節(jié)能工程上海節(jié)能應(yīng)用三元流技術(shù)實施循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造中國石化.上海石油化工股份有限公司楊勝宇車永軍摘要:根據(jù)循環(huán)水泵的實際運行工況,在原來循環(huán)水系統(tǒng)的水泵主體、系統(tǒng)管路、電機(jī)等不作改動前提下,采用三元流葉輪改造技術(shù),重新設(shè)計高效三元流葉輪,更換于原水泵葉輪,并且對水泵的過流部件進(jìn)行特殊的涂層處理優(yōu)化水泵系統(tǒng)操作,使水泵運行效率大幅度提高,最終達(dá)到了系統(tǒng)節(jié)能目的。關(guān)鍵詞:三元流;水泵;葉輪;節(jié)能.Apply Ternary-Flow Technology to Implement EnergySaving Reformation of Circulating Water SystemYang sheng yu, Che yong junAbstract: Under the premise of unchanged pump body, circulating water system piping,electrical units and based on actual operation of circulating water pump working condition, itapplies ternary-flow technology and redesigns efficient ternary- flow impeller to replace originalimpeller and finish special coating treatment for pumps flow components to optimize waterpump systems operation, to make the pump efficiency significantly improved. Eventually systemwill reach energy- -saving purpose.Keywords: ternary-flow, pumps, impeller, energy-saving1項目背景右,主要由P402、P404、P406、P407并聯(lián)運行;低谷中國石化上海石油化工股份有限公司化工事期:流量為9300m/h,主要由P405、P406、P407并業(yè)部(以下簡稱化工部)成立于1998年11月,位于聯(lián)運行。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)具體的運行方式根據(jù)生產(chǎn)金山區(qū)金-路700號,占地面積90余公頃。化工部系統(tǒng)的需求而定,系統(tǒng)的主要工藝指標(biāo)是控制系統(tǒng)主要以乙烯、丙烯為原料,生產(chǎn)乙二醇、環(huán)氧乙烷、壓力的穩(wěn)定。聚乙烯醇、醋酸乙烯、丙烯腈、氰化鈉、化學(xué)助劑等50余種產(chǎn)品。.2循環(huán)水系統(tǒng)高能耗和節(jié)能改造方法分析化工部供1 #乙二醇裝置的冷卻循環(huán)水系統(tǒng)改2.1影響水泵高能耗的主要因素造前，其用水高峰期運行時,流量在11500m/h左1)正常老化影響?；げ垦h(huán)水泵已經(jīng)運行近[作者簡介]楊勝宇,男, 1971 年出生,現(xiàn)就職于上海石油化工股份中國煤化工工業(yè)大學(xué)工商管理專.業(yè),本科學(xué)歷,工程師。YHCNMHGSHANGHAI ENERGY CONSEHVATION372012年第5期， hanghai Energy Conservation上海節(jié)能節(jié)能工程20年,過流部件的表面經(jīng)過長期運行磨損沖刷,部件論、國際先進(jìn)的流體動力學(xué)技術(shù)(CFD)?！敖K大學(xué)表面變得凹凸不平,從而降低了水泵的運行效率;流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心”引進(jìn)世界先進(jìn)的流體2)沿程阻力影響。系統(tǒng)管路配置等因素造成動力學(xué)分析軟件FLUENT. CFX-TASCflow等,通過“流程阻力”而增加的能耗。如整個流程中的“沿程對水泵內(nèi)部流動性能優(yōu)化、預(yù)測技術(shù)進(jìn)行研究,同阻力”和集中在很短流程內(nèi)的流體收縮,擴(kuò)大和拐時還配備了相應(yīng)的硬件, 18CPU Linux操作系統(tǒng)并流等急劇變化的造成的能量損失;行機(jī)群以及美國的SGI Octance V10圖形工作3)閥門開度影響。水管出口閥門開度的大小，站，結(jié)合多年在循環(huán)水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的經(jīng)驗,并會直接影響水泵的耗能。如出口節(jié)流閥開度大(超通過生命周期成本分析(LCC ),提供最佳葉輪改造過工況額定點),也會降低泵的運行效率。