CN102798259B - 一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法，包括以下步骤：统计循环水系统各水冷换热器布置高度及要求循环水流量；将系统分为两部分，一部分是处于一定高度以下的绝大部分换热器，另外一部分是处于位置比较高的局部换热器；根据对换热器划分的结果，计算局部换热器热负荷对应的循环水量；根据对应的循环水量及热负荷选择二次交换换热器，并将二次换热器布置在绝大部分换热器最高位置以下；对原有管路进行改造，断开原循环水系统供至局部换热器供水支管道，将原支管道供至二次交换换热器冷水侧；选择合适的闭式系统循环泵，形成独立的闭式系统。本发明用于将当前冷却循环水系统由单一开式系统设计为开式与闭式相结合的系统。
Description
技术领域
本发明属于冷却循环水系统优化节能技术领域，特别地涉及一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法。
背景技术
冷却循环水系统广泛应用于钢铁、石油加工、化工、热电等各个生产领域，尤其是化工行业，各水冷换热器布置位置高低不一，根据对现有化工工艺装置了解，一套系统中绝大部分换热器布置位置在20m以下，小部分换热器布置较高，达到30m以上。冷却循环水系统作为工艺生产过程中一项重要的配套设施，通过循环水泵将冷却水输送至各换热器换热冷却，冷却后的循环水经管路输送到冷却塔散热冷却，形成一套开式的冷却循环水系统。设计时按照最不利情况确定水泵额定参数，其中额定流量按照系统最大热负荷、环境温度最高状态设计；额定扬程按照循环水系统能够满足最不利点进行设计。水泵所需要的能耗与水泵扬程一次方成正比，因此，往往造成为了满足最不利点(最高点)供水压力要求而大幅提高泵站整体供水压力，直接导致泵站设计能耗大幅度地上升，同时，也造成低区换热器换热供水压力明显浪费的现象。
因此，针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研究，以提供一种节能的设计方法，实现冷却循环水系统水泵的能耗降低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法，用于将当前冷却循环水系统由单一开式系统设计为开式与闭式相结合的系统，降低能耗。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法，包括以下步骤：
步骤1，统计循环水系统各水冷换热器布置高度及要求循环水流量；
步骤2，按照各水冷换热器布置高度关系，将系统分为两部分，一部分是处于一定高度以下的绝大部分换热器，另外一部分是处于位置比较高的局部换热器，其中要求绝大部分换热量最高位置与局部换热器最低位置相差5米以上且局部换热器流量占总流量10％以下；
步骤3，根据上述对换热器划分的结果，计算处于位置比较高的局部换热器热负荷所对应的循环水量；
步骤4，根据对应的循环水量及热负荷选择二次交换换热器，并将二次换热器布置在绝大部分换热器最高位置以下；
步骤5，对原有管路进行改造，断开原循环水系统供至位置比较高的局部换热器供水支管道，将原支管道供至二次交换换热器冷水侧，利用二次换热器对闭冷水系统循环水进行降温，形成开式循环水系统；
步骤6，根据二次交换换热器、局部换热器及其供回水支管路计算阻力，确定闭式系统循环泵扬程，并选择合适的闭式系统循环泵，形成独立的闭式系统；
步骤7，设计辅助的配套设备，包括闭冷水系统稳压系统，安装闭冷泵及其电气控制系统。
与现有技术相比，本发明将当前冷却循环水系统由单一开式系统设计为开式与闭式相结合的系统。开式系统是满足绝大部分低区换热器供水压力要求的一次循环水系统，绝大部分换热器要求压力不高，可以有效降低循环水泵所需要的扬程，有效降低循环水泵站能耗需求。闭式系统是处于位置比较高的局部换热器单独形成一个封闭的循环水系统，通过新增加的二次换热器与开式一次水对封闭循环水进行热交换降温，虽然闭式循环水系统供应换热器位置比较高，但由于换热器回水能够有效提供给闭式循环水泵进口很高压力，闭式循环水泵扬程只需要克服管路阻力即可，与现有局部增压方式相比，能耗更低。
附图说明
图1为本发明实施例的降低冷却循环水系统水泵能耗的方法的流程图；
图2为本发明实施例的降低冷却循环水系统水泵能耗的应用实例结构图；
图1中，1为闭式系统稳压罐，2为闭式系统循环水泵，3为二次换热器，4为精馏塔塔顶冷凝器，5为初馏塔塔顶冷凝器，6为开式系统循环泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参考图1，所示为本发明实施例的降低冷却循环水系统水泵能耗的方法的流程图，包括以下步骤：
S01，统计循环水系统各水冷换热器布置高度及要求循环水流量；
S02，按照各水冷换热器布置高度关系，将系统分为两部分，一部分是处于一定高度以下的绝大部分换热器，另外一部分是处于位置比较高的局部换热器，其中要求绝大部分换热量最高位置与局部换热器最低位置相差5米以上且局部换热器流量占总流量10％以下；
S03，根据上述对换热器划分的结果，计算处于位置比较高的局部换热器热负荷所对应的循环水量；
S04，根据对应的循环水量及热负荷选择二次交换换热器，并将二次换热器布置在绝大部分换热器最高位置以下；
