一种循环冷却水系统的整体优化技术的制作方法
【专利摘要】本发明涉及工业领域，尤其涉及一种循环冷却水系统的整体优化技术。包含如下步骤：获取换热器本身的换热效率；采集换热系统中的冷却水温和流量及压力；预测污垢系数变化情况，预测冷却水出口温度、冷却水流量、工艺流出口温度随着污垢系数改变而变化的情况；揭示冷却水流量对换热量的影响规律，确定系统整体最优运行方式和不同工况下的最优运行参数。有益效果：解决了换热器污垢系数难以预测的难题；解决了循环水系统中水泵最低扬程的最大值H3难以精确计算的困难；提供了一种循环水系统的整体优化技术，有效节约能源。
【专利说明】一种循环冷却水系统的整体优化技术
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业领域，尤其涉及一种循环冷却水系统的整体优化技术。
【背景技术】
[0002]循环冷却水系统是指以水为冷却媒介，由换热设备、冷却塔轴流风机、水泵、管网及阀门等有关设备组成，通过水的循环流动，不间断地将工业生产中产生的废热传递给环境的系统，可分敞开式和闭式系统。
[0003]一般而言，一个循环水系统由多个用水装置、多条回水支路、多间不同的冷却塔、多台循环水泵组成。用水装置的最佳循环水需求量，随生产装置的工艺热负荷、污垢系数、外界环境温度、换热器性能的变化而变化。由于影响因素多且复杂，目前尚不能在循环水系统正式投运前精确预测用水设备的最佳用水量，为了安全起见就增加系统的供水压力和流量，从而导致系统能耗偏高，造成能量浪费。这种能量浪费现象普遍存在于循环水系统中。
[0004]在循环水系统实际运行中，循环水量的调节普遍是通过控制泵出口母管的压力，也就是控制水泵实际运行扬程来实现的。操作法中明确有最高控制压力P1和最低控制压力P2。最高控制压力P1 —般情况都是根据设计扬程H1折算过来，最低控制压力P2通常靠经验取值，再折算为水泵扬程H2。
【发明内容】
[0005]发明的目的:提供一种循环水系统的在线压力、流量、温度的调整方法及整体优化技术，在确保系统安全运行的前提下，使循环水系统能耗大幅降低。
[0006]为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案:
测试并计算分析换热器本身的换热效率；
采集换热系统的中的循环水温、流量及压力；
预测污垢系数变化趋势；
预测冷却塔出水温度、冷却水流量、工艺流出口温度的变化情况；
揭示冷却水流量对换热量的影响规律，确定系统整体最优运行方式及不同工况下最优运行参数。
根据不同工况的最优运行参数确定管网系统、热力系统、调节控制系统的优化改造方案。
[0007]本发明进一步技术方案在于，包含如下步骤:
采集换热器外形数据:换热面积、列管直径、壁厚、材质、流动型式等数据；
精确采集换热器运行数据:工艺侧流量、温度、压力和循环水的流量、压力、温度；
收集循环水全年温度变化情况；通过模拟分析，预测污垢系数变化情况，模拟出循环水温度对传热的影响；
在假定工艺负荷不变的情况下，预测冷却水出口温度、冷却水流量、工艺流出口温度的变化情况； 再根据工艺负荷实际变化情况，预测冷却水出口温度、冷却水流量、工艺流出口温度的随着污垢系数改变而变化的情况，最终确定换热器的最优流量，从而确定整个循环水系统的最优流量；
根据系统最优流量和管网水力性能确定整个循环水系统的最优压力；
根据不同工况的最优运行参数确定水泵最优设计参数、管路最优配置型式、最优调节控制策略，实现能耗大幅下降。
[0008]采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果:解决了换热器污垢系数难以预测的难题；解决了循环水系统中水泵最低扬程的最大值成难以精确计算的困难；提供了一种循环水系统的整体优化技术，有效节约能源。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明:
