工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能策略研究.pdf

1、工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是工藝生產(chǎn)的生命線，遍布石油、鋼鐵、化工、電力、冶金等行業(yè)，從總體上看有著用途廣、耗能多、運行效率低、能源浪費嚴重等特點。循環(huán)水泵站作為循環(huán)水系統(tǒng)的耗能核心，其能耗約占循環(huán)水系統(tǒng)總能耗的50％以上，但是由于水泵選型不當(dāng)、工況調(diào)節(jié)方式不合理、管理維護粗放等原因，能源浪費現(xiàn)象更加突出。諸多專家針對循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能展開研究，但是依然存在以下問題未能解決:(1)關(guān)于反應(yīng)釜動態(tài)傳熱模型的研究主要是在反應(yīng)釜夾套冷卻水進口壓力和流量恒

2、定的情況下推導(dǎo)得出，而對冷卻水變壓變流情況下的反應(yīng)釜動態(tài)傳熱模型研究較少;(2)從工藝流程和冷卻機理出發(fā)，求出工藝冷卻的用水模型，從而使循環(huán)水實現(xiàn)按需供應(yīng)的研究較少。
　　 針對循環(huán)水系統(tǒng)實際運行和研究存在的問題，本文以某典型的中小型化工企業(yè)M199生產(chǎn)工藝流程的循環(huán)水系統(tǒng)為研究對象，通過對其展開詳細的實地調(diào)研，從工藝流程和反應(yīng)釜的冷卻傳熱機理出發(fā)，建立了反應(yīng)釜夾套冷卻水進口閥前變壓的冷卻水供水模型，并對該策略下的反應(yīng)釜冷卻效果

3、和水泵調(diào)速過程進行了仿真模擬，同時對所建立供水方案的經(jīng)濟性進行了分析，指出了傳統(tǒng)的閥前恒壓供水或壓力值不能低于某設(shè)定值的供水方式是存在能源浪費的。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 (1)從反應(yīng)釜的傳熱機理出發(fā)，通過限制夾套冷卻水出口水溫，保證冷卻水在夾套內(nèi)進行充分的傳熱以盡可能的減少冷卻水用量，建立了冷卻水出口水溫恒定的反應(yīng)釜動態(tài)傳熱模型，導(dǎo)出了該情況下，冷卻水流量與時間的關(guān)系，并給出了出口溫度的限定條件。實現(xiàn)了反應(yīng)釜冷卻

4、水進口閥前變壓變流的冷卻節(jié)能供水方式，指出了傳統(tǒng)的閥前壓力恒定的冷卻水供水方式存在明顯的能源浪費。
　　 (2)針對所調(diào)研企業(yè)M199生產(chǎn)工藝中的三個冷卻過程，通過詳細分析每個冷卻過程的工藝冷卻要求及釜內(nèi)反應(yīng)物的特性，基于夾套內(nèi)冷卻水出口溫度恒定的反應(yīng)釜動態(tài)傳熱模型，確定了每個冷卻過程的最佳冷卻水出口溫度下冷卻水流量與時間的關(guān)系。通過結(jié)合水泵的外特性曲線和管路特性曲線，推導(dǎo)出反應(yīng)釜夾套冷卻水進口閥前壓力的隨時間的變化規(guī)律，用實際

5、案例證實了反應(yīng)釜夾套冷卻水進口閥前變壓變流的供水方式是可行的、節(jié)能的。
　　 (3)采用局部仿真軟件CFX對反應(yīng)釜冷卻水進口閥前變壓變流供水策略時反應(yīng)釜冷卻效果進行了模擬仿真，結(jié)果表明:反應(yīng)釜內(nèi)物料在規(guī)定的時間內(nèi)被冷卻到的溫度與理論計算值偏差均在3℃以內(nèi)，符合工藝流程的冷卻要求，且冷卻水出口溫度在經(jīng)歷開始時的波動后基本在理論計算值附近波動，波動范圍較小，驗證理論推導(dǎo)和相關(guān)計算式正確的。
　　 (4)采用系統(tǒng)仿真軟件Flo

6、wmaster對反應(yīng)釜夾套冷卻水進口閥變壓變流供水策略的水泵調(diào)速過程進行了仿真模擬，結(jié)果表明:水泵調(diào)速過程中，系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，幾乎沒有壓力波動，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性良好。
　　 (5)對比企業(yè)提供的數(shù)據(jù)和仿真模擬的結(jié)果對本文節(jié)能方案的經(jīng)濟性進行了分析，估算結(jié)果表明該方案的節(jié)能效果突出，總體節(jié)電率在40％左右，如進行節(jié)能改造，項目投資回收期約為18個月。
　　 本文建立了反應(yīng)釜冷卻水進口閥前變壓變流的按需供水模型，指出了冷