循環(huán)水池設(shè)計與節(jié)能

概述

在我公司的生產(chǎn)過程中，普遍利用循環(huán)水池冷卻塔將生產(chǎn)工藝中的廢熱置

換排放出來。公司現(xiàn)有大小近20個（生產(chǎn)一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)）冷卻循環(huán)水池，其

每年的用電量是公司總能源消耗量重要一部分，例：生產(chǎn)三區(qū)去年年總消耗電

量約8954萬千瓦時，單循環(huán)水池用電量3366.5萬千瓦時，占用電總量的38%。

由此可見，循環(huán)水池的節(jié)能設(shè)計是節(jié)能工作的重要環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞循環(huán)水池節(jié)能設(shè)計循環(huán)水泵

公司目前循環(huán)水池現(xiàn)狀

1、由于歷史原因，公司目前的循環(huán)水池存在較多不合理的設(shè)計，主要表現(xiàn)在以

下幾點：

2、為規(guī)劃的美觀和節(jié)約前期投資資金，循環(huán)水池早先設(shè)計盡可能采用集中方式

建設(shè)，例現(xiàn)有生產(chǎn)二區(qū)9200立方循環(huán)水池，近可以向22分廠小賴氨酸車間

供水，遠可以向21分廠粉碎車間供水，充分反映了當初設(shè)計集中建設(shè)這一

原則，同時，集中建設(shè)帶來了運行生產(chǎn)浪費能源的弊端，在較長管線的輸送

過程中，將產(chǎn)生較大的壓力降，降低供水泵的使用效率，21分廠至大循環(huán)水

池循環(huán)水管線總長約800米，在輸送過程中，可能帶來的壓力降約0.06Mpa。

為了操作和設(shè)計方便，需求用水壓力需求用水量

循環(huán)水泵的供給方式采

用集中供水，即首先估

算使用單位的用水壓力，

然后粗略降供水壓力大

致分級，以最高壓力作

為供水壓力。例如，某項

目需求用水如下：

單元裝置區(qū)