S05，对原有管路进行改造，断开原循环水系统供至位置比较高的局部换热器供水支管道，将原支管道供至二次交换换热器冷水侧，利用二次换热器对闭冷水系统循环水进行降温；
S06，根据二次交换换热器、局部换热器及其供回水支管路计算阻力，确定闭式系统循环泵扬程，并选择合适的闭式系统循环泵；
S07，设计辅助的配套设备，包括闭冷水系统稳压系统，闭冷泵及其电气控制系统。
通过以上技术方案，降低开式系统供水至最高位置换热器的高度后，可以降低开式循环水泵供水扬程，对原开式供水泵进行更换，达到降低能耗的目的。
为了使本发明一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法及优点更加清楚明白，以下结合附图2及江苏某苯胺生产装置，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体应用实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
江苏某苯胺生产装置年产3万吨苯胺、5万吨硝基苯，生产装置中精馏塔塔顶冷凝器(供水支管DN65)位于高31.5m处，初馏塔塔顶冷凝器(供水支管DN100)位于高25m处，其他各换热器均布置在高度17.3m以下。系统设计要求总水量为1600t/h，正常运行2台循环水泵(单台泵额定流量为800t/h)。
因系统最高供水点为31.5m，通过回水阀门调节，使供水总管压力维持在0.38MPa，计算扬程为38m，供应总流量达到额定设计要求，为1600t/h。根据现场测量，2台循环泵运行功率分别为124.5kW、131.5kW。
利用该发明所述方法，降低循环水系统水泵能耗按照以下步骤进行：
1、根据系统换热器布置高度，将系统分为两部分，其中一部分为高度31.5m的精馏塔塔顶冷凝器4、25m的初馏塔塔顶冷凝器5，另外一部分为17.3m以下的绝大部分换热器，并使高区换热器按照闭式供水系统进行冷却，低区换热器按照开式供水系统进行冷却，同时，利用开式水系统对闭式水系统进行降温。
2、根据高区两组换热器型号规格及配置管径，计算高区换热器需水量并保留一定富裕量后，需水量为22+53＝75t/h
3、根据塔顶冷凝器热负荷值，选择板式换热器，换热面积为1.2平米，其额定内阻为8m；
4、根据管道压力计算公式计算闭式循环水系统管道沿程阻力损失为1.7m，根据塔顶冷凝器额定参数，确定塔顶冷凝器标准内阻为6m，则闭式循环水系统总阻力为6+1.7+8＝15.7m，闭式循环水泵扬程按照1.15×15.7＝18m；
6、选择闭式系统循环水泵2，参数为75t/h，18m，82％，5kW；
7、断开原开式系统向两台塔顶冷凝器供水管道及回水管道，改为开式系统直接供应至二次换热器3冷水侧进口，经二次换热器3后，回水回至开式系统回水管道；
8、安装闭式系统循环水泵2，供水至二次换热器3热侧进水口，热侧回水口截至2台塔顶冷凝器进口，闭式循环水经塔顶冷凝器换热后，再回至闭式系统循环泵进口，如此循环往复。为了维持闭式循环水系统压力，在闭式循环水泵进口处安装一套稳压补水装置，包括闭冷水系统稳压罐1，闭冷泵及其电气控制系统；
9、因开式循环水系统供应最高点由原来31.5m下降至17.3m，供水总管压力也可以同等幅度下调，下调幅度为14.2m，则系统改造后，开式循环水泵6实际需要扬程为38-14.2＝23.8m，水泵扬程按照1.1×23.8＝26m；
10、选择高效的开式循环水泵2台替换原来2台循环泵，参数为800t/h，26m，86％，73kW。
通过以上系统调整及设备改造，节电效果如下：
节能前循环水耗电总功率：124.5+131.5＝256kW；
节能后包括闭式循环泵在内循环水耗电总功率：2×73+5＝151kW；
小时节电量：256-151＝105度/小时，节电率为41％。
该系统年运行300天，每天运行24小时，则年节电量为：
105×24×300＝756000度/年，节电效果非常显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种降低冷却循环水系统水泵能耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，统计循环水系统各水冷换热器布置高度及要求循环水流量；
步骤2，按照各水冷换热器布置高度关系，将系统分为两部分，一部分是处于一定高度以下的绝大部分换热器，另外一部分是处于位置比较高的局部换热器，其中要求绝大部分换热器最高位置与局部换热器最低位置相差5米以上且局部换热器流量占总流量10%以下；
步骤3，根据上述对换热器划分的结果，计算处于位置比较高的局部换热器热负荷所对应的循环水量；
步骤4，根据对应的循环水量及热负荷选择二次换热器，并将二次换热器布置在绝大部分换热器最高位置以下；
步骤5，对原有管路进行改造，断开原循环水系统供至位置比较高的局部换热器供水支管道，将原支管道供至二次换热器冷水侧，利用二次换热器对闭式系统循环水进行降温，形成开式循环水系统；
步骤6，根据二次换热器、局部换热器及其供回水支管路计算阻力，确定闭式系统循环泵扬程，并选择合适的闭式系统循环泵，形成独立的闭式系统；
步骤7，设计辅助的配套设备，包括闭式系统稳压系统，安装闭冷泵及其电气控制系统。
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