水动风机冷却塔的应用及节能分析

1、2 0 1 0年第2期1水动风机冷却塔的特点驱动方式不同。水动风机冷却塔其工作原理是利用水轮机直接驱动风机,省去了传统的驱动风机的电机和减速机。塔体结构对比见图1。图1水动风机(上和电机冷却塔(下结构示意图进塔水压要求更高。普通冷却塔的进水压力只要满足布水要求即可,水动塔由于需要利用水的动能来驱动水轮机,因此该塔和传统电机驱动冷却塔相比需要更高的进塔水压,地铁工程中采用的两种型号水动塔具体参数见表1。需设置旁通阀。日常设计中,部分设计人员并不进行详细的水力计算,另外有的工程循环水量根据生产需要随时间变化,因此,为避免水泵扬程富余较多,使进塔水压过高造成冷却塔转速过快,特别是气象条件利于冷却塔降

2、温时使冷却水温过低,从而影响冷水机组的安全性,同时也为了避免噪声增加,2因此在冷却塔进水管及补水管之间应设置电动旁通阀。见图2。图2水动风机冷却塔设置电动旁通阀示意图水动风机冷却塔的应用及节能分析高凤淮(北京城建设计研究总院南京分院,南京210022摘要:水动风机冷却塔利用水轮机代替电机驱动风机,对水动风机冷却塔在地铁工程中的应用实例进行了分析,该塔和传统的电机冷却塔相比,其冷却能力、外形尺寸、噪声等均满足要求,当冷却泵的富余扬程可以满足水轮机驱动需要时,节能效果较为明显。关键词:水动风机冷却塔;地铁工程;节能中图分类号:TK73文献标志码:A文章编号:1001-5523(201002-001

3、6-03节能与减排参数FHD-150-5FHD-200-5循环水量/m3·h-1150200外形尺寸长×宽×高/mm4200×2600×36605000×3200×4160静止重量/kg15002500运转重量/kg27003900进水管径DN/mm150175出水管径DN/mm200250补水量/m3·h-134补给水管径DN/mm2550冷却塔的进水压力/kPa33453547标准测点的噪声dB/A15759表1水动塔基本参数16··2010年第2期表4冷却泵负荷比较车站序号数量原技术参数及

4、型号扬程增加5m 后的参数及型号流量/m 3·h -1扬程/m 功率/kW 流量/m 3·h -1扬程/m 功率/kW 1217232221723730181321181371522195323019537301105321510537153223126302313130152267.552317.5421763222176373018532118537155219528221953330152287.552337.56219528221953330162287.5623311721792718.51793222170271170321121413118.514136222

5、工程概况该工程共7座地下地铁车站,在工程实施中,冷却塔经历了二次选型,由电机冷却塔改为水动风机冷却塔,受其影响冷却泵也进行了二次选型。目前全球高度关注节能减排,通过两次选型的各项参数分析,笔者对两种塔的循环水系统进行了应用分析及综合能耗对比。设计参数:干球温度=33,湿球温度=28.3,进塔水温t 1=37,出塔水温t 2=32。地铁工程冷却塔配置点多、量大,为避免规格太多,便于采购及维护管理,该工程采用两种规格的冷却塔进行组合,每组的规格保持一致。3水动塔及电机塔对比冷却能力接近的两种塔占地面积相当,见表2;冷却塔取消电机后负荷减少,功率总减少117kW ,见表3。由于水动塔进塔水压需5m

6、左右水头,普通塔的布水水头只需2m ,就把原来由冷却塔的耗电量转为冷却泵消耗。考虑地铁工程冷却塔的位置受城市规划、景观及环保等限制3,管道路径较长,弯头多,现场施工时管道避让调整较多,往往超出计算水表2冷却塔基础参数比较型号实际流量/m 3·h -1平面尺寸/mm 功率/kW 电机塔1751672900*4000 5.5水动塔2001753600*36000电机塔1251192500*39004水动塔1501253100*3100表3冷却塔负荷变化表车站序号减少功率/kW*台数14*52 5.5*33 5.5*344*454*464*474*4头损失,为了保证循环水系统正常工作,我们

7、在选型时,把原2m 的布水水头作为安全因素来考虑,所以冷却泵二次选型的扬程比原扬程高5m ,重新选型后部分水泵功率有所增加,详见表4。节能与减排高凤淮,水动风机冷却塔的应用及节能分析17··2 0 1 0年第2期从离心泵的型谱图可以知道,阴影区域为水泵的最佳工作范围,如果原工作点在N点附近时,扬程增加不多时,工作点仍然可以位于水泵工作区域内,此时水泵电机功率不用调整;如果原工作点不在高效点,接近虚线5时,增加扬程则很容易超出水泵的有效工作区域,此时则需要增加电机的容量。本工程二次选型的结果比较好的说明了这点。表5总负荷变化kW表6塔体造价比较表7节省电费万元注:(1地铁循环

8、冷却水每年运行5个月,每天工作18h,设备寿命20年;(2目前地铁优惠电价为0.52元/kW·h,一般工商业及其他用电价格为0.814元/kW·h。4从经济性分析可以知道:(1由于水动塔还处于开拓市场阶段,造价稍高,造成初投资增加较多;水动塔需设置电动旁通阀门,对初投资有一定的影响;(2在地铁冷却塔阶段运行及地铁优惠电价的条件下,综合考虑水动塔的节电费用和运营维护人工及成本方面的节省,水动塔经济稍好;(3如果按一般商业电价、全年运行来计算,则水动塔经济性明显好于电机塔。4结语水动塔应用前景较好。水动风机冷却塔随着市场份额的扩大,和电机塔的价格差异将缩小,在全球关注节能减排的

9、大环境下,利于该塔的推广。对于新建工程来说,应对冷却塔减少的能耗和水泵增加的能耗进行综合比选,最终确定实施方案。对于改造工程来说,应对原冷却泵的扬程和管路水头损失进行精确核算,因为该塔的进水压力比电机塔的压力只需高出23m,如果增加的扬程仍然位于水泵的工作曲线范围内,水泵功率不用增加时,则电机塔改造成水动塔的经济性具有明显的优势,特别是冶金、化工等大循环水量的用户。设计中应注意不要遗漏旁通阀的设置,以保护冷水机组。参考文献:1GB/T7190.1-2008,玻璃纤维增强塑料冷却塔第1部分:中小型玻璃纤维增强塑料冷却塔S.北京:中国标准出版社,2008.2GB3096-2008,声环境质量标准S.北京:中国环境科学出版社,2008.3GB50157-2003,地铁设计规范S.北京:中国计划出版社,2003.4GB50050-2007,工业循环冷却水处理设计规范S.北京:中国计划出版社,2008.收稿日期:2010-01-11图3离心泵的典型型谱冷却塔减少负荷冷却泵增加负荷负荷总减少11782.534.5总流量/m3·h-1标准流量单价/元·(m3/h-1直接造价/万元367526095.55水动塔4350380165.3塔体造价增加69.75项目电机塔电价/元·(kW