專利名稱：一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷卻循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法。
背景技術(shù)：
冷卻循環(huán)水系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油加工、化工、熱電等各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其是化工行業(yè)，各水冷換熱器布置位置高低不一，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有化工工藝裝置了解，一套系統(tǒng)中絕大部分換熱器布置位置在20m以下，小部分換熱器布置較高，達(dá)到30m以上。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)作為工藝生產(chǎn)過程中一項(xiàng)重要的配套設(shè)施，通過循環(huán)水泵將冷卻水輸送至各換熱器換熱冷卻，冷卻后的循環(huán)水經(jīng)管路輸送到冷卻塔散熱冷卻，形成一套開式的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)時(shí)按照最不利情況確定水泵額定參數(shù)，其中額定流量按照系統(tǒng)最大熱負(fù)荷、環(huán)境溫度最高狀態(tài)設(shè)計(jì)；額定揚(yáng)程按照循環(huán)水系統(tǒng)能夠滿足最不利點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。水泵所需要的能耗與 水泵揚(yáng)程一次方成正比，因此，往往造成為了滿足最不利點(diǎn)(最高點(diǎn))供水壓力要求而大幅提高泵站整體供水壓力，直接導(dǎo)致泵站設(shè)計(jì)能耗大幅度地上升，同時(shí)，也造成低區(qū)換熱器換熱供水壓力明顯浪費(fèi)的現(xiàn)象。因此，針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研究，以提供一種節(jié)能的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵的能耗降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法，用于將當(dāng)前冷卻循環(huán)水系統(tǒng)由單一開式系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開式與閉式相結(jié)合的系統(tǒng)，降低能耗。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法，包括以下步驟步驟I，統(tǒng)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)各水冷換熱器布置高度及要求循環(huán)水流量；步驟2，按照各水冷換熱器布置高度關(guān)系，將系統(tǒng)分為兩部分，一部分是處于一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處于位置比較高的局部換熱器，其中要求絕大部分換熱量最高位置與局部換熱器最低位置相差5米以上且局部換熱器流量占總流量10%以下；步驟3，根據(jù)上述對(duì)換熱器劃分的結(jié)果，計(jì)算處于位置比較高的局部換熱器熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量；步驟4，根據(jù)對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量及熱負(fù)荷選擇二次交換換熱器，并將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下；步驟5，對(duì)原有管路進(jìn)行改造，斷開原循環(huán)水系統(tǒng)供至位置比較高的局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側(cè)，利用二次換熱器對(duì)閉冷水系統(tǒng)循環(huán)水進(jìn)行降溫，形成開式循環(huán)水系統(tǒng)；
步驟6，根據(jù)二次交換換熱器、局部換熱器及其供回水支管路計(jì)算阻力，確定閉式系統(tǒng)循環(huán)泵揚(yáng)程，并選擇合適的閉式系統(tǒng)循環(huán)泵，形成獨(dú)立的閉式系統(tǒng)；步驟7，設(shè)計(jì)輔助的配套設(shè)備，包括閉冷水系統(tǒng)穩(wěn)壓系統(tǒng)，安裝閉冷泵及其電氣控制系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將當(dāng)前冷卻循環(huán)水系統(tǒng)由單一開式系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開式與閉式相結(jié)合的系統(tǒng)。開式系統(tǒng)是滿足絕大部分低區(qū)換熱器供水壓力要求的一次循環(huán)水系統(tǒng)，絕大部分換熱器要求壓力不高，可以有效降低循環(huán)水泵所需要的揚(yáng)程，有效降低循環(huán)水泵站能耗需求。閉式系統(tǒng)是處于位置比較高的局部換熱器單獨(dú)形成一個(gè)封閉的循環(huán)水系統(tǒng)，通過新增加的二次換熱器與開式一次水對(duì)封閉循環(huán)水進(jìn)行熱交換降溫，雖然閉式循環(huán)水系統(tǒng)供應(yīng)換熱器位置比較高，但由于換熱器回水能夠有效提供給閉式循環(huán)水泵進(jìn)口很高壓力，閉式循環(huán)水泵揚(yáng)程只需要克服管路阻力即可，與現(xiàn)有局部增壓方式相比，能耗更低。