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剖析循环冷却水系统节能方案

导读: 从能量守恒定律出发,分析了循环冷却水系统各构成单元的能量转化过程。以降低循环冷却水系统运行能耗为目标,剖析了可采用的三种节能技术。结合钢铁生产工艺中的循环冷却水系统现场,通过数据采集、运行状况诊断、技术方案设计及节能评估,完整阐述了循环冷却水系统节能方案实践过程。

  1、前言

  钢铁工业是国民经济的重要基础产业,包括从采矿、选矿、烧结(球团)、焦化、炼铁、炼钢、轧钢,直到金属制品及辅料等生产工序。为推动钢铁工业转型升级,走中国特色的新型工业化道路,工业和信息化部印发《钢铁工业“十二五”发展规划》,规划明确指出要深入推进钢铁工业节能减排。在钢铁工业链上各生产工序中,工业冷却水的循环使用非常普遍。循环冷却水系统是工艺生产主线的生命保障线,对于生产正常运行及设备安全运转起着至关重要的作用。因此,有必要对循环冷却水系统的节能技术进行分析,促进系统安全、节能运行。中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司以为客户提供“用能设备的全生命周期服务”的理念,提供包括工业炉及钢铁全流程中终端用能设备的节能技术服务。

  2、循环冷却水系统能量使用

  2.1循环冷却水系统构成

  循环冷却水系统依据系统输送介质不同,有密闭式和敞开式两种系统。以较常用的敞开式系统为例,包括电源装置、传动系统、循环水泵组、管网、换热装置、冷却塔等,其系统构成如图1所示。其中电源装置提供了整个系统的能源供给,如机械输送设备、传动控制系统及自动化控制系统等;自动化控制系统包括电气自动化(如变频调速控制)及仪表自动化(如管网上流量调节阀);冷却塔通常有风机及驱动电机等子设备;冷却水使用设备包括在广义的循环系统管网中,没有分别列出。

  图1典型循环冷却水系统示意图

  2.2系统能量输入与转化

  电能输入。如图1中的电源装置,通过工厂电网将电能输入到循环冷却水系统。水泵配用的电机、风机配用电机、以及系统中自动化控制设备均需输入电能来保证设备运行与运转。能量转化。由电机驱动循环水水泵,电机将电能转化为水泵的动能,进而通过水泵转换为循环水的动能;电机将电能转化为冷却塔上风机的动能,进而通过风机转换为冷却风的动能;控制阀通过电、气驱动,实现自动化系统对水压、流量及冷却温度的自动调节。

  2.3系统能量消耗

  依据能量守恒,循环冷却水系统中能量消耗是在能量的转移与转化过程中的损耗。如循环水系统中的电机、水泵和风机等实现了电能、机械能及动能的能量转化;连接器(机械接手及变速齿轮)、换热器等完成了能量的传递与转移。能量在转移与转化的过程中不可避免发生能量的损耗,因此,要提高循环冷却水系统的运行效率,就要从系统对能量使用的各设备的运行效率进行优化提升。

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