能耗會增方案,實現(xiàn)系統(tǒng)改造投資的最小化,最低的運行成高(若采用調(diào)節(jié)吸入閥,會使吸入壓力降低，因而產(chǎn)本和最佳的節(jié)能效果。生氣蝕);葉輪機(jī)械三元流動理論,是把葉輪內(nèi)部的三元4 )泵型落后:水泵本身的運行效率低;立體空間無限地分割,通過對葉輪流道內(nèi)各工作點5)偏離工況:水泵的額定性能參數(shù)與實際工況的分析,建立起完整、真實的葉輪內(nèi)流體流動的數(shù)所需的性能參數(shù)有較大偏離。學(xué)模型。依據(jù)三元流動理論設(shè)計出來的葉片形狀為2.2水泵節(jié)能改造方法比較不規(guī)則曲面形狀，葉輪葉片的結(jié)構(gòu)可適應(yīng)流體的真水泵節(jié)能改造的方法很多,通常采用以下幾種實流態(tài),能夠控制葉輪內(nèi)部全部流體質(zhì)點的速度分方法:布。因此，應(yīng)用三元流動理論設(shè)計的水泵,運行效率1 )葉輪切削。糾正水泵的額定性能參數(shù)與實際得以顯著提高。工況所需要的性能的偏離現(xiàn)象，而采取葉輪切削，化工部本次循環(huán)水泵改造，就是通過與節(jié)能技這是最簡單的“治標(biāo)”節(jié)能改進(jìn)方法;術(shù)服務(wù)公司合作,采用了“江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程2)變頻調(diào)速。采用對電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速,這是“成本高,對電網(wǎng)有干擾”的節(jié)能方法;3)更換為高效水泵。將以前運行效率較低的水泵,改為高效水泵。這種方法在一-般情況下需要變動原有管路、電機(jī)和水泵安裝基礎(chǔ),需要投入的成本較大;4)三元流葉輪改造。保持原來水泵主體、管路和電機(jī),根據(jù)水泵實際運行工況、性能等要求，更換“高效三元流葉輪”,這是“花費少,省錢多”的最佳節(jié)能方法。化工部通過綜合考慮和認(rèn)真分析,最終決定對循環(huán)系統(tǒng)水泵采用“三元流葉輪改造技術(shù)”,在原水泵上進(jìn)行改造,力求獲得改造周期短、節(jié)能收益快的效果。3三元流技術(shù)節(jié)能原理三元流葉輪改造技術(shù)是依據(jù)三維葉輪設(shè)計理中國煤化工翻及三維圉MHCNMHG38! SHANGHAI ENERGY CONSERVATIONI 2012年第5期節(jié)能工程上海節(jié)能技術(shù)研究中心”三元流技術(shù)的葉輪改造方案。根據(jù)按照高峰期年運行4800h,低谷期年運行現(xiàn)場系統(tǒng)管路及泵的安裝布置,對系統(tǒng)中泵的實際3600h分析。運行參數(shù)進(jìn)一步核算,實施最有效而簡捷.又不影改造前系統(tǒng)年電耗為:響系統(tǒng)現(xiàn)場運行的實施方案，就是在原泵主體、系2555. 9KW x 4800h+2017KWx 3600h=統(tǒng)管路、電機(jī)等不作改動的前提下,對系統(tǒng)中的七1952.952(萬kWh/a)臺泵葉輪均進(jìn)行水力改進(jìn),利用先進(jìn)的CFD流體設(shè)2)項目改造后用電情況:計軟件,及三元流葉輪設(shè)計方法,重新設(shè)計高效三對1 #乙二醇裝置循環(huán)水系統(tǒng)水泵改造后運行元流葉輪(見圖1),使泵的運行效率大幅度提高,從工況與改造前相同,根據(jù)流量和揚程對應(yīng)關(guān)系對每而降低系統(tǒng)運行能耗。臺泵對應(yīng)的流量和運行效率做了評估,高峰期和低谷期能耗統(tǒng)計如表3.表4。4項目主要改造內(nèi)容表3改造后高峰期能耗統(tǒng)計化工部循環(huán)水泵三元流節(jié)能改造項目,自2010年3月15~20日，先對1#循環(huán)水泵房的泵號P402T P404| P40EP407總能耗(P-401 )水泵進(jìn)行改造測試，獲得滿意效果后,于能耗(kW)[ 379.7] 587.6 611.1 611.1 2189.3 J2010年10月對其余6臺進(jìn)行改造，至2010年12月全表4改造后低谷期能耗統(tǒng)計部完成改造安裝。主要改造內(nèi)容為:P405P406P407總能耗1 )對1#乙二醇裝置循環(huán)水系統(tǒng)現(xiàn)有的水泵(共能耗(kW)584.81754.47臺.3個型號)的運行情況進(jìn)行效率評估,并對泵腔體的實際尺寸進(jìn)行測繪(測繪3臺泵);同樣按照高峰期年運行4800h,低谷期年運行2)利用先進(jìn)的流體設(shè)計CFD軟件及三元流葉3600h分析 ,改造后循環(huán)水系統(tǒng)年電耗為:輪設(shè)計方法,重新設(shè)計高效的三元流葉輪;根據(jù)設(shè)2189. 3KW x 4800h+ 1754.4KW x 3600h=計結(jié)果,制造水泵的三元流葉輪;1682. 448萬kWh/a3)調(diào)換現(xiàn)有循環(huán)水泵的普通葉輪為三元流葉3)項目改造后節(jié)電量計算:輪[共7臺)。年節(jié)電量=改造前能耗-改造后能耗=1952. 