水轮机在冷却塔技改中应用

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1、水轮机在冷却塔技改中应用【摘要】泰钢焦化公司为加强对节能、提高能效等低碳和零碳技术的推广应用，充分利用先进的节能技术，用水轮机替代电动机，使用循环水出口富余压头做动能替代电能驱动冷却塔风机旋转达到相同冷却效果，节约电能降低生产成本。【关键词】富余；能量；反击式水轮机；节能0前言循环水冷却塔是工业生产的重要冷却散热设备，广泛用于冶金、化工、发电等行业，在焦化行业多为逆流式钢筋混凝土冷却塔。循环水冷却塔是利用水和空气的接触通过蒸发作用来带走工业生产产生的热量，目前冷却塔所用的风机多是用电动机来驱动的，一年消耗的电能相当巨大。水轮机就是近几年来开发的利用富

2、余水压头的节能设备，利用富余水压头的能量带动风机旋转的方式使循环水降温冷却，省去了原来的驱动电机，达到了100%的节能目的。1循环冷却塔的原理为了排除生产设备或者是生产介质里所产生的热量，利用吸收热量后的温水与空气热交换的方式，跟水直接接触并冷却温水，同时可以循环使用的机器就是冷却塔。冷却塔的基本原理是利用水和空气的温度差，根据温水与冷空气的接触散热（显热）以及利用水自身的蒸发散（潜热）。其中依照显热冷却约为25%,蒸发散热的冷却塔约为75%O冷却塔设计及使用时需尽量考虑充分利用蒸发散热：水与空气热交换的有效面积要尽量大，水与空气热交换的时间要尽量延

3、长，同时水与空气热交换的表面需保持通风，从而可以达到高效散热的目的。当然还考虑漂水、能耗及成本等因素。影响冷却塔降温性能的主要因素有：1）循环水量：冷却塔的水流量。当循环水量太大时，会造成冷却塔阻力增大，减少冷却塔的通风量，降低汽水比,降低冷却塔的降温效果。2）风量：冷却塔的通风量。风量越多，汽水比大，散热效能越好。3）填料的性能：填料的容积散热系数大时，表明相同体积的填料的散热能力髙，该填料的热力性能好。4）冷却塔的结构：冷却塔结构的合理性直接影响冷却塔内气流的均匀性和整个塔的风阻，从而直接影响冷却塔的降温效果。2技改前的状况分析泰山焦化公司设计有

4、L85A型风机逆流式钢筋混凝土冷却塔三座，每台处理水量：3500m3/h进塔温度：40°C；出塔温度：32°CO风机风量：273X104/h全压：152pa风机转速:149rpmo每台电机功率160千瓦，消耗电能相当巨大；化产车间使用冷却水量大约占全部供水量的98%o化产车间共有换热塔6台，高度在25-35米之间。循环冷却塔布水器高18米。换热塔与冷却塔之间的落差达到7-17米。从循环供水泵出水管到冷却器布水器是一个密闭管道空间，循环供水泵的富余压头再加上7-17米的落差势能其中蕴含的能量数目是非常可观的。3水轮机技术的使用水轮机按工作原理可分为冲击

5、式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机工作原理：冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，有收缩喷嘴，能把水流能量转变为高速射流的动能，主要是动能的转换。反击式水轮机工作原理：反击式水轮机内的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的势能和动能均有改变，主要是势能的转换。对于冲击式水轮机而言，需尽可能减小管道面积以输出更多的能量。对所有的冲击式水轮机而言进水口处都有明显的变径（如图2）,也就相当于在管道上增加了一个阀门，多消耗了一部分能量。对于反击式水轮机而言，需尽可能增加势能以输出更多的能量。通过反击式水轮机的转轮来增加势能，满足输出功

6、率要求，没有管道变径（如图1）,不存在额外的能量损耗。对循环水系统而言，反击式水轮机髙效率的利用系统中的流量和扬程提供的势能比冲击式水轮机减小管道面积获得更高动能更可取。图1反击式混流水轮机图2冲击式水轮机根据冷却塔节能技改所应用工业循环水系统的特性，利用循环水系统富余能量驱动水轮机运转，在工业循环水中较小流量和较小压头的前提下，系统能量的有效利用是建立在水轮机高效率的基础上。在相同的流量和水头下，反击式混流水轮机比冲击式水轮机效率更高，可提供更大的轴功率和更高的转速。所以对循环供水系统而言，冲击式水轮机不可取。泰山焦化公司采用反击式水轮机对循环供水

7、系统进行改造。它是充分回收利用水循环系统中本身就有的多余的能量来推动水轮机，带动风扇转动的。每台换热塔在单位时间内的产生的热量是一定的，需要一定的水量把热量带走转移到空气中去，以满足生产需求。整个循环水系统中的水量很难被精确的计算出来。工程设计流量时，为了安全生产及其它各方面的因素考虑在满足最大需求水量的基础上加至少10%-20%的余量来确定水泵的流量。在整个循环水系统中，每段水管、弯头都有一定的阻力,换热塔的位置高低、换热部件的阻力、及压力要求都会在系统中产生阻力，这些阻力也不能很精确的计算出来。工程设计计算的阻力值只是一个大概的数据，根据这个数值

8、在确定水泵的扬程时，考虑更安全的满足生产需求，就在满足所计算出的阻力数值的基础上至少加10%-20%的余量来