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法的流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的應(yīng)用實(shí)例結(jié)構(gòu)圖；圖I中，I為閉式系統(tǒng)穩(wěn)壓罐，2為閉式系統(tǒng)循環(huán)水泵，3為二次換熱器，4為精餾塔塔頂冷凝器，5為初餾塔塔頂冷凝器，6為開式系統(tǒng)循環(huán)泵。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本發(fā)明有更好的了解，在下文對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖1，所示為本發(fā)明實(shí)施例的降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法的流程圖，包括以下步驟S01，統(tǒng)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)各水冷換熱器布置高度及要求循環(huán)水流量；S02,按照各水冷換熱器布置高度關(guān)系，將系統(tǒng)分為兩部分，一部分是處于一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處于位置比較高的局部換熱器，其中要求絕大部分換熱量最高位置與局部換熱器最低位置相差5米以上且局部換熱器流量占總流量10%以下；S03，根據(jù)上述對(duì)換熱器劃分的結(jié)果，計(jì)算處于位置比較高的局部換熱器熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量；S04，根據(jù)對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量及熱負(fù)荷選擇二次交換換熱器，并將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下；S05，對(duì)原有管路進(jìn)行改造，斷開原循環(huán)水系統(tǒng)供至位置比較高的局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側(cè)，利用二次換熱器對(duì)閉冷水系統(tǒng)循環(huán)水進(jìn)行降溫；S06，根據(jù)二次交換換熱器、局部換熱器及其供回水支管路計(jì)算阻力，確定閉式系統(tǒng)循環(huán)泵揚(yáng)程，并選擇合適的閉式系統(tǒng)循環(huán)泵；S07，設(shè)計(jì)輔助的配套設(shè)備，包括閉冷水系統(tǒng)穩(wěn)壓系統(tǒng)，閉冷泵及其電氣控制系統(tǒng)。通過以上技術(shù)方案，降低開式系統(tǒng)供水至最高位置換熱器的高度后，可以降低開式循環(huán)水泵供水揚(yáng)程，對(duì)原開式供水泵進(jìn)行更換，達(dá)到降低能耗的目的。為了使本發(fā)明一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖2及江蘇某苯胺生產(chǎn)裝置，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體應(yīng)用實(shí)例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。江蘇某苯胺生產(chǎn)裝置年產(chǎn)3萬噸苯胺、5萬噸硝基苯，生產(chǎn)裝置中精餾塔塔頂冷凝 器(供水支管DN65)位于高31. 5m處，初餾塔塔頂冷凝器(供水支管DN100)位于高25m處，其他各換熱器均布置在高度17. 3m以下。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求總水量為1600t/h，正常運(yùn)行2臺(tái)循環(huán)水泵(單臺(tái)泵額定流量為800t/h)。因系統(tǒng)最高供水點(diǎn)為31. 5m，通過回水閥門調(diào)節(jié)，使供水總管壓力維持在O. 38MPa，計(jì)算揚(yáng)程為38m，供應(yīng)總流量達(dá)到額定設(shè)計(jì)要求，為1600t/h。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，2臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行功率分別為124. 5kW、131. 5kW。利用該發(fā)明所述方法，降低循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗按照以下步驟進(jìn)行I、根據(jù)系統(tǒng)換熱器布置高度，將系統(tǒng)分為兩部分，其中一部分為高度31. 5m的精餾塔塔頂冷凝器4、25m的初餾塔塔頂冷凝器5，另外一部分為17. 3m以下的絕大部分換熱器，并使高區(qū)換熱器按照閉式供水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，低區(qū)換熱器按照開式供水系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，同時(shí)，利用開式水系統(tǒng)對(duì)閉式水系統(tǒng)進(jìn)行降溫。2、根據(jù)高區(qū)兩組換熱器型號(hào)規(guī)格及配置管徑，計(jì)算高區(qū)換熱器需水量并保留一定富裕量后，需水量為22+53 = 75t/h3、根據(jù)塔頂冷凝器熱負(fù)荷值，選擇板式換熱器，換熱面積為I. 2平米，其額定內(nèi)阻為8m ；4、根據(jù)管道壓力計(jì)算公式計(jì)算閉式循環(huán)水系統(tǒng)管道沿程阻力損失為I. 7m，根據(jù)塔頂冷凝器額定參數(shù)，確定塔頂冷凝器標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻為6m，則閉式循環(huán)水系統(tǒng)總阻力為6+1. 7+8=15. 