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(yùn)行效率低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重等特點(diǎn)。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(hù)粗放等原因，能源浪費(fèi)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?jiǎng)討B(tài)傳熱模型的研究主要是在反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)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?jiǎng)討B(tài)傳熱模型研究較少;(2)從工藝流程和冷卻機(jī)理出發(fā)，求出工藝?yán)鋮s的用水模型，從而使循環(huán)水實(shí)現(xiàn)按需供應(yīng)的研究較少。
　　 針對循環(huán)水系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)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(xì)的實(shí)地調(diào)研，從工藝流程和反應(yīng)釜的冷卻傳熱機(jī)理出發(fā)，建立了反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)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(jìn)行了仿真模擬，同時(shí)對所建立供水方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)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(fèi)的。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)從反應(yīng)釜的傳熱機(jī)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(jìn)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?jiǎng)討B(tài)傳熱模型，導(dǎo)出了該情況下，冷卻水流量與時(shí)間的關(guān)系，并給出了出口溫度的限定條件。實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)釜冷卻

4、水進(jìn)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(fèi)。
　　 (2)針對所調(diào)研企業(yè)M199生產(chǎn)工藝中的三個(gè)冷卻過程，通過詳細(xì)分析每個(gè)冷卻過程的工藝?yán)鋮s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?jiǎng)討B(tài)傳熱模型，確定了每個(gè)冷卻過程的最佳冷卻水出口溫度下冷卻水流量與時(shí)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(jìn)口閥前壓力的隨時(shí)間的變化規(guī)律，用實(shí)際

5、案例證實(shí)了反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)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(jìn)口閥前變壓變流供水策略時(shí)反應(yīng)釜冷卻效果進(jìn)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(shí)間內(nèi)被冷卻到的溫度與理論計(jì)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(shí)的波動(dòng)后基本在理論計(jì)算值附近波動(dòng)，波動(dòng)范圍較小，驗(yàn)證理論推導(dǎo)和相關(guān)計(jì)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(jìn)口閥變壓變流供水策略的水泵調(diào)速過程進(jìn)行了仿真模擬，結(jié)果表明:水泵調(diào)速過程中，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能穩(wěn)定，幾乎沒有壓力波動(dòng)，系統(tǒng)運(yùn)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(jì)性進(jìn)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(jìn)行節(jié)能改造，項(xiàng)目投資回收期約為18個(gè)月。
　　 本文建立了反應(yīng)釜冷卻水進(jìn)口閥前變壓變流的按需供水模型，指出了冷