關于循環(huán)水流體系統(tǒng)中糾偏節(jié)能的應用研究_分析
2016-04-19 13:35:25 安裝信息網(wǎng)
論文摘要：對南通寶鋼鋼鐵有限公司3#電爐除塵煙道水系統(tǒng)進行改造，解決原運行狀態(tài)下水泵電機過流、用戶端冷卻效果差以及能耗高等問題。從而起到將本增效的作用。
論文關鍵詞：水系統(tǒng),節(jié)能,分析,改進
1.概述
南通寶鋼鋼鐵有限公司煉鋼廠3#電爐除塵煙道管壁冷卻供水系統(tǒng)原設計由3臺水泵機組組成，兩用一備。其中一臺水泵配備ABB變頻控制器。該系統(tǒng)在2008年投入使用后一直存在水泵電機過流（有變頻器使用的電機不過流）的現(xiàn)象，為了保證水泵電機電流在額定范圍以內，必須將三臺水泵全部投運，并且將回冷卻塔的上塔閥門設置在30%開度，才能保證爐前冷卻管壁設備有較好的冷卻效果（保證電機不過載），這樣不僅浪費電能，水壓波動也比較大。
2、3#電爐除塵冷卻水的工藝流程及參數(shù)
3#電爐除塵煙道管壁冷卻水系統(tǒng)，從爐口至末端為八段冷卻，每段約為7-8米。設計每段冷卻水需求量分別為（從爐口至末端依次順序）:400m3/h(分兩節(jié)）、80m3/h、120m3/h、115m3/h、85m3/h、75m3/h、65m3/h、60m3/h，合計約為1000m3/h。其中靠近爐口的兩節(jié)200m3/h流量最為重要，冷卻管壁冷卻水量和溫度直接影響爐口冷卻管壁的使用壽命。各支管供水管徑除了200m3/h為DN200外，其他支管的管徑均為DN150，最高用水點高約12米。
該系統(tǒng)設計供水溫度不高于35℃，出水溫度不高于50℃，溫差15℃。
與之配套的水泵機房位于地下層約-2.6米。水泵設計型號：KDW200/510-132/4冷卻水泵3臺，供水壓力為0.8MPa，流量400m3/h，電機功率132Kw。
供水母管及回水母管管徑均為DN450，冷卻水經(jīng)爐前除塵煙道管壁冷卻后回到水泵房組合冷卻塔，回冷卻塔設有兩路回水管，每路冷卻水管設有1只DN300的閥門來調整控制冷卻水的回水水量。
系統(tǒng)設計總流量為：800m3/h、壓力0.8MPa。
3.運行狀況
2008年投運以后設計與實際運行的差距比較大。
以兩用一備的方式運行水泵電機電流嚴重超載，只能將兩只冷卻塔回水閥門調整至15％開度才能保證電機不過流，這樣運行總管壓力能夠保證0.7MPa、總管流量約800m3/h左右。以這樣的運行方式使用一個多月后，煉鋼廠反應靠近爐口的冷卻管壁有泄漏，并且冷卻管壁外部的溫度在55-65℃，超出設計范圍�？拷鼱t口的兩節(jié)關鍵的冷卻管壁水流量只有150m3/h。要臨時解決這一問題，只有增開第三臺水泵，三臺水泵全部投運后，將兩只冷卻塔回水閥門調整到30％開度，儀表顯示供水總流量為1000m3/h,、壓力0.75MPa，靠近爐口的兩節(jié)關鍵的冷卻管壁水流量達到設計值200m3/h，溫度在40-45℃正常范圍內。三臺水泵同時投運無備用泵，一但某一臺水泵出現(xiàn)故障將影響除塵煙道爐口冷卻管壁的安全運行和使用壽命，并且這種方式運行也相應增加了費用。經(jīng)跟蹤三臺水泵的運行電流分別為：226A、222A、166A（變頻水泵）。
4.原因分析
為了解決現(xiàn)場問題，2009年與陜西華邦建設工程有限公司聯(lián)系，專門針對3#電爐除塵煙道循環(huán)水系統(tǒng)問題進行檢測和研究，經(jīng)分析認為該循環(huán)水系統(tǒng)主要存在以下幾個問題：（1）整個水系統(tǒng)的供水管道壓力是靠調整冷卻塔回水閥門開度來積累起來的（也叫憋壓），且只有調整冷卻回水閥門才能保證水泵電機不過流，此種調節(jié)方法存在極大的能耗損失；（2）該系統(tǒng)水泵的設計選型與整個水系統(tǒng)并不匹配；（3）該水系統(tǒng)存在大量能耗浪費的現(xiàn)象，也就是說有很大的節(jié)能空間。（4）只要保證爐前冷卻管壁的冷卻水流量，壓力不是關鍵的指標，因為除塵管壁的溫度靠的是水流量帶走熱能，而不是靠管道壓力，可以適當將壓力下調，減少能耗浪費。
