張俊慶（大慶油田化工有限公司甲醇分公司）

水動風(fēng)機在循環(huán)水裝置上的應(yīng)用

張俊慶（大慶油田化工有限公司甲醇分公司）

文中以大慶油田化工有限公司甲醇分公司第三循環(huán)水裝置實際運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)水動風(fēng)機的技術(shù)特點及應(yīng)用原理，通過在第三循環(huán)水場1#風(fēng)機的實際應(yīng)用，論述了利用水動風(fēng)機解決循環(huán)水裝置風(fēng)機現(xiàn)采用電動機驅(qū)動存在的電耗高、維修難、不易控制等問題的可行性，提出了循環(huán)水裝置節(jié)能降耗的新方法。

循環(huán)水裝置 存在問題 水動風(fēng)機 節(jié)能 應(yīng)用效果

1 概述

大慶油田甲醇分公司現(xiàn)有三套循環(huán)水冷卻裝置，分別負(fù)責(zé)為一、二甲醇及合成氨裝置提供循環(huán)冷卻水。這三套循環(huán)水冷卻裝置冷卻塔均為敞開式，其中第一、三循環(huán)水場為橫流式冷卻塔，第二循環(huán)水場為逆流式冷卻塔，塔頂風(fēng)機均采用電動機驅(qū)動，采用電動機驅(qū)動風(fēng)機存在以下問題：

1）電動機驅(qū)動，電耗大：以處理量3000t/h的塔為例，電動機消耗功率160k W h。

2）維修維護費用大：風(fēng)機采用電動機驅(qū)動，通過長軸與風(fēng)機減速器相連，機械傳動部件多，功損大，維修維護工作量大。

3）漂水量大，電動機驅(qū)動風(fēng)機無法調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，不能根據(jù)季節(jié)和環(huán)境溫度變化進行隨時調(diào)整，水的損失較大。

4）電動機驅(qū)動，在生產(chǎn)裝置的換熱設(shè)備出現(xiàn)內(nèi)漏問題時，存在可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)后發(fā)生爆炸、著火的隱患。

5）電動機驅(qū)動，振動和噪音大，對環(huán)境的影響較大。

這些問題在化工廠循環(huán)水裝置普遍存在，對循環(huán)水裝置的安全、長期、穩(wěn)定、高效運行造成一定的影響。為解決上述問題，分公司于2009年初開始組織攻關(guān)小組進行技術(shù)攻關(guān)，并對國內(nèi)同類化工裝置循環(huán)水裝置進行實地調(diào)研，經(jīng)多方交流與考察，最終確定采用水動風(fēng)機技術(shù)解決循環(huán)水裝置風(fēng)機現(xiàn)采用電動機驅(qū)動存在電耗高、維修難、不易控制的問題。

2 水動風(fēng)機技術(shù)特點

水動風(fēng)機技術(shù)體現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、安全、性能穩(wěn)定的理念，是一種新型高效節(jié)能技術(shù)。其核心是用水動風(fēng)機取代傳統(tǒng)的電動機作為風(fēng)機動力，使風(fēng)機由原來的電力驅(qū)動改為水力驅(qū)動。水動風(fēng)機的工作動力完全來自于循環(huán)水系統(tǒng)的能量，把循環(huán)水系統(tǒng)的能量回收二次利用，確保不增加循環(huán)水水泵的電耗。

水動風(fēng)機的特點如下：

1）在保證冷卻塔溫降設(shè)計參數(shù)的前提下，以水動風(fēng)機取代風(fēng)機電動機，改電力驅(qū)動為水力驅(qū)動，完全省去電動機的能耗；

2）水動風(fēng)機冷卻塔省去了風(fēng)機電動機及減速箱，大大降低冷卻塔的震動和噪聲，減少對環(huán)境的污染；

3）水動風(fēng)機冷卻塔省去了電動機、聯(lián)軸節(jié)、減速箱、電控、電纜等，減少日常的維修保養(yǎng)費用；

4）水動風(fēng)機冷卻塔上無電氣設(shè)備，避免了漏電漏油現(xiàn)象，從而可在防爆環(huán)境下安全運行。

5）水動風(fēng)機的轉(zhuǎn)速可隨季節(jié)變化，相應(yīng)按照需要調(diào)整風(fēng)量，使冷卻塔的氣水比穩(wěn)定在最佳的狀態(tài)，以達到冷卻的最佳效果。

