換熱站采暖水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造

崔蕾

摘要：本著“節(jié)約能源，安全可靠，降低成本”的原則，對沈陽鑄鍛工業(yè)有限公司換熱站的采暖循環(huán)水系統(tǒng)提出的節(jié)能技改措施。BDEL型流體輸送技術(shù)是目前比較先進的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，根據(jù)流體的特性而制作一種裝置，該裝置能最大限度地節(jié)約能源，并且保持原有的采暖舒適度，節(jié)能效果立竿見影。

關(guān)鍵詞：BDEL型流體增壓裝置；循環(huán)水泵；節(jié)能技術(shù)；換熱站；采暖水循環(huán)系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK161 文章編號：1009-2374（2016）30-0091-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.044

本著“節(jié)約能源，安全可靠，降低成本”的原則，對我公司換熱站的采暖循環(huán)水系統(tǒng)提出的節(jié)能技改措施，通過對現(xiàn)有換熱站所配循環(huán)系統(tǒng)的水泵進行運行參數(shù)及性能的分析和研究，通過相關(guān)的實際數(shù)據(jù)和理論計算對這項新技術(shù)進行了分析論證，定性地分析了該項技術(shù)的可行性，對新技術(shù)進行技術(shù)可行和經(jīng)濟合理的分析和探討。采用“BDEL型流體增壓裝置”這種技術(shù)，能夠改造目前水循環(huán)系統(tǒng)高能耗狀態(tài)并且最大限度節(jié)約能源。BDEL型流體增壓裝置是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效節(jié)能產(chǎn)品。該裝置具有體積小、環(huán)保、使用壽命長、免維護、安裝周期短的優(yōu)點，能顯著降低所配系統(tǒng)驅(qū)動泵的用電功率，極大地降低了設備的運行成本。

1 BDEL型流體增壓裝置工作原理

在工藝冷卻循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)泵的配置是以系統(tǒng)規(guī)模容量為基礎，以每升水擬置換多少大卡熱量需配多少流量為依據(jù)，計算出循環(huán)泵的流量配置，然后再計算所在系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力再加上適當?shù)挠嗔?，最后通過流量和揚程計算出水泵所配的電動機功率。在循環(huán)泵的技術(shù)參數(shù)配置選型中，在流量Q不變的前提下，循環(huán)泵的揚程H越高，其水泵所配的電機功率N越大，反之，其水泵所配的電機功率N就越小，循環(huán)泵配置的電機功率越大，所消耗的電能越高，隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，電力供應越來越緊張，而大功率電機所耗的電能又會帶來高額的設備運行成本。在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)泵的揚程是為了克服系統(tǒng)管網(wǎng)的阻力，循環(huán)泵在停止狀態(tài)下水泵的進、出水口的壓力是均等的，一旦循環(huán)泵啟動，循環(huán)泵出水口的壓力和流速在整個循環(huán)系統(tǒng)中都是最高、最快的。傳統(tǒng)的離心水泵工作時，單通道的水流在水泵高速旋轉(zhuǎn)時，水泵進口處產(chǎn)生渦流，由于渦流的產(chǎn)生會降低水泵的輸送能效，BDEL型水泵是將水泵的吸水口變?yōu)槎嗤ǖ肋M入，多通道的流體能克服水泵吸水口處的渦流現(xiàn)象，可最大限度地排出吸入的流體，提高水泵的輸出效率，流體在匹配的水泵專用葉輪的作用下，進入加裝在水泵出水口的流體增壓裝置，流體增壓裝置主要是利用循環(huán)泵出口的瞬間高壓、高流速提高循環(huán)泵的效能，當流體進入節(jié)能裝置后，由于裝置獨特的內(nèi)部設計，在內(nèi)部會形成負壓，所形成的負壓會對水泵的出水口產(chǎn)生一股吸力（無論是空氣動力學還是流體力學，凡是負壓都有吸力），節(jié)能裝置所形成的負壓吸力能對水泵出水口的水流產(chǎn)生吸力，其所產(chǎn)生的吸力能替代循環(huán)泵的部分揚程克服系統(tǒng)的阻力，在循環(huán)泵流量不變的情況下，一旦循環(huán)泵的揚程降低，則循環(huán)泵所配電機功率將大幅下降，從而達到節(jié)約設備運行電費的目的，BDEL型流體輸送節(jié)能裝置結(jié)構(gòu)圖如下：

