冷却塔风机的节能方法与改造浅析(冷却塔风机的节能改造方案)

　　冷却塔风机是(shi)冷却塔重要组(zu)成部分，是(shi)冷却塔制冷效(xiao)果好坏的关键因素之一，也是(shi)冷却塔运(yun)行(xing)安全与否的要素之一。

　　一(yi)、冷却塔水动(dong)风机(ji)原(yuan)理

　　冷却(que)塔(ta)的高效低(di)耗能是冷却(que)塔(ta)技术发展中永恒(heng)不(bu)变的目标。水(shui)动风机冷却(que)塔(ta)是一种新型(xing)的节能环(huan)保改(gai)进(jin)型(xing)冷却(que)塔(ta)，近年来逐步开始应用(yong)于(yu)国(guo)内企业(ye)的工业(ye)循环(huan)冷却(que)水(shui)系(xi)统，并得到了(le)大力宣传和市场(chang)的认可。

　　一般的冷却(que)塔(ta)，在设计(ji)选泵的时候(hou)，为了(le)确保(bao)流量，必(bi)须考虑水泵的效率，还要顾及电(dian)机的启动扭矩，因此扬(yang)程许(xu)大不许(xu)小，选电(dian)机常常是(shi)“大马拉(la)小车(che)"，导(dao)致相(xiang)当一部分(fen)能(neng)量白(bai)白(bai)地(di)浪费掉了(le)。据行业(ye)内调查，冷却(que)塔(ta)的进塔(ta)循(xun)环水压头(tou)一般是(shi)5～8m，而布水所需的压头(tou)通常不超过3m，富余扬(yang)程并没有得到充(chong)分(fen)的利用。

　　针(zhen)对(dui)这种情况，出(chu)现了(le)水(shui)动(dong)风(feng)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)设计(ji)。所(suo)谓水(shui)动(dong)风(feng)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，是(shi)(shi)在冷(leng)却(que)塔本身(shen)具(ju)有充足富(fu)余(yu)扬程(cheng)的(de)前(qian)提下，采用(yong)水(shui)轮(lun)(lun)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)代替(ti)(ti)电机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)来驱(qu)动(dong)风(feng)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)进(jin)行热交换。水(shui)轮(lun)(lun)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)结构(gou)简单，主要(yao)工作(zuo)(zuo)部位是(shi)(shi)叶(ye)(ye)轮(lun)(lun)。叶(ye)(ye)轮(lun)(lun)接(jie)受了(le)流体的(de)能量，使叶(ye)(ye)轮(lun)(lun)旋转，将进(jin)水(shui)的(de)富(fu)余(yu)压头转换为动(dong)能，起到了(le)代替(ti)(ti)电机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)。利用(yong)水(shui)轮(lun)(lun)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)代替(ti)(ti)电机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)驱(qu)动(dong)风(feng)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)，只要(yao)使水(shui)轮(lun)(lun)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)轴功率与(yu)电机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)轴功率相同(tong)就能达到同(tong)样的(de)冷(leng)却(que)效(xiao)果，使塔的(de)电耗减少(shao)，而塔的(de)外形、结构(gou)、尺寸、冷(leng)却(que)原理都不需改变，且水(shui)轮(lun)(lun)机(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)具(ju)有重量轻(qing)、结构(gou)简单、维修方便(bian)、噪声低、寿命长、安(an)全高效(xiao)等优点。

　　但是(shi)，并非(fei)所有(you)的(de)(de)机(ji)械通风冷却(que)(que)塔都可采(cai)用水动风机(ji)进(jin)行改造，也并非(fei)所有(you)的(de)(de)项(xiang)目(mu)或(huo)工况均适宜(yi)采(cai)用水动风机(ji)冷却(que)(que)塔。水动风机(ji)冷却(que)(que)塔应用于工业循环冷却(que)(que)水系(xi)统，是(shi)必须有(you)一定的(de)(de)客观条件的(de)(de)，只有(you)在(zai)符合其(qi)应用条件的(de)(de)前提下，才能取得(de)节能、环保的(de)(de)效(xiao)果(guo)及(ji)想应的(de)(de)经济、社会效(xiao)益(yi)。

　　二、水动风机(ji)冷却塔(ta)的系统条件

　　由(you)于(yu)水(shui)轮机转动(dong)的原动(dong)力来源于(yu)循环(huan)冷(leng)却水(shui)系(xi)统的余压，即水(shui)泵(beng)的富余扬程，因此要分(fen)析水(shui)轮机应(ying)用(yong)于(yu)循环(huan)冷(leng)却水(shui)系(xi)统的条件，就必须对循环(huan)冷(leng)却水(shui)系(xi)统的能耗加以具体分(fen)析。

　　用水轮机代替冷却塔电机的必要条件是冷却塔进(jin)水具备充足的能量，通常情况下，进(jin)水功率的计算公式为：

　　P(kW)=9.81 x 进水(shui)流(liu)量(liang)Q(m3/s)x 进水(shui)压头H(m)

