一、技術名稱：工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術
二、技術所屬領域及適用范圍：工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)鋼鐵冶金、石油化工、熱電、生化制藥等領域
三、與該技術相關的能耗及碳排放現狀
循環(huán)水系統(tǒng)以水為介質用于工藝過程的冷（熱）量交換和傳送，在石油化工、鋼鐵冶金、機械電子、食品制藥、熱電、集中供暖、中央空調等領域，是必不可少的基本環(huán)節(jié)。循環(huán)水系統(tǒng)以水泵為動力源，其電能消耗較大，約占社會總用電量的15%左右。目前，我國循環(huán)水系統(tǒng)普遍存在能耗較高的現象，與先進國家相比，水泵單機效率約低5%以上，系統(tǒng)效率低20%以上。目前該技術可實現節(jié)能量73萬tce/a，減排約193萬tCO2/a。
四、技術內容
1.技術原理
從流體力學基本原理可知，影響水泵功率的三大內在因素為：揚送的流量、揚程、運行效率。其中運行效率取決于水泵的效率性能，揚程用于克服管網阻力，流量用于工藝過程的冷（熱）量交換和傳送。從傳熱學基本原理可知，循環(huán)水量又取決于換熱單元的熱負荷、冷熱流溫差和傳熱系數。也即對某特定工藝的換熱網絡，若所移去的熱量通過平衡后變少，換熱器的熱阻變少，循環(huán)水的供回水溫差按設計規(guī)范要求控制在合理值內，那么流量就可以減少。根據上述原理，如果對某特定工藝，進行以下優(yōu)化改造步驟，可從根本上解決循環(huán)水系統(tǒng)的高能耗問題：
（1）通過優(yōu)化改造換熱網絡、消除因結垢或藻類滋生引起的熱阻、做好管網的流量平衡并合理控制供回水溫差，取得泵站最合理的揚送流量；
（2）通過配水管網優(yōu)化，消除不利因素，如閥門損失、局部管路阻力偏大、并聯管路性能差異大而引起的水力失衡、真空度控制不合理引起擾流等，從而降低管網阻力，取得水泵最合理的工作揚程；
（3）根據優(yōu)化后的工作點參數（流量、揚程、效率、裝置汽蝕余量），采用三元流技術設計出高效的水泵葉輪，以高效節(jié)能泵替換原有不匹配、低效率的水泵，確保泵站處于高效率運行狀態(tài)；
（4）充分考慮因熱負荷及環(huán)境溫度變化引起的變工況運行，根據系統(tǒng)運行特征對泵站進行優(yōu)化設計和管理。
2.關鍵技術
（1）循環(huán)水系統(tǒng)各換熱設備、管網、泵站等的運行參數（包括壓力、流量、溫度、幾何高度等）精確采集技術；
（2）換熱網絡優(yōu)化和管網水力優(yōu)化數學模型建立；
（3）對流量、管網阻力、水泵運行效率等專家分析診斷及優(yōu)化系統(tǒng)。
（4）水力平衡調節(jié)裝置、高效節(jié)能泵等多種針對性強的系列高效節(jié)能產品。
3.工藝流程
冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化工藝主要包括以下環(huán)節(jié)：
（1）循環(huán)水系統(tǒng)及換熱網絡流程圖繪制、各換熱設備額定技術參數及熱負荷值進行勘探，校對，記錄；
（2）規(guī)定采集點的運行工況及環(huán)境參數采集；
（3）高能耗原因診斷分析；
（4）通過換熱網絡及配水管網優(yōu)化設計，確定優(yōu)化整改方案，確定合理循環(huán)水量及總管網最優(yōu)阻力；
（5）原泵站性能評價與泵站優(yōu)化設計，高效節(jié)能泵最優(yōu)工作參數確定；
（6）定制生產高效節(jié)能泵；
（7）換熱網絡及配水管網的不利因素優(yōu)化整改與調整；
（8）高效節(jié)能泵安裝調試；
（9）對間隙式生產系統(tǒng)（如聚苯烯生產裝置等），根據變工況運行特征，制訂相應調節(jié)控制策略，加裝變頻控制系統(tǒng)；
