水動風(fēng)機(jī)冷卻塔的應(yīng)用及節(jié)能分析

1、2 0 1 0年第2期1水動風(fēng)機(jī)冷卻塔的特點驅(qū)動方式不同。水動風(fēng)機(jī)冷卻塔其工作原理是利用水輪機(jī)直接驅(qū)動風(fēng)機(jī),省去了傳統(tǒng)的驅(qū)動風(fēng)機(jī)的電機(jī)和減速機(jī)。塔體結(jié)構(gòu)對比見圖1。圖1水動風(fēng)機(jī)(上和電機(jī)冷卻塔(下結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)塔水壓要求更高。普通冷卻塔的進(jìn)水壓力只要滿足布水要求即可,水動塔由于需要利用水的動能來驅(qū)動水輪機(jī),因此該塔和傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動冷卻塔相比需要更高的進(jìn)塔水壓,地鐵工程中采用的兩種型號水動塔具體參數(shù)見表1。需設(shè)置旁通閥。日常設(shè)計中,部分設(shè)計人員并不進(jìn)行詳細(xì)的水力計算,另外有的工程循環(huán)水量根據(jù)生產(chǎn)需要隨時間變化,因此,為避免水泵揚程富余較多,使進(jìn)塔水壓過高造成冷卻塔轉(zhuǎn)速過快,特別是氣象條件利于冷卻塔降

2、溫時使冷卻水溫過低,從而影響冷水機(jī)組的安全性,同時也為了避免噪聲增加,2因此在冷卻塔進(jìn)水管及補(bǔ)水管之間應(yīng)設(shè)置電動旁通閥。見圖2。圖2水動風(fēng)機(jī)冷卻塔設(shè)置電動旁通閥示意圖水動風(fēng)機(jī)冷卻塔的應(yīng)用及節(jié)能分析高鳳淮(北京城建設(shè)計研究總院南京分院,南京210022摘要:水動風(fēng)機(jī)冷卻塔利用水輪機(jī)代替電機(jī)驅(qū)動風(fēng)機(jī),對水動風(fēng)機(jī)冷卻塔在地鐵工程中的應(yīng)用實例進(jìn)行了分析,該塔和傳統(tǒng)的電機(jī)冷卻塔相比,其冷卻能力、外形尺寸、噪聲等均滿足要求,當(dāng)冷卻泵的富余揚程可以滿足水輪機(jī)驅(qū)動需要時,節(jié)能效果較為明顯。關(guān)鍵詞:水動風(fēng)機(jī)冷卻塔;地鐵工程;節(jié)能中圖分類號:TK73文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1001-5523(201002-001

3、6-03節(jié)能與減排參數(shù)FHD-150-5FHD-200-5循環(huán)水量/m3·h-1150200外形尺寸長×寬×高/mm4200×2600×36605000×3200×4160靜止重量/kg15002500運轉(zhuǎn)重量/kg27003900進(jìn)水管徑DN/mm150175出水管徑DN/mm200250補(bǔ)水量/m3·h-134補(bǔ)給水管徑DN/mm2550冷卻塔的進(jìn)水壓力/kPa33453547標(biāo)準(zhǔn)測點的噪聲dB/A15759表1水動塔基本參數(shù)16··2010年第2期表4冷卻泵負(fù)荷比較車站序號數(shù)量原技術(shù)參數(shù)及

4、型號揚程增加5m 后的參數(shù)及型號流量/m 3·h -1揚程/m 功率/kW 流量/m 3·h -1揚程/m 功率/kW 1217232221723730181321181371522195323019537301105321510537153223126302313130152267.552317.5421763222176373018532118537155219528221953330152287.552337.56219528221953330162287.5623311721792718.51793222170271170321121413118.514136222

5、工程概況該工程共7座地下地鐵車站,在工程實施中,冷卻塔經(jīng)歷了二次選型,由電機(jī)冷卻塔改為水動風(fēng)機(jī)冷卻塔,受其影響冷卻泵也進(jìn)行了二次選型。目前全球高度關(guān)注節(jié)能減排,通過兩次選型的各項參數(shù)分析,筆者對兩種塔的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用分析及綜合能耗對比。設(shè)計參數(shù):干球溫度=33,濕球溫度=28.3,進(jìn)塔水溫t 1=37,出塔水溫t 2=32。地鐵工程冷卻塔配置點多、量大,為避免規(guī)格太多,便于采購及維護(hù)管理,該工程采用兩種規(guī)格的冷卻塔進(jìn)行組合,每組的規(guī)格保持一致。3水動塔及電機(jī)塔對比冷卻能力接近的兩種塔占地面積相當(dāng),見表2;冷卻塔取消電機(jī)后負(fù)荷減少,功率總減少117kW ,見表3。由于水動塔進(jìn)塔水壓需5m

