水動(dòng)能回收冷卻塔水輪機(jī)技術(shù)分析

1、 水動(dòng)能回收冷卻塔技術(shù)分析現(xiàn)有冷卻塔一般是用電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、減速器來驅(qū)動(dòng)冷卻塔的風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)使進(jìn)入冷卻塔的水流快速散熱冷卻,然后又由水泵加壓將水流輸送到需要用水冷卻的設(shè)備使用后再引入冷卻塔冷卻,達(dá)到冷卻水循環(huán)使用。由于工業(yè)冷卻水在熱交換設(shè)備和冷卻塔之間的循環(huán)是通過水泵來驅(qū)動(dòng)的。在設(shè)計(jì)、制造、選型及使用中,因考慮可靠性等多種因素,使該系統(tǒng)的水泵有大量富余揚(yáng)程和流量,這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面,(1每個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)中的水量很難被精確的計(jì)算出來,工藝工程師計(jì)算系統(tǒng)水流量時(shí),為了安全生產(chǎn)及各方面的因素考慮都會(huì)在滿足最大需求水量的基礎(chǔ)上加至少10%-20%的余量來確定水泵的流量,這樣整個(gè)系統(tǒng)的

2、水量一定是富裕的。(2在整個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)中,每段水管、彎頭都有一定的阻力,冷卻塔的位置高低、換熱部件的阻力及壓力要求都會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生阻力,這些阻力也不能很精確的計(jì)算出來,所以工藝工程師計(jì)算的阻力值只是一個(gè)大概的數(shù)據(jù),根據(jù)這個(gè)數(shù)值在選型水泵的揚(yáng)程時(shí),考慮更安全的滿足生產(chǎn)需求,就在克服所計(jì)算出的阻力數(shù)值的基礎(chǔ)上至少加10%-20%的余量來選型-整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中揚(yáng)程一定是富裕的。但這些能量過去在系統(tǒng)里都白白浪費(fèi)了。而我公司水輪機(jī)就是充分利用這些多余的能量推動(dòng)從而帶動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)。 水動(dòng)風(fēng)機(jī)顧名思義就是以水力驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī),而不是傳統(tǒng)的電力。在水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔中,是以水輪機(jī)取代電機(jī)作為風(fēng)機(jī)動(dòng)力源。水輪機(jī)的工作動(dòng)力來

3、自系統(tǒng)的富余流量和富余揚(yáng)程。改造后,水泵提供的熱水經(jīng)過水輪機(jī)并帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)相連,進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)規(guī)范,泵類在設(shè)計(jì)時(shí)一般都留有備用的出力余量,配用的拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般定位于最大工作能力情況下,而大量的生產(chǎn)場(chǎng)合由于功率需求始終處于變動(dòng)狀態(tài),普遍采用的是低效的進(jìn)、出口閥門調(diào)節(jié)方式與負(fù)荷的變化相適應(yīng)。即采用變閥調(diào)節(jié)的方式,也就是在輸送流體的管道上利用改變閥門的開度,來調(diào)節(jié)泵的流量。這種調(diào)節(jié)方法通常也稱為節(jié)流調(diào)節(jié),它是利用改變管道系統(tǒng)阻力的辦法,變更管道阻力特性曲線,以便獲得適合用戶需要的工作點(diǎn)。但是關(guān)小閥門可以減少流量,而系統(tǒng)從電網(wǎng)吸收的能量并沒有減少,拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的軸輸出動(dòng)力

