1.概述
水動(dòng)能冷卻塔是一種新型的節(jié)能環(huán)保改進(jìn)型冷卻塔，近年來逐步開始應(yīng)用于國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)并得到了大力宣傳和市場(chǎng)的推廣。但是，并非所有的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔均可采用水動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，也并非所有的項(xiàng)目或工況均適宜采用水動(dòng)能冷卻塔。水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是必須有一定客觀條件的，只有在符合其應(yīng)用條件的前提下，才能取得節(jié)能環(huán)保的效果，從而帶來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。本文對(duì)水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和探討，供實(shí)際工程參考。水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
2.水動(dòng)能冷卻塔的工作原理
水動(dòng)能冷卻塔的核心技術(shù)是以微型雙機(jī)式冷卻塔專用水輪機(jī)取代電機(jī)（包括傳動(dòng)軸、減速機(jī)）作為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源，使冷卻塔的風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式由電力改為水力，水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)相連而帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，用水力來推動(dòng)冷卻塔風(fēng)葉，達(dá)到通風(fēng)換熱目的。
水動(dòng)能冷卻塔能正常運(yùn)行，循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻塔進(jìn)水必須有足夠的壓力水頭用于推動(dòng)水輪機(jī)。以某冷卻水量為4500m3/h的大型冷卻塔為例，干球31.5℃，濕球28℃，大氣壓力100.4kPa，進(jìn)水水溫43℃，出水要求33℃，系統(tǒng)在冷卻塔水池0標(biāo)高處提供的水頭應(yīng)不小于0.3MPa；以某冷卻水量為1000m3/h的中小型冷卻塔為例，干球31.5℃，濕球28℃，大氣壓力100.4kPa，進(jìn)水水溫43℃，出水要求33℃，系統(tǒng)在冷卻塔水池0標(biāo)高處提供的水頭應(yīng)不小于0.2MPa；如果系統(tǒng)要求進(jìn)水水溫調(diào)整為42℃、出水水溫為32℃，水動(dòng)能冷卻塔所需要的進(jìn)水水頭就會(huì)更高。
目前，應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水動(dòng)能冷卻塔的水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原動(dòng)力來源于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的余壓（水泵的富余揚(yáng)程），因此gesep.com水動(dòng)能冷卻塔并非不消耗能量，而是采用了工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本身的富裕能量。
由此，要分析水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件，就必須對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗加以分析。
3.工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗分析
3.1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用工藝流程
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用的工藝流程為：水處理站循環(huán)供水泵出水→工藝設(shè)備→水處理裝置→冷卻塔→冷水池→水處理站循環(huán)供水泵吸水。
對(duì)于冷卻塔的進(jìn)水有兩種方式：一，直接利用工藝設(shè)備的回水壓力上冷卻塔，環(huán)保常用于凈循環(huán)水系統(tǒng)；二，另外設(shè)置獨(dú)立的供冷卻塔進(jìn)水的水泵，對(duì)循環(huán)水加壓后上冷卻塔，常用于濁循環(huán)水系統(tǒng)。
3.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗組成
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗由以下幾部分組成：水量能耗、水壓能耗、用水方式能耗、熱量能耗、距離能耗和水力不平衡能耗等。
水量能耗指為滿足工藝設(shè)備的用水量所需提供的動(dòng)能（通常指水泵耗能）；水壓能耗指為滿足工藝設(shè)備的供水水壓要求所需提供的動(dòng)能（通常指水泵耗能）；用水方式能耗體現(xiàn)在用水制度上，用水制度分為連續(xù)用水制度和間斷用水制度；熱量能耗是指為帶走在生產(chǎn)過程中由工藝設(shè)備所產(chǎn)生的大量熱量而消耗的動(dòng)能（通常指冷卻塔能耗）；距離能耗指為克服長(zhǎng)距離送水所消耗的動(dòng)能（通常指水泵能耗）；水力不平衡能耗指為克服循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)各用戶之間的水力不平衡問題所消耗的動(dòng)能。
而其中與水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用密切相關(guān)的是水壓能耗。水壓能耗指整個(gè)工業(yè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的水頭損失，包括設(shè)備、管路、閥門、敞開水池泄壓等的水頭損失。另外，水壓能耗還包括在設(shè)計(jì)時(shí)所保留的整個(gè)工業(yè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)富裕能力。而該設(shè)計(jì)富裕能力也就是水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用的動(dòng)力來源。
3.3能耗分析
近年來，隨著各鋼鐵企業(yè)大力推進(jìn)節(jié)能減排工作，控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗已經(jīng)日益受到各鋼鐵企業(yè)和設(shè)計(jì)單位的高度重視。在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，貫徹節(jié)能措施，開展節(jié)能設(shè)計(jì)，降低水系統(tǒng)的電耗，從而控制整個(gè)項(xiàng)目的能耗。