　　冷(leng)却塔(ta)进水压(ya)头(tou)H是(shi)(shi)由水压(ya)能(neng)耗、塔(ta)高度和布水喷射力共同所(suo)需总和来(lai)确定的(de)(de)(de)，其中与(yu)水动(dong)风机冷(leng)却塔(ta)应(ying)用(yong)密切相(xiang)关的(de)(de)(de)是(shi)(shi)水压(ya)能(neng)耗。水压(ya)能(neng)耗是(shi)(shi)指(zhi)整个循环水管(guan)网系统所(suo)产生的(de)(de)(de)水头(tou)损失。包括(kuo)设备、管(guan)路、阀门、敞开水池(chi)泄(xie)压(ya)等的(de)(de)(de)水头(tou)损失。另(ling)外，水压(ya)能(neng)耗还(hai)包括(kuo)在(zai)设计(ji)时所(suo)保留(liu)的(de)(de)(de)整个循环水管(guan)网系统的(de)(de)(de)设计(ji)富裕(yu)能(neng)力，而该设计(ji)富裕(yu)能(neng)力也(ye)就是(shi)(shi)水动(dong)风机冷(leng)却塔(ta)应(ying)用(yong)的(de)(de)(de)动(dong)力来(lai)源(yuan)。

　　通(tong)常循(xun)环冷(leng)却水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)设计(ji)必须保持(chi)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)适当富余(yu)量(liang)(liang)，一(yi)般(ban)在5%左(zuo)右，以应(ying)对设备老(lao)化、管道结垢等因(yin)素(su)对循(xun)环冷(leng)却水(shui)(shui)系统供(gong)水(shui)(shui)能力(包括(kuo)水(shui)(shui)量(liang)(liang)和水(shui)(shui)压)所带来的(de)(de)(de)(de)负面影(ying)响，而(er)水(shui)(shui)动风机冷(leng)却塔的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)不应(ying)占用(yong)该部分的(de)(de)(de)(de)富余(yu)量(liang)(liang)，而(er)是(shi)应(ying)该采用(yong)额(e)外的(de)(de)(de)(de)富裕量(liang)(liang)，否则的(de)(de)(de)(de)话将(jiang)影(ying)响系统的(de)(de)(de)(de)安(an)全、稳定(ding)性，也对换热(re)设备造成严重损害。

　　由(you)于冷(leng)却塔(ta)进(jin)(jin)水(shui)压(ya)头来(lai)自于循环水(shui)泵(beng)(beng)，如果(guo)进(jin)(jin)水(shui)压(ya)头不足，在水(shui)泵(beng)(beng)流程上增设水(shui)轮(lun)机，不仅会增大循环水(shui)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)能耗，还(hai)会使系(xi)统阻力增加，换(huan)热效率下降，严重的(de)(de)(de)还(hai)会影(ying)响换(huan)热设备的(de)(de)(de)正(zheng)常运转(zhuan)。因此要求(qiu)(qiu)进(jin)(jin)水(shui)压(ya)头在通(tong)过水(shui)轮(lun)机以(yi)后，余压(ya)足够完(wan)成(cheng)布水(shui)和其(qi)它(ta)管路损失，即水(shui)泵(beng)(beng)的(de)(de)(de)富余扬程要满足水(shui)轮(lun)机的(de)(de)(de)能量要求(qiu)(qiu)，才(cai)能进(jin)(jin)行水(shui)动风机的(de)(de)(de)改造，真正(zheng)达到节(jie)能的(de)(de)(de)效果(guo)。

　　三、水(shui)动风机冷却塔的优缺点

　　水(shui)动(dong)风机(ji)冷(leng)却塔(ta)作为一种新(xin)型的节能(neng)环(huan)保改进型冷(leng)却塔(ta)，其优点在于：

　　节电。该塔利(li)用水轮机(ji)取代(dai)风叶(ye)电机(ji)，利(li)用进塔水压节省了风叶(ye)电机(ji)的运行电耗。

　　无噪(zao)声。水轮机的能(neng)量转换是在水流道内完成的，销除了冷却塔机械动(dong)力的噪(zao)声源，减(jian)小了冷却塔的噪(zao)声。

　　高(gao)效。水轮(lun)机(ji)轴功(gong)率达到(dao)风叶轴功(gong)率即可，不需要象(xiang)电机(ji)那样多出(chu)一些(xie)功(gong)率来应付起动电流(liu)的(de)不足(zu)。

　　使用(yong)寿(shou)命长。水轮(lun)机结构(gou)简单(dan)，维(wei)护更(geng)换方(fang)便(bian)，长期(qi)运转(zhuan)无损坏。