圖1 BDEL型水泵工作原理圖

圖1中：a為傳統(tǒng)的水泵和BDEL型水泵進口的對比；b為流體增壓裝置工作示意圖；c為整套BDEL型裝置的工作示意圖）

2 技術(shù)優(yōu)點

（1）由于其獨特的增壓功能，可以將常規(guī)系統(tǒng)所配循環(huán)泵的功率降低30%～60%，仍可使系統(tǒng)達到原來的效果；（2）節(jié)約設備投入：由于該裝置所起的能效作用，因此能降低循環(huán)泵的使用功率和循環(huán)泵的日常維護，維修費用與傳統(tǒng)相比將大幅降低；（3）保護環(huán)境：大功率的循環(huán)泵不但笨重，而且消耗大量的電能，使用該裝置后，能使循環(huán)泵的功率降低，不但節(jié)約電能，還極大地降低了大功率循環(huán)泵在運行中產(chǎn)生的噪音污染，起到了環(huán)保的作用；（4）使用壽命長：由于該裝置采用優(yōu)質(zhì)耐溫、防腐、抗磨的合金材料及先進的加工制造工藝，設計使用壽命15年以上；（5）低成本改造：如果用該裝置改造現(xiàn)有系統(tǒng)，不會破壞現(xiàn)有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，改造后一般3年左右所節(jié)省的電費和設備維護、維修等費用即可收回使用該裝置的技改投資；（6）本增壓裝置為免維護設備。

3 循環(huán)水泵節(jié)能改造方案

3.1 改造前情況

目前采暖循環(huán)水系統(tǒng)配置管道離心泵4臺，電機功率110kW、流量470m3、揚程50m、實際運行轉(zhuǎn)數(shù)為1450r/min（相當于67kW電機做功）；使用情況是2用2備；運行工作制按24小時/天，150天/年。每年的運行電量大約為：67kW×24小時×150天×2臺=482400kW·h。

3.2 改造方案

節(jié)能技術(shù)改造方案只更換水泵并在技改后的循環(huán)泵的出口加裝BDEL型流體增壓裝置，改造作業(yè)只局限在泵房內(nèi)進行，對正常經(jīng)營、運營不產(chǎn)生不利影響。根據(jù)BDEL型流體增壓裝置的水泵選型說明和現(xiàn)工藝循環(huán)水系統(tǒng)的具體情況，110kW的循環(huán)水泵在改造后更換成功率為42kW、流量470m3、揚程50m的專用水泵。

現(xiàn)擬將工藝冷卻系統(tǒng)的其中2臺110kW的循環(huán)水泵更換成2臺功率為42kW、流量為470m3、揚程為50m的專用水泵，在技改后的水泵出水口處各裝配一套DN-300型流體增壓裝置，技改后的2臺42kW循環(huán)泵可以替代現(xiàn)系統(tǒng)的2臺110kW循環(huán)泵，并可以全年使用，現(xiàn)系統(tǒng)另2臺110kW循環(huán)泵作為備用，不做技改。

3.3 節(jié)能效果分析

節(jié)能效果的前提是在保證整個生產(chǎn)工藝系統(tǒng)對循環(huán)水流量參數(shù)基本不變并且系統(tǒng)能完全正常運行的基礎上，提高能源效率，減少水泵電耗。

技改后的2臺42kW的冷卻循環(huán)水泵每年的運行電量大約為：

42kW×24小時×150天×2臺=302400kW·h

技改后每年節(jié)約電量大約為：

485316kW·h-302400kW·h=182916kW·h

節(jié)能技改后每年可節(jié)約設備的運行電費約：

182916kW·h×0.83元/kW·h=151820元

3.4 投資回收期的計算

根據(jù)相關(guān)廠家的詢價結(jié)果，整套設備包括流體增壓裝置（DN-300）和循環(huán)泵（42kW，B470-50），單價228000元，數(shù)量2套，技改需總投入資金：454000元，采用新技術(shù)每年節(jié)約的費用：151820元，經(jīng)計算大約3年能收回投資能本，并且以后每年可以節(jié)約電182916kW·h，按照0.83元/kW·h計算，每年可以節(jié)省運行費用151820元。