7m,閉式循環(huán)水泵揚(yáng)程按照I. 15X15. 7 = 18m ；6、選擇閉式系統(tǒng)循環(huán)水泵2，參數(shù)為75t/h，18m，82%，5kW ;7、斷開原開式系統(tǒng)向兩臺(tái)塔頂冷凝器供水管道及回水管道，改為開式系統(tǒng)直接供應(yīng)至二次換熱器3冷水側(cè)進(jìn)口，經(jīng)二次換熱器3后，回水回至開式系統(tǒng)回水管道；8、安裝閉式系統(tǒng)循環(huán)水泵2，供水至二次換熱器3熱側(cè)進(jìn)水口，熱側(cè)回水口截至2臺(tái)塔頂冷凝器進(jìn)口，閉式循環(huán)水經(jīng)塔頂冷凝器換熱后，再回至閉式系統(tǒng)循環(huán)泵進(jìn)口，如此循環(huán)往復(fù)。為了維持閉式循環(huán)水系統(tǒng)壓力，在閉式循環(huán)水泵進(jìn)口處安裝一套穩(wěn)壓補(bǔ)水裝置，包括閉冷水系統(tǒng)穩(wěn)壓罐1，閉冷泵及其電氣控制系統(tǒng)；9、因開式循環(huán)水系統(tǒng)供應(yīng)最高點(diǎn)由原來31. 5m下降至17. 3m,供水總管壓力也可以同等幅度下調(diào)，下調(diào)幅度為14. 2m,則系統(tǒng)改造后，開式循環(huán)水泵6實(shí)際需要揚(yáng)程為38-14. 2 = 23. 8m，水泵揚(yáng)程按照 I. 1X23. 8 = 26m ；10、選擇高效的開式循環(huán)水泵2臺(tái)替換原來2臺(tái)循環(huán)泵，參數(shù)為800t/h，26m,86%,73kW。通過以上系統(tǒng)調(diào)整及設(shè)備改造，節(jié)電效果如下節(jié)能前循環(huán)水耗電總功率124. 5+131. 5 = 256kff ；節(jié)能后包括閉式循環(huán)泵在內(nèi)循環(huán)水耗電總功率2X73+5 = 151kff ；小時(shí)節(jié)電量256-151 = 105度/小時(shí)，節(jié)電率為41 %。該系統(tǒng)年運(yùn)行300天，每天運(yùn)行24小時(shí)，則年節(jié)電量為105X24X300 = 756000度/年，節(jié)電效果非常顯著。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I，統(tǒng)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)各水冷換熱器布置高度及要求循環(huán)水流量； 步驟2，按照各水冷換熱器布置高度關(guān)系，將系統(tǒng)分為兩部分，一部分是處于一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處于位置比較高的局部換熱器，其中要求絕大部分換熱器最高位置與局部換熱器最低位置相差5米以上且局部換熱器流量占總流量10%以下； 步驟3，根據(jù)上述對(duì)換熱器劃分的結(jié)果，計(jì)算處于位置比較高的局部換熱器熱負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量； 步驟4，根據(jù)對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量及熱負(fù)荷選擇二次交換換熱器，并將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下； 步驟5，對(duì)原有管路進(jìn)行改造，斷開原循環(huán)水系統(tǒng)供至位置比較高的局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側(cè)，利用二次換熱器對(duì)閉冷水系統(tǒng)循環(huán)水進(jìn)行降溫，形成開式循環(huán)水系統(tǒng)； 步驟6，根據(jù)二次交換換熱器、局部換熱器及其供回水支管路計(jì)算阻力，確定閉式系統(tǒng)循環(huán)泵揚(yáng)程，并選擇合適的閉式系統(tǒng)循環(huán)泵，形成獨(dú)立的閉式系統(tǒng)； 步驟7，設(shè)計(jì)輔助的配套設(shè)備，包括閉冷水系統(tǒng)穩(wěn)壓系統(tǒng)，安裝閉冷泵及其電氣控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種降低冷卻循環(huán)水系統(tǒng)水泵能耗的方法，包括以下步驟統(tǒng)計(jì)循環(huán)水系統(tǒng)各水冷換熱器布置高度及要求循環(huán)水流量；將系統(tǒng)分為兩部分，一部分是處于一定高度以下的絕大部分換熱器，另外一部分是處于位置比較高的局部換熱器；根據(jù)對(duì)換熱器劃分的結(jié)果，計(jì)算局部換熱器熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量；根據(jù)對(duì)應(yīng)的循環(huán)水量及熱負(fù)荷選擇二次交換換熱器，并將二次換熱器布置在絕大部分換熱器最高位置以下；對(duì)原有管路進(jìn)行改造，斷開原循環(huán)水系統(tǒng)供至局部換熱器供水支管道，將原支管道供至二次交換換熱器冷水側(cè)；選擇合適的閉式系統(tǒng)循環(huán)泵，形成獨(dú)立的閉式系統(tǒng)。本發(fā)明用于將當(dāng)前冷卻循環(huán)水系統(tǒng)由單一開式系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開式與閉式相結(jié)合的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F25D1/02GK102798259SQ20121031917
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者林永輝, 陶冬生, 項(xiàng)成龍, 黃高嶺 申請(qǐng)人:浙江科維節(jié)能技術(shù)有限公司