冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能方法與改造淺析(冷卻塔風(fēng)機(jī)的節(jié)能改造方案)

　　冷卻塔風(fēng)機(jī)是冷卻塔重要組成部分，是冷卻塔制冷效果好壞的關(guān)鍵因素之一，也是冷卻塔運(yùn)行安全與否的要素之一。

　　一、冷卻塔水動(dòng)風(fēng)機(jī)原理

　　冷卻塔的高效低耗能是冷卻塔技術(shù)發(fā)展中永恒不變的目標(biāo)。水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔是一種新型的節(jié)能環(huán)保改進(jìn)型冷卻塔，近年來逐步開始應(yīng)用于國(guó)內(nèi)企業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，并得到了大力宣傳和市場(chǎng)的認(rèn)可。

　　一般的冷卻塔，在設(shè)計(jì)選泵的時(shí)候，為了確保流量，必須考慮水泵的效率，還要顧及電機(jī)的啟動(dòng)扭矩，因此揚(yáng)程許大不許小，選電機(jī)常常是“大馬拉小車"，導(dǎo)致相當(dāng)一部分能量白白地浪費(fèi)掉了。據(jù)行業(yè)內(nèi)調(diào)查，冷卻塔的進(jìn)塔循環(huán)水壓頭一般是5～8m，而布水所需的壓頭通常不超過3m，富余揚(yáng)程并沒有得到充分的利用。

　　針對(duì)這種情況，出現(xiàn)了水動(dòng)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。所謂水動(dòng)風(fēng)機(jī)，是在冷卻塔本身具有充足富余揚(yáng)程的前提下，采用水輪機(jī)代替電機(jī)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱交換。水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要工作部位是葉輪。葉輪接受了流體的能量，使葉輪旋轉(zhuǎn)，將進(jìn)水的富余壓頭轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，起到了代替電機(jī)的作用。利用水輪機(jī)代替電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，只要使水輪機(jī)的軸功率與電機(jī)的軸功率相同就能達(dá)到同樣的冷卻效果，使塔的電耗減少，而塔的外形、結(jié)構(gòu)、尺寸、冷卻原理都不需改變，且水輪機(jī)具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、噪聲低、壽命長(zhǎng)、安全高效等優(yōu)點(diǎn)。

　　但是，并非所有的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔都可采用水動(dòng)風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，也并非所有的項(xiàng)目或工況均適宜采用水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔。水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，是必須有一定的客觀條件的，只有在符合其應(yīng)用條件的前提下，才能取得節(jié)能、環(huán)保的效果及想應(yīng)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

　　二、水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔的系統(tǒng)條件

　　由于水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原動(dòng)力來源于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的余壓，即水泵的富余揚(yáng)程，因此要分析水輪機(jī)應(yīng)用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件，就必須對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗加以具體分析。

　　用水輪機(jī)代替冷卻塔電機(jī)的必要條件是冷卻塔進(jìn)水具備充足的能量，通常情況下，進(jìn)水功率的計(jì)算公式為：

　　P(kW)=9.81 x 進(jìn)水流量Q(m3/s)x 進(jìn)水壓頭H(m)

　　冷卻塔進(jìn)水壓頭H是由水壓能耗、塔高度和布水噴射力共同所需總和來確定的，其中與水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔應(yīng)用密切相關(guān)的是水壓能耗。水壓能耗是指整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的水頭損失。包括設(shè)備、管路、閥門、敞開水池泄壓等的水頭損失。另外，水壓能耗還包括在設(shè)計(jì)時(shí)所保留的整個(gè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)富裕能力，而該設(shè)計(jì)富裕能力也就是水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔應(yīng)用的動(dòng)力來源。

　　通常循環(huán)冷卻水的設(shè)計(jì)必須保持一定的適當(dāng)富余量，一般在5%左右，以應(yīng)對(duì)設(shè)備老化、管道結(jié)垢等因素對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供水能力(包括水量和水壓)所帶來的負(fù)面影響，而水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔的使用不應(yīng)占用該部分的富余量，而是應(yīng)該采用額外的富裕量，否則的話將影響系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定性，也對(duì)換熱設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。