要實(shí)施循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能，就要針對(duì)上述工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗組成進(jìn)行分析，對(duì)于各種能耗提出合理的節(jié)能建議和措施。降低水壓能耗值也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能的重要手段。
降低水壓能耗的措施有：①通過合理的管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使管路沿程水頭損失最小化；②選用低阻力損失的管材、閥門等，降低管路局部水頭損失；③盡量減少敞開式水池泄壓點(diǎn)的數(shù)量；④確定合理的工業(yè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)富裕能力。隨著這些降低水壓能耗措施的不斷加強(qiáng)，應(yīng)該說整個(gè)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水壓能耗的富裕能力也不斷被壓縮。
4.水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
通過上述理論分析，可得出以下結(jié)論：①水動(dòng)能冷卻塔是以工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富裕能量（水泵富裕揚(yáng)程）為其動(dòng)能來源的；②隨著循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富裕能量值也是在不斷被壓縮的，擁有過多富裕能量的循環(huán)水系統(tǒng)不是完善的系統(tǒng)。
由此分析，水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是應(yīng)滿足以下條件才可以考慮使用：
①對(duì)于凈循環(huán)水系統(tǒng)而言，設(shè)計(jì)工作中，通常工藝設(shè)備所提出的水壓要求可能是偏大的，實(shí)際工業(yè)設(shè)備的水頭損失沒有那么大，另外通過水力計(jì)算得出的管網(wǎng)水頭損失可能比實(shí)際的水頭損失要小，導(dǎo)致管道的特性曲線和水泵特性曲線實(shí)際結(jié)合的工況點(diǎn)往往是管網(wǎng)壓力低于設(shè)定值而管網(wǎng)流量高于設(shè)定值，整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)長(zhǎng)期處于超流量、低壓力的工況下運(yùn)行，如果經(jīng)過實(shí)踐證明循環(huán)冷卻水系統(tǒng)確實(shí)有較大的富裕能量（水泵揚(yáng)程），此時(shí)可以采用水動(dòng)能冷卻塔，采用水動(dòng)能冷卻塔不僅可以節(jié)省傳統(tǒng)冷卻塔電機(jī)的電能，同時(shí)對(duì)于管網(wǎng)系統(tǒng)還有一定的壓力調(diào)節(jié)作用；
②濁循環(huán)水系統(tǒng)投入運(yùn)行后，經(jīng)實(shí)踐證明，冷卻塔進(jìn)水所需的壓力小于實(shí)際進(jìn)水壓力，也可以采用水動(dòng)能冷卻塔；
③循環(huán)冷卻水的設(shè)計(jì)必須保持一定的適當(dāng)富裕量，一般在5%左右，以應(yīng)對(duì)設(shè)備老化、管道結(jié)垢等因素對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供水能力（包括水量和水壓）所帶來的負(fù)面影響，而水動(dòng)能冷卻塔的使用不應(yīng)占用該部分的富裕量，而是應(yīng)該采用額外的富裕量；
④不應(yīng)在新建項(xiàng)目中立即采用水動(dòng)能冷卻塔，新建項(xiàng)目整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行尚不穩(wěn)定，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)是否有較大的能量富裕尚不能做出準(zhǔn)確的判斷，水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)該以使用多年、運(yùn)行工況成熟且穩(wěn)定的已有系統(tǒng)為對(duì)象；水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
⑤在使用水動(dòng)能冷卻塔時(shí)，應(yīng)該充分考慮該循環(huán)水系統(tǒng)今后是否有擴(kuò)能的可能性，通常鋼鐵企業(yè)會(huì)通過一些技改維修項(xiàng)目對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容以提高產(chǎn)量，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備用水量的增加、循環(huán)水系統(tǒng)供水壓力的下降，因此對(duì)于有擴(kuò)容改造可能性的項(xiàng)目，不建議設(shè)置水動(dòng)能冷卻塔來占用未來這部分可預(yù)見的富裕能力；
⑥對(duì)于大型工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)采用多組冷卻塔時(shí)，建議僅在多組冷卻塔中設(shè)置1臺(tái)或2臺(tái)水動(dòng)能冷卻塔，其余仍采用傳統(tǒng)的電機(jī)傳動(dòng)型冷卻塔，因?yàn)殡姍C(jī)傳動(dòng)型冷卻塔運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性仍高于水動(dòng)能冷卻塔；
⑦水動(dòng)能冷卻塔完全靠水力來進(jìn)行控制冷卻塔的進(jìn)水，其自動(dòng)控制能力和可調(diào)節(jié)性相對(duì)較差，建議在進(jìn)水總管上設(shè)置可遠(yuǎn)程控制的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥、壓力表、流量計(jì)等，在必要時(shí)可以由水處理操作室直接控制和管理。水動(dòng)能冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
5.小結(jié)
總之，水動(dòng)能冷卻塔作為一種新的改進(jìn)型冷卻塔，只要應(yīng)用得當(dāng)，確實(shí)可以起到節(jié)能降耗的作用。但在具體使用前，應(yīng)對(duì)整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)的工況加以全面的分析，從而達(dá)到預(yù)期的效果。
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