A10米2340立方/時

B20米1400立方/時

C30米1300立方/時

D40米1620立方/時

E50米1800立方/時

F60米2020立方/時

我們在設(shè)計時，可能考慮到為減少設(shè)備的占地面積和維修方便（能夠做到零件互

換和節(jié)約備品備件），將泵房供水能力大致分成壓力o.3Mpa的循環(huán)水5040立方

/時,0.6Mpa的循環(huán)水5440立方/時。

根據(jù)調(diào)查結(jié)論：

循環(huán)水泵壓力循環(huán)水泵流量須配電機功率

10米2340立方/時110KW

20米1400立方/時132KW

30米1300立方/時160KW

40米1620立方/時280KW

50米1800立方/時400KW

60米2020立方/時560KW

合計總功率為1642KWO

按照原先設(shè)計

循環(huán)水泵壓力循環(huán)水泵流量須配電機功率

30米5040立方/時680KW

60米5440立方/時1115KW

合計總功率為1795KWO

3、由此可見，泵房壓力集中供給帶來的能源浪費。

4、為節(jié)約泵房占地面積，采用大泵供給方式。例生產(chǎn)三區(qū)蒸偏循環(huán)水系統(tǒng)采用

4臺450KW循環(huán)水泵供給，當蒸鏘車間循環(huán)水需求負荷變化時，常會出現(xiàn)供

水系統(tǒng)開啟一臺泵不能滿足生產(chǎn)需要，開啟兩臺泵又會大馬拉小車，只能簡

單的通過關(guān)閉泵的出口閥門來調(diào)節(jié)流量，造成能源浪費。

5、設(shè)計時，循環(huán)水供給系統(tǒng)的供水管線和回水管線管徑一樣，即設(shè)計的出水流

速和回水流速一樣。此種情況容易造成車間在使用循環(huán)水的時候，循環(huán)水容

易向低管阻區(qū)域涌流，而高管阻循環(huán)水流量偏小，出現(xiàn)“爭水”現(xiàn)象，在操

作上通常采用加大循環(huán)水供給流量的方式來滿足需求。

設(shè)計、施工完成后，即代表投資建設(shè)完成，并無跟蹤調(diào)查，檢查設(shè)計時的安全系

數(shù)是否過高，檢查設(shè)備使用是否在正常的工況范圍內(nèi)，設(shè)備的效率是否最高。

管道經(jīng)濟流速通用，均為2~2.5米。在年使用率較高的管線中，能源浪費的錢遠

大于一次投資的錢。

1、目前冷卻系統(tǒng)較為合理的泵房設(shè)計方案有：

2、確定合埋的循環(huán)水池位置，水池數(shù)量，原則是盡可能就地選址建造循環(huán)水池,

較遠處可以單獨建造。

3、泵房的供水壓力以循環(huán)水需求流量大的壓力為基準，可以兼顧部分很小流量

的低壓循環(huán)水。需求循環(huán)水壓力較高的生產(chǎn)裝置可以采用單獨供給或二次加

壓方式供給。

4、要選擇高效率的水泵。

5、水泵應(yīng)大小搭配，合理組合。

6、推廣采用變頻調(diào)速泵，節(jié)約能量。近年來，國內(nèi)外廣泛采用變頻調(diào)速泵：即

根據(jù)管網(wǎng)水量變化自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速達到節(jié)省能量的效果。實踐表明泵站的

經(jīng)常運行費用（主要是動力費用）占水廠制水成本的50%甚至更大，為了降

低水廠制水成本，在新水廠設(shè)計時，不但考慮水泵大小搭配合理，而且應(yīng)采

用變頻調(diào)速這一新的節(jié)能技術(shù)。例如四川某廠在水廠設(shè)計時采用變頻調(diào)速節(jié)

能技術(shù)，一年為該廠節(jié)約運行費約10萬元，所增加的投資在二年內(nèi)收回。對

已建成的水廠可進行技術(shù)改造、引入變頻調(diào)連節(jié)能技術(shù)，雖說要投入一部分

資金。但長年節(jié)能，所需費用可在短期內(nèi)收回，并達到降低制水成本的目的。

根據(jù)管道的年使用率，重新確定經(jīng)濟流速，同時供水管線流速要遠大于回水管

線流速。

反向建設(shè)方式確定泵的型號，首先擬定泵的型號，投入正常生產(chǎn)后，檢測泵是

否在正常的合理范圍之內(nèi)，如果泵在此工況下，效率偏低，可以將檢洲數(shù)據(jù)提

供給節(jié)能廠家，定做供水泵。

在今后的設(shè)計中如何考慮節(jié)能

1.循環(huán)水池位置的選擇：

循環(huán)水池的建造位置應(yīng)該就近建造需求循環(huán)水量最大的裝置區(qū)周圍，其余

生產(chǎn)裝置區(qū)盡可能建立在循環(huán)水池四周，以減少給排水管線長度和彎頭，降低

管阻損耗，對于較遠的生產(chǎn)裝置區(qū)，可采用單獨建造循環(huán)水池的方式。

同時盡可能將循環(huán)水沏建立在地勢較高部位，高位供水系統(tǒng)中，生產(chǎn)裝置區(qū)內(nèi)

的循環(huán)水進口壓力和出口壓力會同時加大，可以滿足較多平面層的用水需求。

例如：某項目需求建設(shè)一個循環(huán)水池，分別向0.00平面、6.00平面和12.00平

面供水，如果將水池建在0.00平面，供水壓力必須達到0.12Mpa以上方能滿足

需要，如果將水池和泵房建在12.0平面，只需供水壓力大于最遠處的管阻壓力

便能滿足供水需求，兀以看出，產(chǎn)生很明顯的節(jié)能效果。

2、設(shè)計時盡可能的降低泵的進口管阻。泵的進口管阻的影響，要比同樣管阻泵

的出口管阻影響大的多。因為在實際的生產(chǎn)運行過程中，泵的進口管阻除會產(chǎn)生

壓力降外，同時會因為泵的進口管阻大，容易造成泵的進水擴散的流態(tài)不穩(wěn),

存在旋流現(xiàn)象，容易發(fā)生“喘振”及“氣蝕”現(xiàn)象，降低了泵的吸水能力和效率,

造成能源浪費。

3、打破原先循環(huán)水壓集中供給的設(shè)計方式，根據(jù)各個項目的提姿對循環(huán)水的壓

力進行統(tǒng)計，按照壓力進行分級，首先確定需求流量最大的壓力，作為主要供

給對象，對于壓力低，流量很小的，可以并入確定的壓力供給。對于，需求循環(huán)

