水力透平在循环水节能改造中的应用

魏一平

(云南天安化工有限公司 合成氨制造中心，云南 安宁 650309)

云南天安化工有限公司采用SELL煤气化工艺制合成氨，设计产能50万t/a，2008年6月开车投产，配套 40000 m3/h 循环水装置。

循环水冷却系统采用美国马利逆流敞开式冷却塔，共9座，单塔设计进(冷却)水量为 4500 m3/h，采用电驱动风机 (单台功率 185 kW)机械抽风，使空气与水在填料层中进行对流传热，达到循环水冷却降温的目的。循环水系统由6台循环水泵(5开1备)向热电、空分、煤气化、合成氨装置供应循环水，循环水泵扬程 46 m、设计流量 8000 m3/h，采用 6 kV 高压电机驱动；旁滤、加药辅助系统，主要完成循环水杀菌灭藻、缓蚀阻垢等工作。

整个循环水系统循环水量约 40000 m3/h，给水压力 0.4 MPa、回水压力0.25至 0.28 MPa，给水温度 ≤28 ℃、回水温度 ≤40 ℃，给水与回水温差约 8 ℃。循环水系统流程简图见图1。

图1 循环水系统流程简图

系统风机电机和水泵电机能耗较大，风机电机和减速机维护费用也较高。为了节约能源和提高企业经济效益，决定对系统冷却塔一台风机进行实验性节能改造，采用混流式水轮透平替代原风机电机，作为风机动力源，达到节能的目的。

1 改造可行性分析

1.1 轴功率匹配校核

冷却塔节能改造只有在“水轮机输出轴功率≥原电机输出轴功率”的条件下，才具备实施改造的技术条件[1]。

1)风机轴功率计算(W电)。

W电=(W×I2×η)/I1

=(185×275×0.83)/333

=126.8(kW)

式中：I1为风机电机额定电流 (333 A)；I2为风机电机最大运行电流 (275 A)；W为电机额定功率(185 kW)；η为传动装置效率(η电机×η减速机×η传动轴=0.94×0.9×0.98=0.83)。

2)水轮机做功压力(h1)计算。

h1=W电/(9.81×Q×η)

=126.8/(9.81×1.25×0.92)

=11.2(m)

式中：g为水容重(9.81×103kg/m3)；Q为水轮机进水流量 (4500 m3/h=1.25 m3/s)；……