3 現(xiàn)場實施情況

2010年3月，攻關(guān)小組經(jīng)多方調(diào)研與技術(shù)交流，最終確定采用國內(nèi)某公司生產(chǎn)的水動風(fēng)機為試驗設(shè)備在分公司第三循環(huán)水場1#冷卻塔進行應(yīng)用，該塔設(shè)計流量為3000m3/h。經(jīng)采集現(xiàn)場實際運行數(shù)據(jù)、編制技術(shù)方案、簽訂技術(shù)協(xié)議、進行所需設(shè)備和材料的加工采購及進行現(xiàn)場管線改造，項目于2011年3—4月進行現(xiàn)場設(shè)備安裝，于2011年5月進行現(xiàn)場調(diào)試，2011年6月完成了夏季工況數(shù)據(jù)采集。

3.1 現(xiàn)場改造情況

1）拆除原風(fēng)機電動機、傳動軸、變速器改為水動風(fēng)機。

2）冷卻塔原進水管由直接進布水器改為風(fēng)筒直接進水動風(fēng)機

3）改造后水動風(fēng)機四條出水管連接到原布水器支管。

3.2 現(xiàn)場調(diào)試、運行情況

3.2.1 轉(zhuǎn)速測試

轉(zhuǎn)速測試見表1。

表1 1#水塔轉(zhuǎn)速測試表

轉(zhuǎn)速測試數(shù)據(jù)表明：水動風(fēng)機隨著循環(huán)水流量的增加，其轉(zhuǎn)速也不斷增加，并且在水流量沒有達到設(shè)計最大流量（3000m3/h）的前提下，其轉(zhuǎn)速已達到風(fēng)機的額定滿轉(zhuǎn)速，完全可以滿足生產(chǎn)實際需要。

3.2.2 流量、泵電流等其它指標(biāo)測試

5月20日—26日9∶00其它測試見表2。

表2 1#流量泵電流等測試表

從以上測試數(shù)據(jù)可以看出，1#水塔塔頂水動風(fēng)機轉(zhuǎn)速達到技術(shù)要求，在2750m3/h水量時，風(fēng)機即可達到額定轉(zhuǎn)速149r/min，同時循環(huán)水水泵電流沒有變化,系統(tǒng)功耗沒有增加，單塔冷卻能力達到生產(chǎn)指標(biāo)要求。實現(xiàn)每小時節(jié)電160k W h（原塔頂風(fēng)機電動機額定功率），日節(jié)電3800k W h。

另外，對噪聲指標(biāo)也進行了檢測，結(jié)果是小于75d B，符合技術(shù)協(xié)議要求。

3.2.3 運行階段數(shù)據(jù)

6月份工況測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 6月份工況測試數(shù)據(jù)表

從表3采集的夏季工況數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

1）水動風(fēng)機轉(zhuǎn)速可根據(jù)送水溫度需要進行調(diào)節(jié)；

2）風(fēng)機在設(shè)計流量下可達到風(fēng)機額定滿轉(zhuǎn)速；

3）風(fēng)機運行對循環(huán)水泵功耗沒有影響；

4）風(fēng)機最大轉(zhuǎn)速時進出水溫差可達9℃；

5）風(fēng)機可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定無故障運行。

4 效益分析

單機節(jié)電費用：第三循環(huán)水場1號冷卻塔風(fēng)機每年按7200h運行考慮，年可節(jié)電70.272萬元。

電動機和減速箱日常保養(yǎng)費和維修保養(yǎng)成本費：原電動機驅(qū)動方式的日常管理和維修保養(yǎng)成本約為1.5萬元/年。

固定資產(chǎn)折舊：按照14年折舊期計算，年折舊為85.5/14=6.11萬元。

綜合以上數(shù)據(jù)，甲醇分公司第三循環(huán)水場1#塔頂風(fēng)機由電動機改為水動風(fēng)機年效益為65.7萬元。

5 市場前景

本項目自2011年6月投入運行至今，設(shè)備運行平穩(wěn)，項目達到了預(yù)期的各項指標(biāo)，解決了循環(huán)水裝置冷卻塔風(fēng)機原采用電動機驅(qū)動存在的電耗高、維修難、不易控制的問題，達到節(jié)能降耗的目的。

甲醇分公司目前三個循環(huán)水場共有冷卻塔頂風(fēng)機12臺，除本項目已應(yīng)用的三循1#塔頂風(fēng)機外剩余風(fēng)機的總電動機功率為895 k W，如果進行全部推廣應(yīng)用，按照年運行7200 h計算，年可節(jié)電644.4×104k W h，年可節(jié)約電費393萬元，年可節(jié)約設(shè)備維護檢修費用約15萬元。合計年可創(chuàng)效408萬元，可取得良好的經(jīng)濟效益。

10.3969/j.i ssn.2095-1493.2012.011.012

張俊慶，高級工程師，1990年畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院，從事化工技術(shù)研究管理工作，E-mail：zhangjunqing@cnpc.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田化工有限公司甲醇分公司，163411。

2012-06-28）