高效水轮机在循环水系统的节能应用

孙玉亮，赵永彬

(新能凤凰〔滕州〕能源有限公司，山东滕州 277527)

化工行业(尤其是化肥行业)的循环水系统大多采用集中供水模式，由于众多换热装置离供水装置有远近、高低之分，供水的工艺参数(主要是压力)一般需要以最高端或最远端的换热装置为设计条件，采用低位置处和近距离处装置的流量控制，有的企业采用装置端设置的阀门控制，有的企业是通过回水上塔阀门控制，无论采用何种控制方式都存在着阀门控制的能量损失。本文通过分析论证，将各种阀门控制的能量损失予以回收利用。

1 改造实施前系统工况

新能凤凰(滕州)能源有限公司有3套循环水系统，一循(一、二期)、二循、三循分别有6台、6台、4台4 500 m3/h冷却塔，工程实施的内容是通过对系统装置进行优化处理，将出水控制阀门的能量损失合理地转移给回水，使这些能耗有效地转移给配套设计的水轮机，以达到回收能量的目的，而整个改造过程不会对原系统的的运行工况产生任何不利影响。改造实施前系统工况见表1。

2 水轮机设计理论依据

轴功率匹配原则：当水轮机做功输出轴功率W水≥原风机运行所需轴功率W电，则改造后水轮机驱动风机转速可达到原风机转速的要求。水轮机输出轴功率理论公式如下[1- 2]：

W水=g×Q×H×η水

表1 改造实施前系统工况

式中：W水——水轮机输出功率，kW；

g——水容重，取9 810 kg/m3；

H——水轮机做功压力，mH2O；

Q——水轮机进水流量，m3/s；

η水——水轮机效率。

风机额定转速时所需轴功率公式如下：

式中：W电——风机运行所需轴功率，kW；……