　　安全。不仅可在湿腐高(gao)危防爆处使用(yong)，而且对(dui)于管网系(xi)统还有(you)一(yi)定的压(ya)力调节作用(yong)。

　　水动(dong)风(feng)机实施起(qi)(qi)来并(bing)非(fei)易(yi)事(shi)，它(ta)不(bu)仅对水轮(lun)机效(xiao)率要(yao)求(qiu)较(jiao)高，而(er)且还要(yao)求(qiu)能(neng)直接驱(qu)动(dong)风(feng)机，这样才有较(jiao)好地可靠性(xing)与使用(yong)寿命。驱(qu)动(dong)水轮(lun)机的(de)能(neng)量(liang)是来自水泵(beng)的(de)富余扬程，如果(guo)富余扬程不(bu)足，安装(zhuang)了(le)水轮(lun)机，会额外增加阻力，所驱(qu)动(dong)的(de)风(feng)机可能(neng)达不(bu)到(dao)(dao)额定转速(su)，冷却(que)(que)效(xiao)果(guo)就达不(bu)到(dao)(dao)要(yao)求(qiu)。水轮(lun)机本身并(bing)不(bu)是凭空产生能(neng)量(liang)的(de)，但(dan)对于一些设计余量(liang)过(guo)大的(de)冷却(que)(que)塔，的(de)确能(neng)起(qi)(qi)到(dao)(dao)回(hui)收(shou)部(bu)分能(neng)量(liang)的(de)作用(yong)。

　　另外，系统(tong)中的(de)循(xun)环水量在(zai)根据生产(chan)需要随时发(fa)生变化，因此，为避免水泵扬程富余较多，使(shi)(shi)进塔水压过(guo)高造(zao)成风(feng)机转速过(guo)快，特别是气(qi)象条(tiao)件利于冷(leng)却(que)(que)塔降温时使(shi)(shi)冷(leng)却(que)(que)水温度(du)过(guo)低(di)，从而影响系统(tong)的(de)安全(quan)性，需要在(zai)冷(leng)却(que)(que)塔进水管(guan)及补水管(guan)之(zhi)间设置(zhi)旁通阀(fa)。

　　水(shui)动风机冷却(que)(que)塔(ta)(ta)完全靠水(shui)力来进(jin)行控(kong)(kong)制冷却(que)(que)塔(ta)(ta)的进(jin)水(shui)，其自动控(kong)(kong)制能(neng)力和(he)可调(diao)节性(xing)相对较差，建议在进(jin)水(shui)总管(guan)上设(she)置(zhi)可远(yuan)程控(kong)(kong)制的电动流量调(diao)节阀、压力表、流量计等(deng)，在必要时可以按生产需要直(zhi)接进(jin)行控(kong)(kong)制和(he)管(guan)理。

　　对于大(da)型循(xun)环冷却(que)(que)水(shui)(shui)系统，当采用多组冷却(que)(que)塔(ta)(ta)时，建议仅在多组冷却(que)(que)塔(ta)(ta)中设置1台或2台水(shui)(shui)动(dong)风机(ji)冷却(que)(que)塔(ta)(ta)，其余仍采用传(chuan)统的电(dian)机(ji)传(chuan)动(dong)型冷却(que)(que)塔(ta)(ta)，因为(wei)电(dian)机(ji)传(chuan)动(dong)型冷却(que)(que)塔(ta)(ta)运(yun)行的可靠性和(he)稳定(ding)性仍高于水(shui)(shui)动(dong)风机(ji)冷却(que)(que)塔(ta)(ta)。

　　四、结 论

　　作为一(yi)种新(xin)型的(de)(de)节能(neng)环保(bao)改(gai)进型冷(leng)却(que)(que)塔，水(shui)轮(lun)机冷(leng)却(que)(que)塔的(de)(de)安装和改(gai)造(zao)(zao)是(shi)要(yao)进行详细技(ji)术论证(zheng)的(de)(de)，不仅新(xin)塔要(yao)认真计算(suan)循环水(shui)系统(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)富(fu)余能(neng)量(liang)(liang)，而旧塔改(gai)造(zao)(zao)更要(yao)测(ce)量(liang)(liang)原系统(tong)中(zhong)(zhong)是(shi)否存在(zai)达到推动(dong)水(shui)轮(lun)机转动(dong)的(de)(de)富(fu)余能(neng)量(liang)(liang)。

　　水(shui)动(dong)风机(ji)冷(leng)却(que)(que)塔(ta)是以循(xun)环(huan)冷(leng)却(que)(que)水(shui)系统富(fu)余(yu)能(neng)(neng)量(liang)作为动(dong)能(neng)(neng)来(lai)源的(de)(de)(de)，说到(dao)底，水(shui)轮机(ji)运(yun)转所需的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)还(hai)是来(lai)自(zi)于(yu)水(shui)泵(beng)，因(yin)此(ci)，水(shui)轮机(ji)代替电(dian)机(ji)，实质(zhi)还(hai)是对原(yuan)有水(shui)泵(beng)的(de)(de)(de)富(fu)余(yu)扬(yang)程进行了合理的(de)(de)(de)利(li)用(yong)，充分利(li)用(yong)进塔(ta)水(shui)头的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)以达到(dao)节能(neng)(neng)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。