图1为循环水系统实际运行状态图；
图2为循环水出口温度随污垢系数变化情况；
图3为循环水流量随污垢系数变化情况；
图4为换热量随循环水进口温度变化情况；
图5为换热量随循环水流量变化情况。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制:
图1是系统运行一个大修周期的情况，曲线是系统随着时间和环境温度变化而需要的最低水泵扬程。成是一个大修期内，系统需要的水泵最低扬程的最大值。从理论上看，水泵设计扬程，只需要大于H3即可，造成系统浪费的能耗。但是设计人员缺乏设计计算依据，无法求出H3,只能沿用过去的设计成果，甚至为求盲目的安全，还提高H1,导致系统富裕量较大。
[0011]通过具体计算和分析每一台换热器的运行状况，计算出每一台换热器的极限条件下的需用水状况，结合管道输送条件检测，就可以得出运行周期内系统需要的水泵最低扬程的最大值h3。换热器极限用水计算的具体步骤:
采集换热器外形数据:换热面积、列管直径、壁厚、材质、流动型式等数据。
[0012]精确采集换热器运行数据:工艺侧流量、温度、压力和循环水的流量、压力、温度。
[0013]收集循环水全年温度变化情况。
[0014]通过模拟分析，预测污垢系数变化情况，并在假定工艺流运行流量不变的情况下，预测冷却水出口温度、冷却水流量、工艺流出口温度的随着污垢系数改变而变化的情况，如图2和图3所示。
[0015]通过建模分析，模拟出循环水温度对传热的影响，如图4和图5所示；
模拟工艺负荷变化对传热的影响。
[0016]本发明的有益效果是:通过该发明，可以在确保循环水系统安全稳定运行的前提下实现整个系统的安全充分节能。
[0017]具体实施示例为:中石化某厂，我们对烟气轮机进行建模计算后，认为系统运行参数可大幅下降，下降后对它的影响为0.3°C左右，甲方对我方数据质疑。为此，我们和车间的技术人员，共同做了降压实验，通过进口手动阀，将压力调整到0.09MPa，运行参数变化如下表。
[0018]表烟气轮机冷却水降压试验数据
【权利要求】
1.一种循环冷却水系统的整体优化技术，其特征在于，包含如下步骤: 测试并计算分析换热器本身的换热效率； 采集换热系统的中的循环水温、流量及压力； 预测污垢系数变化趋势； 预测冷却塔出水温度、冷却水流量、工艺流出口温度的变化情况； 揭示冷却水流量对换热量的影响规律，确定系统整体最优运行方式及不同工况下最优运行参数。 根据不同工况的最优运行参数确定管网系统、热力系统、调节控制系统的优化改造方案。
2.如权利要求1所述的一种循环冷却水系统的整体优化技术，其特征在于，包含如下步骤: 采集换热器外形数据:换热面积、列管直径、壁厚、材质、流动型式等数据: 精确采集换热器运行数据:工艺侧流量、温度、压力和循环水的流量、压力、温度； 收集循环水全年温度变化情况；通过模拟分析，预测污垢系数变化情况，模拟出循环水温度对传热的影响； 在假定工艺负荷不变的情况下，预测冷却水出口温度、冷却水流量、工艺流出口温度的变化情况； 再根据工艺负荷实际变化情况，预测冷却水出口温度、冷却水流量、工艺流出口温度的随着污垢系数改变而变化的情况，最终确定换热器的最优流量，从而确定整个循环水系统的最优流量； 根据系统最优流量和管网水力性能确定整个循环水系统的最优压力: 根据不同工况的最优运行参数确定水泵最优设计参数、管路最优配置型式、最优调节控制策略，实现能耗大幅下降。
【文档编号】F25D29/00GK103791672SQ201410058809
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】卢金玲, 罗兴锜, 颜春, 贾嵘, 武桦 申请人:西安格睿能源动力科技有限公司