6、左右水頭,普通塔的布水水頭只需2m ,就把原來由冷卻塔的耗電量轉(zhuǎn)為冷卻泵消耗。考慮地鐵工程冷卻塔的位置受城市規(guī)劃、景觀及環(huán)保等限制3,管道路徑較長,彎頭多,現(xiàn)場施工時管道避讓調(diào)整較多,往往超出計算水表2冷卻塔基礎(chǔ)參數(shù)比較型號實際流量/m 3·h -1平面尺寸/mm 功率/kW 電機(jī)塔1751672900*4000 5.5水動塔2001753600*36000電機(jī)塔1251192500*39004水動塔1501253100*3100表3冷卻塔負(fù)荷變化表車站序號減少功率/kW*臺數(shù)14*52 5.5*33 5.5*344*454*464*474*4頭損失,為了保證循環(huán)水系統(tǒng)正常工作,我們

7、在選型時,把原2m 的布水水頭作為安全因素來考慮,所以冷卻泵二次選型的揚程比原揚程高5m ,重新選型后部分水泵功率有所增加,詳見表4。節(jié)能與減排高鳳淮,水動風(fēng)機(jī)冷卻塔的應(yīng)用及節(jié)能分析17··2 0 1 0年第2期從離心泵的型譜圖可以知道,陰影區(qū)域為水泵的最佳工作范圍,如果原工作點在N點附近時,揚程增加不多時,工作點仍然可以位于水泵工作區(qū)域內(nèi),此時水泵電機(jī)功率不用調(diào)整;如果原工作點不在高效點,接近虛線5時,增加揚程則很容易超出水泵的有效工作區(qū)域,此時則需要增加電機(jī)的容量。本工程二次選型的結(jié)果比較好的說明了這點。表5總負(fù)荷變化kW表6塔體造價比較表7節(jié)省電費萬元注:(1地鐵循環(huán)

8、冷卻水每年運行5個月,每天工作18h,設(shè)備壽命20年;(2目前地鐵優(yōu)惠電價為0.52元/kW·h,一般工商業(yè)及其他用電價格為0.814元/kW·h。4從經(jīng)濟(jì)性分析可以知道:(1由于水動塔還處于開拓市場階段,造價稍高,造成初投資增加較多;水動塔需設(shè)置電動旁通閥門,對初投資有一定的影響;(2在地鐵冷卻塔階段運行及地鐵優(yōu)惠電價的條件下,綜合考慮水動塔的節(jié)電費用和運營維護(hù)人工及成本方面的節(jié)省,水動塔經(jīng)濟(jì)稍好;(3如果按一般商業(yè)電價、全年運行來計算,則水動塔經(jīng)濟(jì)性明顯好于電機(jī)塔。4結(jié)語水動塔應(yīng)用前景較好。水動風(fēng)機(jī)冷卻塔隨著市場份額的擴(kuò)大,和電機(jī)塔的價格差異將縮小,在全球關(guān)注節(jié)能減排的

9、大環(huán)境下,利于該塔的推廣。對于新建工程來說,應(yīng)對冷卻塔減少的能耗和水泵增加的能耗進(jìn)行綜合比選,最終確定實施方案。對于改造工程來說,應(yīng)對原冷卻泵的揚程和管路水頭損失進(jìn)行精確核算,因為該塔的進(jìn)水壓力比電機(jī)塔的壓力只需高出23m,如果增加的揚程仍然位于水泵的工作曲線范圍內(nèi),水泵功率不用增加時,則電機(jī)塔改造成水動塔的經(jīng)濟(jì)性具有明顯的優(yōu)勢,特別是冶金、化工等大循環(huán)水量的用戶。設(shè)計中應(yīng)注意不要遺漏旁通閥的設(shè)置,以保護(hù)冷水機(jī)組。參考文獻(xiàn):1GB/T7190.1-2008,玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔第1部分:中小型玻璃纖維增強(qiáng)塑料冷卻塔S.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.2GB3096-2008,聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)S.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2008.3GB50157-2003,地鐵設(shè)計規(guī)范S.北京:中國計劃出版社,2003.4GB50050-2007,工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范S.北京:中國計劃出版社,2008.收稿日期:2010-01-11圖3離心泵的典型型譜冷卻塔減少負(fù)荷冷卻泵增加負(fù)荷負(fù)荷總減少11782.534.5總流量/m3·h-1標(biāo)準(zhǔn)流量單價/元·(m3/h-1直接造價/萬元367526095.55水動塔4350380165.3塔體造價增加69.75項目電機(jī)塔電價/元·(kW