952 - 1682.448 =270.504萬KWh/a5項目改造前后水泵運行用電情況節(jié)電率=年節(jié)電量/改造前能耗x 100%5.1按照水泵電機(jī)額定功率來計算節(jié)電量= 270. 504/1952.952 x 100%= 13.85%1)項目改造前用電情況:5.2按照水泵實際電耗計算節(jié)電量根據(jù)流量和揚程對應(yīng)關(guān)系對每臺泵對應(yīng)的流1 )2010年12月與2009年12月比較:量和運行效率做了評估,高峰期和低谷期電耗統(tǒng)計因2009年12月初裝置有停車檢修，泵房是從如表1、表2。2009年12月5日開始運行的.故12月份對比的有效表1高峰期電耗統(tǒng)計時間為27天。運行狀況是:7臺泵開4臺備3臺。4臺P402 P404 P406 P408| 總能耗累計運行時間為2496h,用電量為140.67萬kWh。|能耗(kW)[ 517.5[ 622.8 712.4 703.2 2555.92010年12月份，對比相同的27天。運行狀況表2低谷期電耗統(tǒng)計是:7臺泵開4臺備3臺。4臺累計運行時間為2496h,用電量為12087萬kWh.592.1721.7703.22017中國煤化工率為14.08%;THCNMHGSHANGHAI ENEAGY CONSERVTION 392012年第5期， hanghai Energy Conservation上海節(jié)能節(jié)能工程2)2011年1月與2010年1月比較: .化工部1#乙二醇裝置循環(huán)水系統(tǒng)改造后,按2010年1月,全月對比時間為31天,運行狀況照每月節(jié)電量20.6萬kWh來計算,每年實際節(jié)約用是:7臺泵開4臺備3臺。4臺累計運行時間為2976h,電為:用電量為168.70萬kWh; .20.6萬KWh/月x 12月=247.2萬kWh/a2011年1月,全月對比時間為31天,運行狀況1)經(jīng)濟(jì)效益計算按照目前電費價格0.71元/kWh計算，化工部.用電量為145.51萬kWh。.1#乙二醇裝置循環(huán)水系統(tǒng)改造后，年節(jié)電247.2萬節(jié)約電量23.20萬kWh,節(jié)電率為13.75%。kWh,可降低運行成本175.5萬元/a。3)2011年2月與2010年2月比較:2)社會效益計算2010年2月,全月對比時間為28天，運行狀況根據(jù)專家計算口徑，每節(jié)約綜合能耗1t標(biāo)準(zhǔn)是:7臺泵開4臺備3臺。4臺累計運行時間為2688h,煤,將減少二氧化碳排放2.46t。按化工部循環(huán)水系用電量為152.24萬kWh;統(tǒng)改造后年實際節(jié)約用電為247.2萬kWh折合標(biāo)準(zhǔn)2011年2月,全月對比時間為28天,運行狀況煤(按當(dāng)量值計算)為303.8t,相當(dāng)于減少二氧化碳排放747.4t。.用電量為133.44萬kWh。節(jié)約電量18.80萬度,節(jié)電率為12.36%。6結(jié)論改造前7臺泵開4臺備3臺每月平均用電量為化工部通過1#乙二醇裝置循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行三153.87萬度,改造后7臺泵開4臺備3臺平均每月用元流節(jié)能技術(shù)改造后,獲得的經(jīng)濟(jì)效益社會效益電量為133.27萬度，平均每月節(jié)約用電20.60萬明顯,三元流節(jié)能技術(shù)近年來已在石化系統(tǒng)得到了kWh,節(jié)電率為13.4%。廣泛應(yīng)用,取得了良好的效果,值得在循環(huán)水場系5.3經(jīng)濟(jì)、社會效益計算統(tǒng)推廣應(yīng)用。美國科學(xué)家利用無害病毒將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能最近，據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報道,美國能源好的病毒M13噬菌體，菌體可在幾小時內(nèi)復(fù)制數(shù)部科學(xué)家利用--種對人類無害的病毒開發(fā)出將機(jī)百萬,以確保電能供應(yīng)穩(wěn)定。同時,利用基因工程添械能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。.加了4個帶負(fù)電荷的氨基酸殘基到螺旋蛋白質(zhì)并該新型發(fā)電技術(shù)是利用生物材料的壓電性能覆蓋在病毒上,這些殘留物可增加蛋白質(zhì)兩端之間來產(chǎn)生電力。研究人員將經(jīng)過特別設(shè)計的病毒涂在的電荷差異,從而提高了病毒的電壓。電極.上,用手指輕敲郵票大小的電極,病毒即會將研究人員稱,新技術(shù)首次向個人發(fā)電機(jī)、在納敲擊的力量轉(zhuǎn)換成電流。由于病毒自身可進(jìn)入一個米 器件中使用驅(qū)動器及基于濾過性毒菌的電子設(shè)有序的薄膜中以驅(qū)動發(fā)電機(jī)工作,該新型發(fā)電機(jī)為備邁出了很有前景的一步。制造微電子器件指出了-一個簡單思路。據(jù)介紹,研究人員采用了只攻擊細(xì)菌而對人友中國煤化工(摘自英大網(wǎng))YHCNMHGI 40 SHANGHAI ENERGY CONSERVATION2012年第5期