4、基本沒有改變,有相當(dāng)一部分能量消耗在閥門上,雖然閥門的輸出達(dá)到了工況要求,但是能量的有效比例減少了,而損耗增加了。從理論上來講,在采用變閥調(diào)節(jié)時(shí),泵的功率基本不變,泵的性能曲線基本不變,而管道阻力特性曲線發(fā)生變化,泵的性能曲線與新的管道阻力特性曲線的交點(diǎn)處就是新的工作點(diǎn),如下圖所示。變閥調(diào)節(jié)方式下性能曲線不變、管道阻力特性曲線改變,工作點(diǎn)沿性能曲線移動(dòng)。 根據(jù)多方的觀測(cè)結(jié)果也證明,在采用節(jié)流閥控制流量時(shí),不控制泵本身,泵的工作點(diǎn)會(huì)隨管道阻力變化而變化,泵的功率有時(shí)也會(huì)有相應(yīng)的變化,但在正常工作范圍內(nèi)變化不大。這種節(jié)流調(diào)節(jié)所帶來的阻力損失占據(jù)了水泵富余揚(yáng)程的絕大部分,我們的目標(biāo)就是要把這部分阻力

5、損失變?yōu)樗啓C(jī)的動(dòng)力來源,也就是合理利用水泵的富余揚(yáng)程!合理調(diào)整管道布局,減少沿程管路損失合理調(diào)整閥門開啟度,降低節(jié)流調(diào)節(jié)的管路阻力通過以上兩方面的工作,減少管路系統(tǒng)阻力,使這部分阻力變?yōu)橥苿?dòng)水輪機(jī)工作的動(dòng)力根據(jù)水泵流量與揚(yáng)程的關(guān)系,我們可知泵的功率與Q-H圖上原點(diǎn)和Q-H曲線上工作點(diǎn)所確定的矩形面積成正比。詳見下圖: 即;P=QH當(dāng)系統(tǒng)加上水輪機(jī)后,將進(jìn)塔閥逐漸打開直至系統(tǒng)流量到需要值。因水泵功率與流量成正相關(guān)系,流量變化時(shí)水泵功率才變化,流量不變化時(shí)水泵電機(jī)功率也不變化。具體原理說明圖如下:揚(yáng)程流量水泵性能阻力性能H2Q2系統(tǒng)原狀況A Q1H1A.在無任何操作前水泵和系統(tǒng)阻力之間的的工作交

6、點(diǎn)為(Q2,H2,點(diǎn)(Q1,H1為水泵的額定點(diǎn)。此時(shí)的富裕揚(yáng)程為H1-H2。 揚(yáng)程流量水泵性能阻力性能H2Q2進(jìn)塔閥全開后狀況H3Q3A BB.在進(jìn)塔閥全開后系統(tǒng)阻力曲線由A 變化為 B ,工作交點(diǎn)為(Q3,H3,此時(shí)的富裕揚(yáng)程為H2-H3。揚(yáng)程流量水泵性能阻力性能H1Q1更換水輪機(jī)后狀況H3Q3C B AC .更換為水輪機(jī)后系統(tǒng)阻力曲線由 B 變化為 C ,工作交點(diǎn)變化為(Q1,H1。珠海市銀杉能源科技有限公司 ZHUHAI YINSHAN 揚(yáng)程 H1 水泵性能 C 阻力性能 電機(jī)功率 Q1 功率與流量的關(guān)系 流量 D.水輪機(jī)更換后進(jìn)塔閥門開大調(diào)節(jié)后，系統(tǒng)水量沒有變化或 變化到水泵額定流量，

7、因水泵功率與流量成正比關(guān)系，因此水輪 機(jī)更換后水泵電機(jī)功率并沒有增加或甚至減小。 二、社會(huì)效益以及推廣應(yīng)用前景分析 節(jié)能：充分利用循環(huán)水泵所具有的余壓，節(jié)約電能。拆除了 風(fēng)機(jī)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的 100%節(jié)能。 可靠：水動(dòng)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，可靠性高， 從根本上杜絕了電機(jī)，電控和減速機(jī)漏電、漏油、燒毀和損壞的 故障，為安全持續(xù)運(yùn)行提供了保證；水輪機(jī)的重量小于取消的電 機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)軸三者之和，從而使冷卻塔重心下移，增加運(yùn) 行環(huán)境安全性。 安全：可在任何需防爆的環(huán)境下安全運(yùn)行。 經(jīng)濟(jì)：因取消了電機(jī)和減速機(jī)，從根本上解決了傳動(dòng)軸及減 速機(jī)損壞問題，從而大大減少日常管理和維修保養(yǎng)

