最大化为目标，解决了局部改造治标不治本的问题。本发明涉及一种应用上述优化方法的工业循环水系统。

技术领域

本发明涉及工业循环水节能系统技术领域，尤其涉及一种工业循环水节能系统的优化方法及应用其的工业循环水节能系统。

背景技术

循环水系统是煤化工行业重要的公用工程，它的运行需要消耗大量的水和电能，大型煤化工装置循环冷却水用量占到取水量的60％以上，其系统运行电耗约占企业用电总量的8％-10％。以武汉乙烯第二循环水场为例，设计规模45000m³/h，供水压力0.42Mpa，年耗电量高达6974.33万kW·h。就国内煤化工行业来说，由于循环水系统作为生产辅助装置，循环冷却水系统的合理配置、自身方案的优化和可靠性未得到应有的重视，循环水系统设计还处在比较粗放的阶段。

目前循环水系统由于设计富余量大、与装置改造不匹配、设备效率低、运行不合理等因素，存在能源消耗高的问题。而针对上述问题，现有的循环水节能系统优化改造技术主要分为局部节能优化技术和半整体节能优化技术。

循环水局部节能优化技术包括水轮机技术、切削叶轮优化技术、电机变频技术以及低阻力阀门技术等。

1)水轮机技术

水轮机的原理是将水流的动能转化为机械能，是用水轮机产生的机械能来驱动叶轮转动的风机，其优势在于能够充分利用回水压力富余的能耗，节约风机电能。但其应用受制于回水压力的条件，只有回水压力有富余能耗，且能够达到水轮机对于压力的要求才能发挥其优势，多用于已建成项目的改造，是一种对前期设计余量过大的补救措施，或适用于高点换热器数量较多，回水压力较高的情况，其应用具有特定工况的局限性。

2)切削叶轮优化技术

叶轮切削技术是利用离心泵切割定律，通过改变叶轮直径来改变泵的扬程、流量和功率。在实际生产中，如果离心泵的工况点偏离高效区，而且通常情况下工况要求流量与扬程都比较稳定，没有特别高或特别低的工况需求，此时可以考虑用切削叶轮的办法来进行调整以适应工况。但不是所有的离心泵都能进行叶轮切割，因为叶轮切割后会产生叶轮边缘与蜗壳间的间隙，影响泵的效率，盲目的切割，会使泵效率过低，适得其反。

3)变频技术

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系，通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的，从而改变风机或水泵的运行工况，达到节能目的。其主要用于水泵或风机台数不能满足具有较细调节工况要求的场合，对流量或风量需要进行微调，以达到精准控制目的。

4)低阻力阀门技术

低阻力阀门节能主要是利用阀门结构设计特点，选用流通能力大、流体阻力小的阀门，可在一定程度上减小阀门的局部水力损失，但节能效果不明显，节能空间有限。

上述各种循环水局部节能优化技术都属于局部节能技术。即，通过更换或改造高效水泵、变频电机、低阻力阀门等手段来降低某一个单元或局部的能耗。但由于其只对循环水系统的局部改造，忽视了循环水用户环节，没有考虑到系统末端(即换热设备)的设计是否合理，是否具有改造空间。没有经过系统整体分析和全系统计算优化，不能够挖掘循环水系统的整体节能潜力，只能属于是循环水系统整体节能改造中的一种手段，属于治标不治本的做法。