3.5 節(jié)能技改前后系統(tǒng)工況參數(shù)比較和界定

技改后的系統(tǒng)運行效果可通過系統(tǒng)運行的進、回水溫差與技改前系統(tǒng)運行的參數(shù)進行比較；節(jié)能效果可通過檢測技改前、后水泵電機運行的電流來進行比較。

3.6 改造過程達到的質(zhì)量要求

（1）方案設計：制定準確的能耗分析報告及完善的節(jié)能技改方案；（2）安裝施工：做到優(yōu)質(zhì)安裝和文明施工，每臺設備的安裝周期為2～3天；（3）技改效果：確保設備運行正常，達到預期的節(jié)能效果；（4）技術(shù)培訓：提供技改設備運行維護培訓，確保運行維護工人達到熟練操作程度及具備處理一般故障的能力；（5）維護保養(yǎng)：定期檢查設備的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象及時報告并及時進行處理，在設備保修期內(nèi)積極聯(lián)系廠家進行上門維護，在保修期以后，按照保養(yǎng)操作規(guī)程，自行進行故障處理，保障設備處于最佳運行狀態(tài)；（6）資料管理：及時為隨機技術(shù)文件歸檔。

4 節(jié)能改造工程具體實施

將現(xiàn)工藝循環(huán)水系統(tǒng)的其中2臺循環(huán)泵拆除，備用循環(huán)泵不進行改造，換上經(jīng)過計算重新配置的專用循環(huán)泵，在技改后的循環(huán)泵的出口各裝配一臺BDEL型流體增壓裝置，技改后的循環(huán)泵利用原有的電纜線和控制柜，增壓裝置設備的設計、安裝、調(diào)試等全部配套工程委托給有能力進行施工的單位，調(diào)試完后即可投入使用。

施工內(nèi)容主要包括支架、水泵、增壓裝置、溫度表、壓力表及止回閥的安裝及調(diào)整；施工機具和材料包括電焊機、手電鉆、電錘、剪刀、尺、各種型號扳手、打磨機、切割機、乙炔瓶、氧氣瓶、螺栓、法蘭、大小頭、墊圈、備用閥門；施工過程需要一名技術(shù)工程師，指導施工過程的每一個環(huán)節(jié)，一名焊工負責焊接和切割管道，三名安裝工人負責設備的運輸和安裝。

按照如下施工流程進行安裝：（1）水泵安裝時，測量、放線→設支架、固定架、吊筋→確認主體結(jié)構(gòu)軸線→確定水泵四角位置→地面找平→放置減震墊→校正位置→管道與水泵連接；（2）BDEL型增壓裝置的安裝時，測量、放線→根據(jù)管路位置設支架、固定架、吊筋→按圖紙切割水管→與水泵連接→壓力實驗→水管外表面的防腐防銹處理→保溫→清潔整理→檢查驗收。

5 結(jié)語

目前我國已經(jīng)把節(jié)約資源作為一項基本國策，加快建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，促進經(jīng)濟發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)。能源成本已經(jīng)成重型企業(yè)的一項重要成本支出，面對當前全球性金融危機，節(jié)能將為企業(yè)的運營帶來巨大的成本下降空間。從長遠來看，倡導節(jié)能環(huán)保，構(gòu)建節(jié)約型社會，實踐可持續(xù)發(fā)展的科學發(fā)展觀，對實現(xiàn)經(jīng)濟又快又好發(fā)展顯得尤其重要。

采用BDEL型新技術(shù)，對換熱站循環(huán)水系統(tǒng)進行節(jié)能技改，只用3年的時間僅節(jié)約的電費就可以收回整個技改投資的資金，以后每年都可以節(jié)約一筆可觀的設備運行電費成本，技改對原系統(tǒng)基本不作改動，不破壞原系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，技改過程中不影響系統(tǒng)的正常運行。總之，在換熱站供暖水循環(huán)系統(tǒng)采用BDEL型新技術(shù)，安全、直觀可靠、無風險，節(jié)能率高，投資回報率高，該技術(shù)在我國具有很好的推廣應用前景，符合“低碳能源”“節(jié)能減排”的發(fā)展趨勢。