钢铁企业循环冷却水系统节能研究

摘 要 钢铁企业循环冷却水系统是钢铁企业生产的重要链条,对维护设备的正常运行和安全生产十分重要,但该系统具有较高的能耗,对节约资源、保护环境十分不利,因此我们要加强钢铁企业循环冷却水系统的节能研究,积极利用信息化来提升节能功效,降低资源能源的消耗。

关键词 钢铁企业;循环冷却水;节能研究

1 钢铁企业循环冷却水系统节能研究的意义

开展钢铁企业循环冷却水系统的节能设计和研究,积极利用现代科技,加强信息化节能研究,对于钢铁企业降低成本、节约社会资源、降低能耗十分具有现实意义,对于控制钢铁企业整个项目的能耗十分必要,有利于企业节能减排[1]。

2 钢铁企业工业循环冷却水系统能耗的组成

2.1 水量能耗

在钢铁企业工业循环冷却水系统中,水是重要的组成部分,也是钢铁设备材料冷却的主要介质。循环冷却水系统分为密闭式、敞开式以及浊循环水系统,这些系统设备都需要大量的循环冷却水,因此会消耗大量的水资源,成为鋼铁企业工业循环冷却水系统能耗的一个重要的组成。

2.2 水压能耗

对于密闭式循环水系统、敞开式工业循环净水系统等不同的循环水系统,不同的使用原理和工艺,对用户的水压要求不尽相同,但整体来看,压力高则能耗高,压力低相对应的能耗也较低。对于密闭式循环水系统,其所需的水压要用来对整个管网系统水头损失进行补偿;对于敞开式工业净循环水系统以及浊循环水系统,这两个系统都存在泄压点,因此对于供水的压力要进行实际的计算,一方面根据用户要求来确定,另一方面要对供水沿程管路的水头损失来确定。对于敞开式工业净循环水系统,由于其在车间工艺设备用户是闭路管网,因此相对水压消耗较低,但水处理站的水塔也成为其主要的泄压点,也需要加大一定的水压来支持。因此,敞开式工业净循环水系统、浊循环水系统这二者都存在泄压能耗,因此相对所需的水压就大于密闭式循环水系统的水压能耗。

2.3 用水方式能耗

这一能耗主要体现在用水制度上,对于循环冷却水系统,其用水制度一般分为连续用水制度和间断用水制度。其中连续用水制度的用电量要比间断用水制度的用电量要高,因此,前者能耗也高于后者。

2.4 热量能耗

在工业循环冷却水中,尤其是闭式循环冷却水系统和敞开式工业净循环水系统,这些循环水系统生产运行最重要的作用就是将生产过程工艺设备在生产中产生的热量带走。对于循环冷却水系统来说,能够将热量带走的设备主要包括了换热器、冷却塔和蒸发空冷器,其中换热器一般是间接冷却方式,事实上起主要冷却作用的是冷却塔。但是,冷却塔与蒸发空冷器在运行过程中要进行热量的循环,在循环水系统中实现热量与大气之间进行交换,相应的,交换的热量越大,风机消耗的电能也越多,因此能耗就越高。如果用户要求的水温低,也会导致冷却塔等设备在降温冷却的过程中使用的能耗上升、电量增大[2]。

除了上述能耗之外,还有距离能耗、水力不平衡能耗等。

3 钢铁企业循环冷却水系统节能的具体措施

3.1 水量能耗的节能措施

一般来说,对于钢铁企业循环冷却水系统水量的使用,通常是由各工艺设备所需求的水量共同组成的,这样来看其所需要的水的总量整体来说是一定的,但是,我们也可以依靠技术分析,对循环水量进行控制,从而降低水量能耗。在钢铁企业循环冷却水系统中,循环水使用的最主要的目的是将生产中多余的热量带走,对设备进行冷却。在工艺设备运行过程中产生的热量一般来说是固定,各工艺设备用户对于循环冷却水系统控制的主要是温度,对于进水的水温往往也是要求较为严格的,也是固定的,这样来看,只能考虑从出水水温来节约水量能耗。如果能够提高出水水温,就能够有效地降低循环水量,从而实现降低水量能耗的目的。如果我们将出水水温提高,也就是提高进出水水温的温差,一般来说,如果将温差提高3度,能够降低循环水量达三分之一左右,是节约水量能耗的重要手段。

3.2 水压能耗

一般来说,水压能耗包括了供水水压能耗和回水水压能耗,对于水压的确定,主要是根据用户的需求来制定,对于循环水的类型也是根据用户的重要程度以及用户对水质的要求综合考虑来确定的。如果想要降低水压,最为关键的手段就是将回水水压能耗问题进行处理。对于密闭式循环水系统和敞开式工业净循环系统,这两个循环水系统的回水压力就是供水压力减去工艺设备水头损失后的余压,通过利用信息化精准的计算供水压力、信息化系统进行水压控制,从而实现对回水压力的合理控制。因此,我们可以通过精确的计算来合理确定压力,降低水压能耗。

3.3 用水方式能耗

对于实际的生产生活,钢铁企业循环冷却水的使用都是间断用水的,但事实上,在系统运行中从设计的角度和安全生产的角度,都对各用户都进行了连续用水的考虑。一般来说,循环冷却水系统都是恒压的供水系统,我们通常会在循环水总管上设置一个旁通阀或者泄压阀,当用户的用水需求量减少或者用户数量减少时,会造成系统管网压力上升,这时我们需要对旁通阀或者泄压阀进行开启,确保在循环冷却水系统中仍然是恒定的流量流回水处理站。通过设置这两个阀门,能够有效地降低资源的浪费。这种控制当前可以依靠信息化控制系统来实现,大大的平衡了水压,控制水流量恒定。

3.4 热量能耗

对于热量能耗,一般是循环水系统中冷却塔或蒸发空冷器对工业用水进行冷却所消耗的动能。为了有效地降低热量能耗,我们应在设备允许的情况下,通过提高循环冷却水的供水问题也就是冷却塔或蒸发空冷器的出水温度来降低热量能耗。通过实验我们发现,提高工艺设备的出水水温所增加的热量能耗是小于降低循环水水量所节省的能耗的。因此,降低热量能耗可以依靠提高工艺设备的出水水温来实现。一般来说,我们可以使用加权平均来对供回水温差进行计算从而对冷却塔进行选型,从而有效地节约资源,降低热量能耗[3]。

4 结束语

整体来看,对于复杂的钢铁企业循环冷却水系统,我们应加强研究不断推动节能。

参考文献

[1] 魏治海,娄秀清.面向钢厂的工业循环冷却水系统初探[J].科技经济市场,2010,(3):116.

[2] 金亚飚.钢铁企业水系统实现节能减排的技术措施[J].环境工程,2015,(2):165-169,173.

[3] 付本全,王丽娜,卢丽君,等.钢铁企业用水与节水减排[J].武钢技术,2012,50(4):50-53.