　　由于冷卻塔進(jìn)水壓頭來自于循環(huán)水泵，如果進(jìn)水壓頭不足，在水泵流程上增設(shè)水輪機(jī)，不僅會(huì)增大循環(huán)水泵的能耗，還會(huì)使系統(tǒng)阻力增加，換熱效率下降，嚴(yán)重的還會(huì)影響換熱設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此要求進(jìn)水壓頭在通過水輪機(jī)以后，余壓足夠完成布水和其它管路損失，即水泵的富余揚(yáng)程要滿足水輪機(jī)的能量要求，才能進(jìn)行水動(dòng)風(fēng)機(jī)的改造，真正達(dá)到節(jié)能的效果。

　　三、水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔的優(yōu)缺點(diǎn)

　　水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔作為一種新型的節(jié)能環(huán)保改進(jìn)型冷卻塔，其優(yōu)點(diǎn)在于：

　　節(jié)電。該塔利用水輪機(jī)取代風(fēng)葉電機(jī)，利用進(jìn)塔水壓節(jié)省了風(fēng)葉電機(jī)的運(yùn)行電耗。

　　無(wú)噪聲。水輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換是在水流道內(nèi)完成的，銷除了冷卻塔機(jī)械動(dòng)力的噪聲源，減小了冷卻塔的噪聲。

　　高效。水輪機(jī)軸功率達(dá)到風(fēng)葉軸功率即可，不需要象電機(jī)那樣多出一些功率來應(yīng)付起動(dòng)電流的不足。

　　使用壽命長(zhǎng)。水輪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)更換方便，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)損壞。

　　安全。不僅可在濕腐高危防爆處使用，而且對(duì)于管網(wǎng)系統(tǒng)還有一定的壓力調(diào)節(jié)作用。

　　水動(dòng)風(fēng)機(jī)實(shí)施起來并非易事，它不僅對(duì)水輪機(jī)效率要求較高，而且還要求能直接驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，這樣才有較好地可靠性與使用壽命。驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)的能量是來自水泵的富余揚(yáng)程，如果富余揚(yáng)程不足，安裝了水輪機(jī)，會(huì)額外增加阻力，所驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)可能達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，冷卻效果就達(dá)不到要求。水輪機(jī)本身并不是憑空產(chǎn)生能量的，但對(duì)于一些設(shè)計(jì)余量過大的冷卻塔，的確能起到回收部分能量的作用。

　　另外，系統(tǒng)中的循環(huán)水量在根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)發(fā)生變化，因此，為避免水泵揚(yáng)程富余較多，使進(jìn)塔水壓過高造成風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過快，特別是氣象條件利于冷卻塔降溫時(shí)使冷卻水溫度過低，從而影響系統(tǒng)的安全性，需要在冷卻塔進(jìn)水管及補(bǔ)水管之間設(shè)置旁通閥。

　　水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔完全靠水力來進(jìn)行控制冷卻塔的進(jìn)水，其自動(dòng)控制能力和可調(diào)節(jié)性相對(duì)較差，建議在進(jìn)水總管上設(shè)置可遠(yuǎn)程控制的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥、壓力表、流量計(jì)等，在必要時(shí)可以按生產(chǎn)需要直接進(jìn)行控制和管理。

　　對(duì)于大型循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，當(dāng)采用多組冷卻塔時(shí)，建議僅在多組冷卻塔中設(shè)置1臺(tái)或2臺(tái)水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔，其余仍采用傳統(tǒng)的電機(jī)傳動(dòng)型冷卻塔，因?yàn)殡姍C(jī)傳動(dòng)型冷卻塔運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性仍高于水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔。

　　四、結(jié) 論

　　作為一種新型的節(jié)能環(huán)保改進(jìn)型冷卻塔，水輪機(jī)冷卻塔的安裝和改造是要進(jìn)行詳細(xì)技術(shù)論證的，不僅新塔要認(rèn)真計(jì)算循環(huán)水系統(tǒng)中的富余能量，而舊塔改造更要測(cè)量原系統(tǒng)中是否存在達(dá)到推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的富余能量。

　　水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔是以循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富余能量作為動(dòng)能來源的，說到底，水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量還是來自于水泵，因此，水輪機(jī)代替電機(jī)，實(shí)質(zhì)還是對(duì)原有水泵的富余揚(yáng)程進(jìn)行了合理的利用，充分利用進(jìn)塔水頭的能量以達(dá)到節(jié)能的目的。