工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是企業(yè)保障設(shè)備運(yùn)行,提高工藝質(zhì)量所建立的動(dòng)力水循環(huán)系統(tǒng),其功能是把機(jī)械運(yùn)行所產(chǎn)生的熱能、加熱后產(chǎn)品降溫?zé)崮苓M(jìn)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(guò)循環(huán)水泵、冷卻塔、換熱器進(jìn)行工藝循環(huán)冷卻。另一類還要增加水冷冷水機(jī)組通過(guò)制冷提高冷卻效果。由于工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),負(fù)荷變化大,系統(tǒng)能耗高,成為工業(yè)企業(yè)的重點(diǎn)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(diǎn),采用不同的運(yùn)行模式進(jìn)行系統(tǒng)性節(jié)能勢(shì)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(jī)組、換熱器等組成,系統(tǒng)運(yùn)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(dòng)態(tài)變化,而工藝循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行都是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制,固定機(jī)臺(tái)運(yùn)行,存在著大馬拉小車的現(xiàn)象,造成了電能浪費(fèi)。同時(shí)系統(tǒng)拖動(dòng)電機(jī)均為風(fēng)機(jī)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(shuō),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(jī)臺(tái)數(shù),實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)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(dá)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(dòng)態(tài)跟蹤控制和模糊控制技術(shù),實(shí)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(yùn)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(hù)功能和軟啟動(dòng)功能,減少電路中的沖擊電流。
C、系統(tǒng)特點(diǎn)
●提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度;原系統(tǒng)采用了最簡(jiǎn)單的啟停電路,現(xiàn)場(chǎng)操作,工頻運(yùn)行,通過(guò)節(jié)能改造后可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。
●實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)模擬量控制;本系統(tǒng)采用4~20mA電流信號(hào)的溫度變送器和壓力變送器作為數(shù)據(jù)采集器,實(shí)時(shí)有效地采集了動(dòng)態(tài)變化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并通過(guò)模擬量模塊傳輸?shù)饺隤LC控制器中進(jìn)行數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理。提高系統(tǒng)的控制精度和實(shí)時(shí)性。
●系統(tǒng)采用了現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線控制,實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)、操作指令和運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)傳輸,簡(jiǎn)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(jì)了旁路電路,當(dāng)變頻器產(chǎn)生故障時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)切換到旁路系統(tǒng)運(yùn)行,并發(fā)出故障報(bào)警,不會(huì)因系統(tǒng)故障而影響生產(chǎn)。
●系統(tǒng)具有完善的保護(hù)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(jī)組進(jìn)行制冷降溫的運(yùn)行模式,一年四季開啟水冷冷水機(jī)組運(yùn)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(fèi),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(jī)組,通過(guò)冷凍水系統(tǒng)與冷卻水系統(tǒng)的外循環(huán)進(jìn)行換熱運(yùn)行,不但可以滿足系統(tǒng)的冷卻效果,而且可以節(jié)約主機(jī)能耗,達(dá)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(shí),采用冬季節(jié)能運(yùn)行模式,這時(shí)停止水冷冷水機(jī)組的運(yùn)行,由冷凍水循環(huán)泵通過(guò)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(guò)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(yùn)行。當(dāng)氣候溫度上升,達(dá)不到冷卻效果時(shí),系統(tǒng)恢復(fù)原有工作模式,開閉旁通控制閥,啟動(dòng)制冷主機(jī),實(shí)現(xiàn)原系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行。
C、性能特點(diǎn)
●系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工程量少,技改投資較少。
●可節(jié)約三至四個(gè)月的主機(jī)能耗,節(jié)能效果明顯。
●運(yùn)行模式自動(dòng)化控制,并根據(jù)氣候溫度和回水溫度自動(dòng)切換,確保系統(tǒng)的冷卻效果。
●系統(tǒng)具有完善的保護(hù)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(yùn)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(diǎn),不但沒有進(jìn)行回收,而且還很多的能耗進(jìn)行冷卻轉(zhuǎn)移,形成的雙向能量浪費(fèi)。如果把這部分余熱進(jìn)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(guò)余熱回收換熱器與低溫循環(huán)水進(jìn)行熱交換,把高溫循環(huán)水中的熱值轉(zhuǎn)移到低溫?zé)崴?,并把得到熱能的高溫?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(jì)。
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(guò)蒸汽熱泵或高效電熱蒸汽發(fā)生器進(jìn)行升溫加壓形成蒸汽使用。
●溫差發(fā)電;利用有機(jī)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(guò)擴(kuò)容升溫轉(zhuǎn)換為電能使用。