（10）對循環(huán)水量較大（建議在3000t/h以上）或較復雜的系統(tǒng)，制訂相應的在線監(jiān)測與管理策略，安裝循環(huán)水系統(tǒng)在線監(jiān)控與能源管理系統(tǒng)。
循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術系統(tǒng)構架見圖1。
圖1循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術系統(tǒng)架構圖
五、主要技術指標
應用于工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造節(jié)電率約為12%-55%。
六、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該技術于2005年7月通過浙江省科技廳組織的成果鑒定，擁有自主知識產權，并已獲得計算機軟件著作權登記證書5項。經浙江能源監(jiān)察總隊能源監(jiān)測站、沈陽市節(jié)能技術研究所等多家權威機構檢測，該技術實際應用的節(jié)能效果著，已在全國成功應用于860余個循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能改造，目前處于大范圍推廣階段。
七、典型應用案例
典型用戶：上海石化、南京化工、揚子石化、中化集團、柳化股份、大化集團、上海醫(yī)藥集團、菱花味精、歐亞賜福集團、LG甬興化學、寶鋼股份、首鋼集團、上海大眾汽車公司等。
典型案例1
技術提供單位：浙江科維節(jié)能技術有限公司
建設規(guī)模：30萬t/a合成氨循環(huán)水系統(tǒng)（循環(huán)水量35000t/h），配7臺冷卻水泵，其中2臺配功率為2240kW，1臺配功率為900 kW，4臺配功率為1000kW，相應配7臺冷卻塔。主要技改內容：換熱網絡及配水管網的不利因素優(yōu)化整改與調整，特別是解決了純堿廠和加氯車間最不利點的水力平衡問題；評價原泵站性能，并進行優(yōu)化設計，確定高效節(jié)能泵最優(yōu)工作參數及葉輪的水力模型設計；通過系統(tǒng)改造更換7臺高效節(jié)能泵。主要設備包括水力平衡提升調節(jié)裝置2套；高效節(jié)能泵7臺；循環(huán)水在線檢測與能源管理系統(tǒng)1套。節(jié)能技改投資額1470萬元，建設期5個月。每年可節(jié)能4709tce，年節(jié)能經濟效益為573萬元。投資回收期2.5年。
典型案例2
技術提供單位：浙江科維節(jié)能技術有限公司
建設規(guī)模：1780m3高爐鼓風機透平拖動裝置冷卻系統(tǒng)技改，配6臺900kW冷卻泵（2用4備）；主要技改內容：換熱網絡及配水管網的不利因素優(yōu)化整改與調整，特別是解決了供水總管止回閥阻力異?，F象；評價原泵站性能，并進行優(yōu)化設計，確定高效節(jié)能泵最優(yōu)工作參數及葉輪的水力模型設計；通過系統(tǒng)改造更換6臺高效節(jié)能泵。主要設備包括PLC計量系統(tǒng)、止回閥6臺、高效節(jié)能泵6臺。節(jié)能技改投資額780萬元，建設期4個月。每年可節(jié)能3048tce，年節(jié)能經濟效益459萬元，投資回收期1.7年。
八、推廣前景及節(jié)能減排潛力
根據目前已在全國成功實施的800余套循環(huán)水優(yōu)化系統(tǒng)的節(jié)能效果分析，與原有循環(huán)水系統(tǒng)相比，該技術的節(jié)電率一般在20%-85%。這表明目前我國工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)仍然存在能耗過高的情況，有較大的節(jié)能潛力。
預計未來5年，該技術在行業(yè)內的推廣潛力可達到20%，投資總額45億元，節(jié)能能力207萬tce/a，減排能力546萬tCO2/a。