8、成本。 6 珠海市銀杉能源科技有限公司 ZHUHAI YINSHAN 冷效好：隨著季節(jié)變化，水動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨循環(huán)水 流量的增減而增減，風(fēng)量也隨之增減，使冷卻塔的汽水比穩(wěn)定在 最佳狀態(tài)，達(dá)到最佳冷卻效果。 環(huán)保： 風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高因而引起的冷卻塔的噪音和震動(dòng) 也較高，采用水動(dòng)風(fēng)機(jī)冷卻塔可有效解決這一問題。 圖 1、2、3 為水動(dòng)能回收冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖。 7 珠海市銀杉能源科技有限公司 ZHUHAI YINSHAN 三、研發(fā)歷程 冷卻塔和水輪機(jī)都是傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)品， 分別屬于不同的工業(yè) 領(lǐng)域，過去在使用上很少有交叉。水輪機(jī)是把水流的能量轉(zhuǎn)換為 旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的動(dòng)力機(jī)械，它屬于流體機(jī)械中的透平機(jī)械。水輪

9、機(jī) 按工作原理可分為沖擊式水輪機(jī)和反擊式水輪機(jī)兩大類。 沖擊式 水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪受到水流的沖擊而旋轉(zhuǎn)， 工作過程中水流的壓力不 變，主要是動(dòng)能的轉(zhuǎn)換；反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪在水中受到水流的 反作用力而旋轉(zhuǎn)，工作過程中水流的壓力能和動(dòng)能均有改變，但 主要是壓力能的轉(zhuǎn)換。 反擊式水輪機(jī)的效率要高于沖擊式。 目前， 在生產(chǎn)中所使用的各式水輪機(jī)， 由于過去主要各種自然水域中作 為水力機(jī)械使用，其工況要求是輸出功率大，使用水頭及流量比 較穩(wěn)定，對(duì)輸出功率的穩(wěn)定性要求不高，輸出功率和使用負(fù)載之 間的比例較低，對(duì)效率轉(zhuǎn)換高低不敏感，因此傳統(tǒng)的水輪機(jī)不僅 只能在其特定的水頭和流量范圍內(nèi)使用， 而且只能在最優(yōu)工況下 才

10、能達(dá)到較高的效率。 更為關(guān)鍵的是市場(chǎng)上很難找到一臺(tái)符合冷 卻塔工藝使用要求的小功率、高效率的微型水輪機(jī)（冷卻塔風(fēng)機(jī) 功率最大只有一百多千瓦，而水力機(jī)械最小也有幾百千瓦）由于 其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而又龐大，設(shè)備的制造、運(yùn)輸?shù)扔泻艽蟮碾y度，從而 嚴(yán)重制約了水能資源的開發(fā)利用進(jìn)程， 甚至對(duì)有些水能資源根本 無法開發(fā)。 經(jīng)過廣大專家、學(xué)者的不懈努力，公司才研制了符合冷卻塔 需求的專用微型水輪機(jī)，該系列水輪機(jī)應(yīng)用廣泛，型號(hào)齊全，涵 蓋了小時(shí)處理水量從 100 噸到 1000 噸的各種型號(hào)冷卻塔，能量 轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 90%以上，其中，我公司最新研究的新型號(hào)其最高 8 珠海市銀杉能源科技有限公司 ZHUHAI YINSHAN 轉(zhuǎn)換效率已達(dá) 95%，可以對(duì)目前在生產(chǎn)上運(yùn)用的 95%以 上冷卻塔進(jìn)行節(jié)能改造，改造后達(dá)到 100%節(jié)能的效果。 五、知識(shí)產(chǎn)權(quán) 我們擁有專利權(quán)人的完全授權(quán)， 使用專利發(fā)明人自己生產(chǎn)的 產(chǎn)品，無侵權(quán)后顧之憂. 六、技術(shù)支持