水壓力大或壓力小、流量大的生產(chǎn)單元或設(shè)備采用另選泵單獨供給的方式。為確

保生產(chǎn)的穩(wěn)定，可以將各個壓力區(qū)的泵群總管利用連通閥門連接起來，以滿足

各等級水壓系統(tǒng)互為條用。

4.泵的選擇

我國水泵耗能總量約占全國總發(fā)電量的20?25%,而我國水泵的平均設(shè)計效率

為75%,比國際先進水平低約5個百分點，因此，泵型號的選擇，存在著極大

的節(jié)能潛力。我們在設(shè)計過程中，應(yīng)當選擇水力模型設(shè)計先進，高效率，高節(jié)能

的泵，另外，每種型號的泵都有自身最合理、最高效的運行范圍，泵的設(shè)計運行

工況應(yīng)該盡量選擇或靠近泵自身的運行高效范圍。

6、5.管道經(jīng)濟流速的選擇

7、所謂經(jīng)濟流速是一次投資與運行費用之和最小時的流速為經(jīng)濟流速，而相應(yīng)

的管徑即為經(jīng)濟管經(jīng)。所以選擇輸配水管管徑的大小涉及投資與耗電的大小,

管徑大基建費用高，電費卻省，管徑小一次投資省，但水頭損失大，水泵揚

程高，電費貴。故以往設(shè)計中以經(jīng)濟流速來控制。為了更合理設(shè)計管網(wǎng)：我

們往往采用計算機對管網(wǎng)進行平差，以便降低能耗。根據(jù)以上設(shè)計原則：我

們在計算管道的經(jīng)濟流速時，應(yīng)當首先確定管道的使用年限、年使用率：多

次擬定管徑大小，并計算管道的投資和管道壽命內(nèi)，管阻損失帶來的經(jīng)濟浪

費金額，以管道投資和運行浪費金額之和最小的管徑和流速作為設(shè)計依據(jù)。

為避免裝置區(qū)或設(shè)備的“爭水”現(xiàn)象，回水管線的經(jīng)濟流速還需重新確定，通

常，為緩解“爭水”現(xiàn)象，必須加大供水管線和回水管線的壓力差，目前比

較經(jīng)濟的方法就是降低回水管線的回水壓力，如：一般設(shè)計，供水管線的經(jīng)

濟流速我們選擇1.8-2.5米/秒，回水管線，可以選擇1.3-2.0米/秒。

8、水泵大小搭配

9、在設(shè)計過程中，泵的選擇盡可能選流量大、電機電壓等級高的泵，通常：流

量大、電機電壓高泵的效率也同樣高，同時配合部分小泵作為調(diào)節(jié)。在正常

的生產(chǎn)過程中，當大泵不在最合理，最節(jié)能的工況范圍內(nèi)運行時（既大馬拉

小車或不能滿足負荷需求時）。小泵的選擇以大泵額定流量的50%為宜，當一

臺小泵不能滿足需求時，可以再以小泵額定流量的50蛤忝加一臺小泵。

10、跟蹤調(diào)查

11、項目建設(shè)完畢后，對于已安裝的泵進行實地技術(shù)測量，收集泵的出口

壓力、流量和消耗功率，計算泵的實際效率是多少，當泵的效率低丁70%

時，予以更換?；蛲ㄟ^節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，根據(jù)測量的技術(shù)指標，定做或

選擇更高效的泵，將原泵予以拆除，更換新泵。此項技術(shù)，現(xiàn)已成熟并己

推向市場，雖然前期投資較大，可能造成部分設(shè)備不能再利用，但節(jié)能效

果明顯。

12、安裝變頻器

在一般情況下，水泵采用恒速交流電動機拖動，而用水量卻是變化的，為了保

證水池的正常供水，工人要在現(xiàn)場經(jīng)常調(diào)節(jié)擋板或閥門開度大小來控制水泵的

抽水量，或者將水池中用不完的水白白流掉。這樣做不僅增大了工人的勞動