浅谈水轮机在循环冷却塔上的应用.pdf

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1、浅谈水轮机在循环冷却塔上的应用孙艳杰(中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯分公司，内蒙古鄂尔多斯017209)摘要：目前国内循环冷却水系统配备的机械通风冷却塔其风枳酱遍采用电机驱动，用电量较大；而采用水泵提供的循环水经过水轮嘲．并带动其旋转，经过改造舌冷却塔的节电量能够达到100％。关键词：水轮机；循环冷却塔；节能冷却塔散热系统的循环水是由冷却泵根据系统要求以特定的水压、水流量送至冷却塔内进行热交换的，因此进塔后的水流及余压，可以充分利用。完成送达冷却塔的冷却循环水按照一定的压力、流量流过水轮机组，从而使其获得

2、输出功率，并驱动风机散热，完全省去风机电机，达到100％免除凤机电能的目的。使用水轮机的冷却塔系统故障点少，以一台水轮机代替电机、减速器和传动部分，可以实现长周期无故障运行，能节省大量的维护和更换冷却塔的电机和减速器配件的费用和人力，便于工况的调节。1空分装置循环水系统冷却塔装置的概况二循环水场是为空分制氧(109、110)单元提供循环冷却水，总供水能力正常9000m3／h，最大9625m3／h，共设7台泵，安装4台，预留3台。采用钢筋混凝土结构逆流式冷却塔3间，成一组布置，单间处理能力为4100m3／h，即

3、一期冷却塔冷却能力为12300m3／h，并预留二间塔位置，远期能力达20500m3／h。空分装置在化工企业来讲是个高耗毹装置，尤其是循环水量的使用更是一项不小的开销，那么现有的循环水系统冷却塔风机进行状况实现节能减排降本增效可以说是没有什么潜力可挖，但是如果在现有的冷却塔凤机电机加减速机传动改为水轮机形式，效果就很显著了。2冷却塔的工作原理冷却塔是个容器，利用这个容器内水和空气的接触，通过蒸发作用来散去工业生产或制冷空调中产生的废热。其基本原理是低温、干燥(低焓值)的空气经过风机的抽动，自进风网处进入冷却塔内

4、；饱和蒸汽分压力大的高温水分子向压力低的空气流动，湿热(高焓值)的水自布水系统洒入塔内。当水滴和空气接触时，一方面由于空气与水的直接传热，另一方面由于水蒸汽表面和空气之间存在压力差，在压力的作用下产生蒸发现象，带走蒸发潜热，将水中的热量带走即蒸发传热，从而达到降温之目的。3电动风机冷却塔特点目前国内循环冷却水系统配备的机械通风冷却塔其风机普遍采用电机驱动。循环冷却水进入冷却塔顶部，经冷却塔的配水系统均匀分布之后，在冷却塔内白上而下进行气水热换、蒸发降温。电动风机冷却塔技术是一种非常成熟的技术，目前绝大多数正在

5、运行的和新建的冷却塔都采用该技术来实现冷却塔内的气体流动。一般冷却塔风机年运行时数8000小时，传统电机驱动的冷却塔风机的用电量巨大。据统计，我国目前国内机械通风式冷却塔总循环水量超过22亿吨，仅风机电机的电耗每年近8000亿度。按存量传统塔50％可实施改造估算，每年节电4000亿度，相当于每年节煤1．4亿吨，每年碳排放量减少3．7亿吨。4冷却塔风机节能原理水轮机是将水的动能或势能转化成旋转机械能的原动机，是水力发电的主要设备之一，在水资源丰富的地区得到了广泛的应用。利用循环水系统中富余能量来推动水轮机转动，

6、由此带动风机旋转，一样能够达到冷却水的目的。理论上，水轮机的输出功率只有达到或超过所带动风机的轴功率才能满足冷却要求，在达到水轮机设计额定流量时，水轮机的转速能达到原来风机的转速；在流量小于水轮机设计额定流量时，风量相应减少，气水比依然恒定，依然可满足降温要求。把循环水系统浪费的富余能量利用起来，用水轮机替代原来的电机及传动系统是项目改造的技术要点。现有循环冷却水系统里的富余能量的来源主要是三大部分：设计余量、势能、水泵的自身调节能力。此三部分足以带动水轮机做功，此外还有二部分；一是循环水中存在的动能，二是阀

7、门开启是否到位。目前冷却塔改造所用的水轮机技术已经日臻成熟，已经在近千家各类生产企业中得到了应用，范围涵盖钢铁冶金、石油化工、纺织加工等行业。5冷却塔节能改造经济效果计算5．1风机电机能耗计算每台风机电机实际运行电流约为18。67A，每年使用时间310天，每天24小时，电价按0．4元／度，则得：实际消耗功率为：1．732X18．67A×6kVX0．85=164．916(kW)年总用电量为：164．916kWx310天x24，J、时=1236975《kWh)，年节电费用：1236975kWhX0．4元／kWh=

8、49．079万元。5．2电机和减速箱日常管理和维修保养成本费根据电机风机冷却塔的日常管理和维修保养成本2万元／台／年计。年维护保养费为：2万元／台／年×1台=2万元／年5．3年节省的总费用49．079万元+2万元=51．079万元6水轮机的操作更加便捷，故障率大大降低，运行工况对比更加稳定电动机驱动的风机带有减速机装置，减速机的转动部件较多，相对来讲易磨损的部件也相应增多，会增加维护费用，并且减速机