5.制定對策及實施
針對以上問題結合該系統(tǒng)管路流體力學特性設計并制定了改造方案：（1）通過分析系統(tǒng)存在的弊端，并按最佳運行工況參數(shù)重新選型，將原處于不利工況、低效率的三臺水泵更換成三臺FCH高效節(jié)能泵（以合同能源管理辦法實施）。新型水泵單臺流量：450m3/h、壓力：0.35MPa、電機功率：90Kw。（2）重新確認冷卻塔回水閥門，在新安裝水泵后正常運行要保證閥門全開。（3）調整靠近爐口的兩節(jié)冷卻管壁閥門開度，以及其他冷卻管壁的冷卻水進口閥門開度，讓其流量達到設計標準，保證運行時管壁溫度在45℃以下。
新泵在2009年安裝后對整個系統(tǒng)進行了調試，運行模式改為兩用一備并作以下調整：回冷卻塔的兩只閥門全開、保證最靠近爐口的兩節(jié)煙道管壁冷卻水流量在200m3/h以上，適當調整其他冷卻管壁的冷卻水量，最靠近爐口冷卻管壁的溫度保持在40-45℃。經(jīng)過跟蹤新泵投運后水泵電流為：102A、135A，母管壓力：0.32MPa、總流量：910m3/h。
6.節(jié)能效果效果評價
改造后水泵節(jié)能效果十分明顯，節(jié)電率達63％，運行數(shù)月后煉鋼爐前冷卻管壁沒有發(fā)生異常，管壁的溫度也正常范圍以內。
改造前和改造后水泵能耗對比。
7.結語
通過這次應用實踐證明在循環(huán)水系統(tǒng)中存在很多因設計與實際運行之間的差距，存在很大的節(jié)能空間，當今國家推廣節(jié)能降耗項目，此種模式是給排水行業(yè)系統(tǒng)中頗值得推廣和使用的新科技技術。
[參考文獻]：[1]錢平.鋼鐵工業(yè)給排水設計手冊，北京：冶金工業(yè)出版社.2000
論文關鍵詞：水系統(tǒng),節(jié)能,分析,改進
1.概述
南通寶鋼鋼鐵有限公司煉鋼廠3#電爐除塵煙道管壁冷卻供水系統(tǒng)原設計由3臺水泵機組組成，兩用一備。其中一臺水泵配備ABB變頻控制器。該系統(tǒng)在2008年投入使用后一直存在水泵電機過流（有變頻器使用的電機不過流）的現(xiàn)象，為了保證水泵電機電流在額定范圍以內，必須將三臺水泵全部投運，并且將回冷卻塔的上塔閥門設置在30%開度，才能保證爐前冷卻管壁設備有較好的冷卻效果（保證電機不過載），這樣不僅浪費電能，水壓波動也比較大。
2、3#電爐除塵冷卻水的工藝流程及參數(shù)
3#電爐除塵煙道管壁冷卻水系統(tǒng)，從爐口至末端為八段冷卻，每段約為7-8米。設計每段冷卻水需求量分別為（從爐口至末端依次順序）:400m3/h(分兩節(jié)）、80m3/h、120m3/h、115m3/h、85m3/h、75m3/h、65m3/h、60m3/h，合計約為1000m3/h。其中靠近爐口的兩節(jié)200m3/h流量最為重要，冷卻管壁冷卻水量和溫度直接影響爐口冷卻管壁的使用壽命。各支管供水管徑除了200m3/h為DN200外，其他支管的管徑均為DN150，最高用水點高約12米。
該系統(tǒng)設計供水溫度不高于35℃，出水溫度不高于50℃，溫差15℃。
與之配套的水泵機房位于地下層約-2.6米。水泵設計型號：KDW200/510-132/4冷卻水泵3臺，供水壓力為0.8MPa，流量400m3/h，電機功率132Kw。
供水母管及回水母管管徑均為DN450，冷卻水經(jīng)爐前除塵煙道管壁冷卻后回到水泵房組合冷卻塔，回冷卻塔設有兩路回水管，每路冷卻水管設有1只DN300的閥門來調整控制冷卻水的回水水量。
系統(tǒng)設計總流量為：800m3/h、壓力0.8MPa。
3.運行狀況
2008年投運以后設計與實際運行的差距比較大。
