工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是企業(yè)保障設(shè)備運行,提高工藝質(zhì)量所建立的動力水循環(huán)系統(tǒng),其功能是把機械運行所產(chǎn)生的熱能、加熱后產(chǎn)品降溫?zé)崮苓M行冷卻的工藝保障系統(tǒng)。目前,按工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)可分為二類,一類是通過循環(huán)水泵、冷卻塔、換熱器進行工藝循環(huán)冷卻。另一類還要增加水冷冷水機組通過制冷提高冷卻效果。由于工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運行時間長,負(fù)荷變化大,系統(tǒng)能耗高,成為工業(yè)企業(yè)的重點高能耗部位,為此,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備、負(fù)荷變化和氣候條件的特點,采用不同的運行模式進行系統(tǒng)性節(jié)能勢在必行,具有較好的節(jié)能效果。
工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能策略
工藝循環(huán)冷卻水優(yōu)化控制節(jié)能技術(shù)
A、節(jié)能分析
工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由冷卻塔、循環(huán)水泵、水冷冷水機組、換熱器等組成,系統(tǒng)運行負(fù)荷受到生產(chǎn)設(shè)備發(fā)熱負(fù)荷、季節(jié)氣候、晝夜溫差等因素的影響,導(dǎo)致負(fù)荷的動態(tài)變化,而工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運行都是憑經(jīng)驗進行控制,固定機臺運行,存在著大馬拉小車的現(xiàn)象,造成了電能浪費。同時系統(tǒng)拖動電機均為風(fēng)機水泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載,根據(jù)變轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特性,轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩是二次方的關(guān)系,轉(zhuǎn)速與功率是三次方關(guān)系。也就是說,只要下降10%的轉(zhuǎn)速可以節(jié)約18%的能耗。如果采用優(yōu)化控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)在滿足生產(chǎn)負(fù)載冷卻效果的前提下,根據(jù)冷卻水回水溫與出水溫度的溫差控制系統(tǒng)的開機臺數(shù),實時調(diào)整風(fēng)機水泵的運行速度,調(diào)節(jié)風(fēng)速與流量,既可滿足生產(chǎn)工藝要求,又能達到節(jié)約電能的目的。
B、技術(shù)原理
工藝循環(huán)冷卻水節(jié)能系統(tǒng)采用動態(tài)跟蹤控制和模糊控制技術(shù),實行恒溫差閉環(huán)控制,使用觸摸屏設(shè)定目標(biāo)控制值,溫度傳感器采樣溫度作為反饋值,經(jīng)PLC控制器的分析、判斷、運算后,輸出適合需要的控制值。并采用變頻調(diào)速性能好的變頻器作為執(zhí)行單元,具有完善的保護功能和軟啟動功能,減少電路中的沖擊電流。
C、系統(tǒng)特點
●提高了系統(tǒng)的自動化程度;原系統(tǒng)采用了最簡單的啟停電路,現(xiàn)場操作,工頻運行,通過節(jié)能改造后可實現(xiàn)自動化運行。
●實現(xiàn)了動態(tài)模擬量控制;本系統(tǒng)采用4~20mA電流信號的溫度變送器和壓力變送器作為數(shù)據(jù)采集器,實時有效地采集了動態(tài)變化的實時數(shù)據(jù),并通過模擬量模塊傳輸?shù)饺隤LC控制器中進行數(shù)據(jù)的運算處理。提高系統(tǒng)的控制精度和實時性。
●系統(tǒng)采用了現(xiàn)場總線技術(shù);本系統(tǒng)各變頻器、PLC、操作界面與集中監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制,實時進行數(shù)據(jù)、操作指令和運行狀態(tài)的實時傳輸,簡化了線路結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的可靠性。
●系統(tǒng)采用了旁路電路結(jié)構(gòu);本系統(tǒng)中設(shè)計了旁路電路,當(dāng)變頻器產(chǎn)生故障時,系統(tǒng)自動切換到旁路系統(tǒng)運行,并發(fā)出故障報警,不會因系統(tǒng)故障而影響生產(chǎn)。
●系統(tǒng)具有完善的保護功能,提高了系統(tǒng)的安全性能。
氣候溫差控制節(jié)能
A、節(jié)能分析
在工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用中,為了提升系統(tǒng)的冷卻效果,采用了水冷冷水機組進行制冷降溫的運行模式,一年四季開啟水冷冷水機組運行,特別是在零度以下的氣候條件下也照開不誤,供回水溫差很小,導(dǎo)致了大量的電能浪費,如果利用冬天氣候溫度較低、冷卻效果上升的氣候條件,停開冷水機組,通過冷凍水系統(tǒng)與冷卻水系統(tǒng)的外循環(huán)進行換熱運行,不但可以滿足系統(tǒng)的冷卻效果,而且可以節(jié)約主機能耗,達到節(jié)能目的。
B、技術(shù)原理
當(dāng)氣候環(huán)境溫度低于10℃以下時,采用冬季節(jié)能運行模式,這時停止水冷冷水機組的運行,由冷凍水循環(huán)泵通過冷凍水系統(tǒng)與冷卻水系統(tǒng)的旁通控制閥把回水送入冷卻水系統(tǒng),經(jīng)冷卻塔的冷卻降溫后,由冷卻水系統(tǒng)循環(huán)泵通過冷卻水系統(tǒng)與冷凍水系統(tǒng)的旁通控制閥輸入冷凍水系統(tǒng),并不斷循環(huán)運行。當(dāng)氣候溫度上升,達不到冷卻效果時,系統(tǒng)恢復(fù)原有工作模式,開閉旁通控制閥,啟動制冷主機,實現(xiàn)原系統(tǒng)循環(huán)運行。
C、性能特點
●系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,工程量少,技改投資較少。
●可節(jié)約三至四個月的主機能耗,節(jié)能效果明顯。
●運行模式自動化控制,并根據(jù)氣候溫度和回水溫度自動切換,確保系統(tǒng)的冷卻效果。
●系統(tǒng)具有完善的保護功能,提高了系統(tǒng)的安全性能。
余熱回收節(jié)能
A、節(jié)能分析
工藝?yán)鋮s水系統(tǒng)的目的是把生產(chǎn)系統(tǒng)的多余熱量轉(zhuǎn)移到大氣之中,確保生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運行或滿足工藝要求。這些熱量具有量大、溫度低(50~60℃左右)、回收難度大的特點,不但沒有進行回收,而且還很多的能耗進行冷卻轉(zhuǎn)移,形成的雙向能量浪費。如果把這部分余熱進行回收利用,不但增加了能源資源,而且減少的能源消耗,具有較好的節(jié)能前景。
B、余熱回收原理
經(jīng)循環(huán)冷卻換熱后的高溫循環(huán)水通過余熱回收換熱器與低溫循環(huán)水進行熱交換,把高溫循環(huán)水中的熱值轉(zhuǎn)移到低溫?zé)崴校训玫綗崮艿母邷責(zé)崴斔偷奖厮渲写茫瑹崴睦脩?yīng)根據(jù)企業(yè)的用能需求設(shè)計。
C、余熱回收后的應(yīng)用
●直接使用熱水;把熱水直接輸送到生產(chǎn)或者生活系統(tǒng)使用。
●升溫加熱為蒸汽使用;把熱水通過蒸汽熱泵或高效電熱蒸汽發(fā)生器進行升溫加壓形成蒸汽使用。
●溫差發(fā)電;利用有機工質(zhì)朗肯循環(huán)低溫余熱發(fā)電技術(shù)把低溫余熱的熱能通過擴容升溫轉(zhuǎn)換為電能使用。