张建伟
（中国平煤神马集团尼龙化工有限责任公司，河南 平顶山467013）
［摘 要］ 中国平煤神马集团尼龙化工有限责任公司3#循环水系统有2台冷却塔及3台循环水泵（两开一备），冷却塔风机由电机驱动，每年5—11月一般运行2台风机，每年12月至次年4月一般运行1台风机，风机电机常年运行消耗大量电能。结合3#循环水系统的生产实际，经可行性分析及理论计算后，决定将3#循环水系统的2台冷却塔风机驱动设备（电机、减速机、传动轴）改造为内置双击式水能机（带动力补偿装置）驱动，即冷却塔风机由传统式电力驱动改为“液力+电力驱动”（液力驱动为主，电动驱动为辅）。改造完成后，3#循环水系统运行状况良好，冷却塔运行正常，经测算年可节省电费及日常维护费用约149万元，不仅达到了节能降耗的目的，而且为全集团公司循环水冷却塔风机节能改造探出了一条路子。
［关键词］ 循环水系统；冷却塔风机；电机驱动；水能机驱动；可行性分析；改造方案；动力补偿装置；效益分析
［中图分类号］ TK735+.3［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2019）06-0058-03
0 引 言
我国的能源问题已经成为制约经济发展和社会发展的重要因素，早在2006年8月6日，国家从战略和全局的高度出发做出了《国务院关于加强节能工作的决定》（国发〔2006〕28号），要求各级地方政府和企业充分认识节能工作的重要性和紧迫性，并采取有力措施，调动社会各方面力量做好节能工作。
节能减排是我国现阶段的一个重要的基本国策，要以科学发展观为指向推动其市场化改革，来改善我国的生态环境和资源开发的经济补偿体系，并且把我国经济发展的激励机制转变到鼓励研发和自主创新上来，转变到鼓励节能减排降耗上来，转变到鼓励降低成本、提高效率、提高经济总要素生产率增长的方向上来。
据统计，目前我国机械通风式冷却塔总循环水量超过22×108 t/h，仅冷却塔风机电机的电耗每年近5 500×108 kW·h。按机械通风式冷却塔总量的25%可实施节能改造予以估算，每年可节电1 375×108 kW·h，相当于每年节省标煤0.5×108 t。
因此，冷却塔风机节能技改对于热电、石化、煤化工等企业节约生产成本、提高经济效益、节能环保等具有重要意义。
1 3#循环水系统基本状况
1.1 设备配置情况
中国平煤神马集团尼龙化工有限责任公司3#己二酸装置和3#硝酸装置配套的3#循环水系统有2台冷却塔及3台循环水泵（两开一备），冷却塔风机驱动设备为高压电机。具体设备配置及其性能参数如下。
（1）冷却塔（2台）：砼结构填料塔，塔高15 m，单根DN1000上水管入塔，循环水量11 000 m3/h，回水压力（压力表距地3.5 m）≥0.18 MPa。
（2）风机（2台）：风机直径9 750 mm；配套电机2台，单台电机功率200 kW、运行电压6 000 V。
（3）循环水泵（3台，两开一备）：流量5 600 m3/h，出口压力045 MPa，扬程55 m。
1.2 冷却塔风机运行情况
3#循环水系统有2台冷却塔及3台水泵（两开一备），冷却塔及循环水泵投运至今，冷却塔风机在每年5—11月份一般运行2台，每年12月份至次年的4月份一般运行1台。2018年3#循环水系统给水、回水压力及温度（均值）见表1。
3#循环水系统运行过程中，寒冬季节会出现开1台风机系统温度过低、全部停运风机系统温度过高的情况，而秋冬交接与春夏交接季节会出现开1台风机系统温度过高、开2台风机系统温度过低的情况；风机电机常年运行消耗大量电能，电费支出相当大。为达到节能降耗、降低生产成本的目的，拟对3#循环水系统冷却塔风机驱动设备进行节能改造。
2 技改的必要性与可行性分析
2.1 必要性分析
循环水系统回水（热水带压——余压）进入冷却塔布水系统雾化冷却，在整个系统中，水流在进入冷却塔布水系统时剩余大量动能（包括势能），其多余动能在冷却塔内布水后被白白浪费掉，若能将这部分动能利用起来，即将水的动能转化为机械能驱动风机运转，将使整个循环水系统运行成本大大降低。
据了解，SNJ型内置双击式水能机（专利产品）是一种高效节能的能量转换设备，可将回水余压——水动能转化为机械能，替代传统电机及减速机驱动风机（风叶）旋转，省去风机的电力消耗，减少电费支出。简言之，对3#循环水系统冷却塔风机进行节能改造十分必要。
2.2 可行性分析
为探究3#循环水系统冷却塔风机驱动设备进行节能改造是否可行，进行如下计算。
2台冷却塔风机采用水能机驱动节能改造后，进入单台水能机的水量为5 500 m3/h，循环水回水压力（压力表距地3.5 m）以0.18 MPa（即18 m水头）计，对于塔高15 m的冷却塔，克服塔高重力势能的水压头应为18+3.5-15=6.5 m，即水能机入口水压力应在0.065 MPa；由于水流进入水能机驱动其旋转后进入的布水系统为一密闭系统，且出水口低于进水口，在循环水流动中因重力势能的改变将会对水能机入口的水流产生虹吸现象，虹吸压力以0.03 MPa计，则单台水能机入口压力为0.065+0.03=0.095 MPa，即水能机入口有9.5 m的水压头。
更多内容详见《中氮肥》2019年第6期