以兩用一備的方式運行水泵電機電流嚴重超載，只能將兩只冷卻塔回水閥門調整至15％開度才能保證電機不過流，這樣運行總管壓力能夠保證0.7MPa、總管流量約800m3/h左右。以這樣的運行方式使用一個多月后，煉鋼廠反應靠近爐口的冷卻管壁有泄漏，并且冷卻管壁外部的溫度在55-65℃，超出設計范圍�？拷鼱t口的兩節(jié)關鍵的冷卻管壁水流量只有150m3/h。要臨時解決這一問題，只有增開第三臺水泵，三臺水泵全部投運后，將兩只冷卻塔回水閥門調整到30％開度，儀表顯示供水總流量為1000m3/h,、壓力0.75MPa，靠近爐口的兩節(jié)關鍵的冷卻管壁水流量達到設計值200m3/h，溫度在40-45℃正常范圍內。三臺水泵同時投運無備用泵，一但某一臺水泵出現(xiàn)故障將影響除塵煙道爐口冷卻管壁的安全運行和使用壽命，并且這種方式運行也相應增加了費用。經(jīng)跟蹤三臺水泵的運行電流分別為：226A、222A、166A（變頻水泵）。
4.原因分析
為了解決現(xiàn)場問題，2009年與陜西華邦建設工程有限公司聯(lián)系，專門針對3#電爐除塵煙道循環(huán)水系統(tǒng)問題進行檢測和研究，經(jīng)分析認為該循環(huán)水系統(tǒng)主要存在以下幾個問題：（1）整個水系統(tǒng)的供水管道壓力是靠調整冷卻塔回水閥門開度來積累起來的（也叫憋壓），且只有調整冷卻回水閥門才能保證水泵電機不過流，此種調節(jié)方法存在極大的能耗損失；（2）該系統(tǒng)水泵的設計選型與整個水系統(tǒng)并不匹配；（3）該水系統(tǒng)存在大量能耗浪費的現(xiàn)象，也就是說有很大的節(jié)能空間。（4）只要保證爐前冷卻管壁的冷卻水流量，壓力不是關鍵的指標，因為除塵管壁的溫度靠的是水流量帶走熱能，而不是靠管道壓力，可以適當將壓力下調，減少能耗浪費。
5.制定對策及實施
針對以上問題結合該系統(tǒng)管路流體力學特性設計并制定了改造方案：（1）通過分析系統(tǒng)存在的弊端，并按最佳運行工況參數(shù)重新選型，將原處于不利工況、低效率的三臺水泵更換成三臺FCH高效節(jié)能泵（以合同能源管理辦法實施）。新型水泵單臺流量：450m3/h、壓力：0.35MPa、電機功率：90Kw。（2）重新確認冷卻塔回水閥門，在新安裝水泵后正常運行要保證閥門全開。（3）調整靠近爐口的兩節(jié)冷卻管壁閥門開度，以及其他冷卻管壁的冷卻水進口閥門開度，讓其流量達到設計標準，保證運行時管壁溫度在45℃以下。
新泵在2009年安裝后對整個系統(tǒng)進行了調試，運行模式改為兩用一備并作以下調整：回冷卻塔的兩只閥門全開、保證最靠近爐口的兩節(jié)煙道管壁冷卻水流量在200m3/h以上，適當調整其他冷卻管壁的冷卻水量，最靠近爐口冷卻管壁的溫度保持在40-45℃。經(jīng)過跟蹤新泵投運后水泵電流為：102A、135A，母管壓力：0.32MPa、總流量：910m3/h。
6.節(jié)能效果效果評價
改造后水泵節(jié)能效果十分明顯，節(jié)電率達63％，運行數(shù)月后煉鋼爐前冷卻管壁沒有發(fā)生異常，管壁的溫度也正常范圍以內。
改造前和改造后水泵能耗對比。
|
序號 |
改造前 |
改造后 |
節(jié)電率 |
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|
電機功率 |
實際運行功率 |
總功率 |
電機功率 |
實際運行功率 |
總功率 |
||
|
1#機組 |
132Kw |
226A |
614A |
90Kw |
135A |
237A |
63% |
|
2#機組 |
132Kw |
222A |
90Kw |
|
|||
|
3#機組 |
132Kw |
166A |
90Kw |
102A |
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7.結語
通過這次應用實踐證明在循環(huán)水系統(tǒng)中存在很多因設計與實際運行之間的差距，存在很大的節(jié)能空間，當今國家推廣節(jié)能降耗項目，此種模式是給排水行業(yè)系統(tǒng)中頗值得推廣和使用的新科技技術。
[參考文獻]：[1]錢平.鋼鐵工業(yè)給排水設計手冊，北京：冶金工業(yè)出版社.2000
關鍵字：水利,北京
