循环水流体系统中纠偏节能的应用_分析

　 1.概述
　　南通宝钢钢铁有限公司炼钢厂3#电炉除尘烟道管壁冷却供水系统原设计由3台水泵机组组成，两用一备。其中一台水泵配备ABB变频控制器。该系统在2008年投入使用后一直存在水泵电机过流（有变频器使用的电机不过流）的现象，为了保证水泵电机电流在额定范围以内，必须将三台水泵全部投运，并且将回冷却塔的上塔阀门设置在30%开度，才能保证炉前冷却管壁设备有较好的冷却效果（保证电机不过载），这样不仅浪费电能，水压波动也比较大。
　
　2、3#电炉除尘冷却水的工艺流程及参数
　　3#电炉除尘烟道管壁冷却水系统，从炉口至末端为八段冷却，每段约为7-8米。设计每段冷却水需求量分别为（从炉口至末端依次顺序）:400m3/h(分两节）、80m3/h、120m3/h、115m3/h、85m3/h、75m3/h、65m3/h、60m3/h，合计约为1000m3/h。其中靠近炉口的两节200m3/h流量最为重要，冷却管壁冷却水量和温度直接影响炉口冷却管壁的使用寿命。各支管供水管径除了200m3/h为DN200外，其他支管的管径均为DN150，最高用水点高约12米。
　　该系统设计供水温度不高于35℃，出水温度不高于50℃，温差15℃。
　　与之配套的水泵机房位于地下层约-2.6米。水泵设计型号：KDW200/510-132/4冷却水泵3台，供水压力为0.8MPa，流量400m3/h，电机功率132Kw。
　　供水母管及回水母管管径均为DN450，冷却水经炉前除尘烟道管壁冷却后回到水泵房组合冷却塔，回冷却塔设有两路回水管，每路冷却水管设有1只DN300的阀门来调整控制冷却水的回水水量。
　　系统设计总流量为：800m3/h、压力0.8MPa。
　　
　　
3.运行状况
　　2008年投运以后设计与实际运行的差距比较大。
　　以两用一备的方式运行水泵电机电流严重超载，只能将两只冷却塔回水阀门调整至15％开度才能保证电机不过流，这样运行总管压力能够保证0.7MPa、总管流量约800m3/h左右。以这样的运行方式使用一个多月后，炼钢厂反应靠近炉口的冷却管壁有泄漏，并且冷却管壁外部的温度在55-65℃，超出设计范围。靠近炉口的两节关键的冷却管壁水流量只有150m3/h。要临时解决这一问题，只有增开第三台水泵，三台水泵全部投运后，将两只冷却塔回水阀门调整到30％开度，仪表显示供水总流量为1000m3/h,、压力0.75MPa，靠近炉口的两节关键的冷却管壁水流量达到设计值200m3/h，温度在40-45℃正常范围内。三台水泵同时投运无备用泵，一但某一台水泵出现故障将影响除尘烟道炉口冷却管壁的安全运行和使用寿命，并且这种方式运行也相应增加了费用。经跟踪三台水泵的运行电流分别为：226A、222A、166A（变频水泵）。

　　4.原因分析
　　为了解决现场问题，2009年与陕西华邦建设工程有限公司联系，专门针对3#电炉除尘烟道循环水系统问题进行检测和研究，经分析认为该循环水系统主要存在以下几个问题：（1）整个水系统的供水管道压力是靠调整冷却塔回水阀门开度来积累起来的（也叫憋压），且只有调整冷却回水阀门才能保证水泵电机不过流，此种调节方法存在极大的能耗损失；（2）该系统水泵的设计选型与整个水系统并不匹配；（3）该水系统存在大量能耗浪费的现象，也就是说有很大的节能空间。（4）只要保证炉前冷却管壁的冷却水流量，压力不是关键的指标，因为除尘管壁的温度靠的是水流量带走热能，而不是靠管道压力，可以适当将压力下调，减少能耗浪费。
　
　5.制定对策及实施
　　针对以上问题结合该系统管路流体力学特性设计并制定了改造方案：（1）通过分析系统存在的弊端，并按最佳运行工况参数重新选型，将原处于不利工况、低效率的三台水泵更换成三台FCH高效节能泵（以合同能源管理办法实施）。新型水泵单台流量：450m3/h、压力：0.35MPa、电机功率：90Kw。（2）重新确认冷却塔回水阀门，在新安装水泵后正常运行要保证阀门全开。（3）调整靠近炉口的两节冷却管壁阀门开度，以及其他冷却管壁的冷却水进口阀门开度，让其流量达到设计标准，保证运行时管壁温度在45℃以下。
　　新泵在2009年安装后对整个系统进行了调试，运行模式改为两用一备并作以下调整：回冷却塔的两只阀门全开、保证最靠近炉口的两节烟道管壁冷却水流量在200m3/h以上，适当调整其他冷却管壁的冷却水量，最靠近炉口冷却管壁的温度保持在40-45℃。经过跟踪新泵投运后水泵电流为：102A、135A，母管压力：0.32MPa、总流量：910m3/h。
　
　6.节能效果效果评价
　　改造后水泵节能效果十分明显，节电率达63％，运行数月后炼钢炉前冷却管壁没有发生异常，管壁的温度也正常范围以内。
　　改造前和改造后水泵能耗对比。
　　

序号	改造前	改造后	节电率
电机功率	实际运行功率	总功率	电机功率	实际运行功率	总功率
1#机组	132Kw	226A	614A	90Kw	135A	237A	63%
2#机组	132Kw	222A	90Kw
3#机组	132Kw	166A	90Kw	102A

　　7.结语
　　通过这次应用实践证明在循环水系统中存在很多因设计与实际运行之间的差距，存在很大的节能空间，当今国家推广节能降耗项目，此种模式是给排水行业系统中颇值得推广和使用的新科技技术。