孔繁科

【摘要】濟鋼循環(huán)冷卻水占總用水量的70%左右，主要為煉鐵、煉鋼、軋鋼、發(fā)電等產(chǎn)線設備運行產(chǎn)生的大量熱量進行降溫冷卻，因產(chǎn)能高，各產(chǎn)線循環(huán)用水要求流量大、揚程高，各類循環(huán)水泵額定功率均較高，且由于初始設計考慮參數(shù)裕量大、用戶端間斷或不平穩(wěn)使用，水泵未在高效區(qū)運行，造成循環(huán)水泵無用功的消耗嚴重，能源利用效率低。

【關鍵詞】鋼鐵企業(yè)；循環(huán)冷卻；能源利用效率

1、濟鋼循環(huán)水系統(tǒng)運行概況

水泵是廣泛使用的設備，但效率均偏低，據(jù)不完全統(tǒng)計，水泵耗電占全國發(fā)電量的22.5%。

1.1概述

濟鋼供水系統(tǒng)現(xiàn)有循環(huán)水泵站14個，主要為高爐、煉鋼、軋鋼、發(fā)電等用戶進行循環(huán)水供應，各泵站50KW以上水泵合計231臺，總裝機容量5.9萬KW，目前運行臺數(shù)為201臺，運行負荷為5.2萬KW，耗電1109萬元/月，根據(jù)效率調查計算，目前所有水泵平均效率為61.1%，效率提升潛力為9.1%。

1.2運行現(xiàn)狀

1.2.1目前各泵站部分水泵電機的容量比實際需要高出一些，存在大馬拉小車的現(xiàn)象，且部分水泵本體效率低下，造成了電能的浪費，通過水泵重新選型可減少無用功的消耗，使水泵在高效區(qū)運行。

1.2.2傳統(tǒng)的調節(jié)方法是通過調節(jié)閥門開度來調節(jié)流量，其輸出功率大量的能源消耗在閥門上，由于水泵的軸功率與轉速的立方成正比，當采用變頻調速降低轉速時，功率的消耗也大大降低，能達到用多少供多少的供水目的，還可大大延長電機、軸承、管網(wǎng)的使用壽命。

1.3能效損失分析

通過對比水泵的額定參數(shù)、各廠家的水泵樣本、性能曲線、現(xiàn)場實際工況，找出水泵效率損失的主要原因有以下幾點：

1.3.1水泵選型時流量和揚程裕量過大，未能在高效區(qū)運行；

1.3.2設計缺陷造成系統(tǒng)設備配置不合理產(chǎn)生水泵性能偏離；

1.3.3供應商加工技術落后，水泵本體效率偏低；

1.3.4流量變化相差很大的場合未使用調速系統(tǒng)，僅用閥門截流造成能源損耗；

1.3.5用戶生產(chǎn)節(jié)奏、產(chǎn)量及品種變化產(chǎn)生的水量、水壓波動造成的水泵管路特性曲線偏離；

1.3.6季節(jié)變化造成的設備匹配不合理產(chǎn)生的能源浪費。

2、循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能方法實施建議及案例分析

根據(jù)能效分析情況，對各個泵組根據(jù)不同生產(chǎn)運行狀況量身定制節(jié)能措施：

2.1重新選型

對于與系統(tǒng)不匹配而引起高能耗的水泵，通過當前運行的工況參數(shù)和設備額定參數(shù)，準確找到最佳工況點，選擇合適流量和揚程的水泵來替換目前處于不利工況、低效率運行的水泵，從而降低水泵輸出功率，達到節(jié)電效果。

典型案例：1700連鑄冷媒水泵選型優(yōu)化改造

連鑄冷媒水供水泵組現(xiàn)三臺水泵，揚程37.5m，流量1422m3/h，電機功率200KW?，F(xiàn)水泵出口閥門開度為70%，單臺泵實際流量1750m3/h，管道實際壓力為0.11MPa，額定電流361A，實際電流343A，水泵效率0.38。該泵組水泵運行狀態(tài)已偏離最佳工況點，三臺電機均不同程度存在電機本體發(fā)熱現(xiàn)象，最高達105℃，造成系統(tǒng)能源消耗，屬于不經(jīng)濟運行設備。

該案例屬典型的水泵額定參數(shù)與實際工況不匹配的情況，考慮對水泵重新選型。選用型號為500S-22的水泵，流量2020m3/h，揚程22m，效率0.84，效率提升55%，可匹配電機為功率185KW，功率降低15KW。

投資概算：水泵、管道、閥門、施工約9.8萬元。

效益分析：年節(jié)電27.7萬度，年化效益18萬元。

2.2變頻改造

對于水泵負載有經(jīng)常性變化或有明顯季節(jié)性變化時，通過變頻器改變電機的轉速，從而影響設備的轉速，平移性能曲線，相當于變成許多不同容量的水泵，來適應負荷的變化，使水泵運行處于高效區(qū)域，減少節(jié)流損失。

典型案例：連鑄二冷水供水泵變頻改造

連鑄二冷水系統(tǒng)用戶間斷性用水，滿負荷生產(chǎn)時用戶需求流量950m3/h，壓力接近1.4MPa；低負荷運行時流量100-200m3/h，壓力1.54MPa左右，水泵效率為0.58，工況變化范圍較大，設備長期處與低效率運行狀態(tài)，造成系統(tǒng)壓力、流量波動大，設備檢修頻率高。

該案例屬典型的負載經(jīng)常性變化的情況，考慮實施變頻改造。

投資概算：變頻器、變頻柜、電纜、施工等約25萬元。

效益分析：年節(jié)電29.5萬度，年化效益19.2萬元。

2.3葉輪切削

對于額定揚程流量高于實際揚程流量的水泵，可對原葉輪進行逐次切削以得到最佳葉輪外徑，平移水泵特性曲線，達到實際工況。

典型案例：連軋加熱爐供水泵葉輪車削改造

1700連軋加熱爐共四臺供水泵，水泵揚程65.1m，流量486m3/h，實際流量小于額定流量，實際壓力比設計壓力偏低，水泵效率為0.53，未處于高效運行區(qū)間。

該案例屬典型的水泵的額定揚程流量高于水泵實際揚程流量的情況，考慮對水泵葉輪切削。原葉輪直徑為470mm，初次切削至450mm，并逐次切削。

效益分析：年節(jié)電13萬度，年化效益8.4萬元。

3、結語

循環(huán)水泵能效提升對于鋼鐵企業(yè)來說意義重大，不僅能夠提升整個循環(huán)水系統(tǒng)的運行效率，而且能夠使設備單體保持穩(wěn)定高效運行，其重點在于設備選型不要過裕量或通過某種措施使設備運行與生產(chǎn)調整保持步調一致，在保證安全運行的前提下，盡力考慮設備的經(jīng)濟性運行，達到降低電耗，能效提升目的。

參考文獻

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