热力平衡能耗推算及节能技改方法
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摘 要：该方法是工业循环水系统领域，特别涉及的一种用来作能耗分析，对循环水系统进行冷却介质与被冷却介质的流量与温度的平衡计算方法和推算出结果后进行节能技改的办法。
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—105—03
1 概述
本方法适用于工业循环水系统领域，是一种用来作能耗分析，对循环水系统进行冷却介质与被冷却介质的流量与温度的平衡计算方法和推算出结果后进行节能技改的办法。
对于工业循环水实施以下的能耗推算及节能技改具体步骤：
（1）把循环系统看作供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统。
（2）现场测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质流量压力等参数。
（3）分别对供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统进行平衡推算，确定理论能耗。
（4）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，根据最不利点确定压力。
（5）重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数和设备。
工业循环水流量—热力平衡能耗推算及节能技改方法能准确地推算出已有的循环水系统的能耗利用率，找出无效能耗的位置，并提出解决方法；优化后的循环水系统能耗利用率比一般工业循环水系统能耗大为下降，最终反映到供水设备上的节电率高达30以上，而且设备在运行过程中的噪音、振动明显减小，运行安全性得到大幅改善。
2 具体内容
本方法是一种用来作能耗分析，对循环水系统进行冷却介质与被冷却介质的流量与温度的平衡计算方法和推算出结果后进行节能技改的办法，为了实现达到上叙目的，采用以下程序：
（1）把循环系统看作供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统。
（2）现场测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质流量压力等参数。
（3）分别对供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统进行平衡推算，确定理论能耗。
（4）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，根据最不利点确定压力。
（5）重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数和设备。
具体实施方式：
（1）把循环系统看作供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统（如图1），图2是系统具体划分的示意图。
（2）测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质流量压力等参数。具体的参数及位置如图3。
现场测量冷却循环系统中被冷却介质的温差及冷却介质的流量压力等参数，测量方法可采用常规的温度、压力、流量测量仪表，也可以采用传感器，还可以用远程监控的方法实现。
对于动力机械为电机而言能耗采用安装功率仪表的办法进行测量能耗。
对于动力机械为内燃机而言才用安装油料流量测量仪表的方法进行测量能耗。
（3）分别对供水单元集合、用水单元集合、冷却单元集合3个子系统进行平衡推算，确定理论能耗。
1）供水单元集合的平衡推算
水泵对外提供的水力能量通过以下公式计算：
输入Pi能量直接用泵房的电能表计量，或通过电能计算公式算出供水单元集合的平衡方程为：
P耗损=Pi—Pe
设Pb为必须损耗，那么可节能量为Pj=P耗损—Pb。
2）用水单元集合平衡推算
M1、M2分别为热流体和冷流体的质量流量；
i1、i2分别为热流体和冷流体的焓；
在计算过程中热流体的焓应引用设计值，以确定系统所需的实际流量。
3）换热效率平衡推算
首先我们假设单位填料体积的散质系数为设计参数，那没通过计算后结果应接近如实际出水温，如果偏差较大就核对填料面积和通气量，如果上述两项无误，则可判断为单位填料体积的散质系数为不合格，应加以改造。
（4）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，根据最不利点确定压力。
1）根据原系统工艺参数确定最佳温差，并根据其确定流量，当温差偏小时应根据实际参数推算出最佳流量，并根据客户要求，留有一定富余量。
2）根据最不利点确定压力时应在最不利点安装压力测量仪表，不能用理论数据进行推算，以免由于退算有误，对生产带来不利影响。
（5）重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数和设备。
1）根据平衡计算的结果得到的温差、流量、压力，重新优化设计循环水系统的关键参数及设备配置，调整供水参数，优化设计。
2）根据设计的结果，重新配置设备，其中包括平衡推算过程中发现明显不合理的，效率低的供水设备，换热设备，冷却塔等，当电机运行负载率在75%以下时，配置功率补偿设备，负载率在50%以下时，更换电机，以免由于功率因数低对电网造成的影响。
3 项目试验
试验1。单位名称：某服饰城（中央空调系统）。
（1）首先我们对用水平衡进行推算。
查得空调设计资料数据如表3。
通过现场测量，现在空调的实际制冷量为4377KW，对比参数得出结论为蒸发器、冷凝器的水量均过大。
M1、M2分别为热流体和冷流体的质量流量；
I1、I2分别为热流体和冷流体的焓；
得出结论为对于本系统蒸发器水量到800 m3/m，冷凝器水量到780 m3/m，完全能满足要求。
（2）供水单元集合的平衡推算。
水泵出口阀门开度为36%。
水泵出口阀门开度为80%，上塔阀门开度为100%
水泵实际运行偏离额定工况的34.7%
通过公式计算：
可算出泵房效率为45.7%，大量的能量浪费在了由于工况偏离而在叶轮内的水力冲击上，应重新设计配套水泵
（3）冷却单元集合的平衡推算。
经查在湿球温度为38.7℃的环境温度下，冷却单元的温差为6.6℃，运行效率高无需改变。
我们对设备进行重新设计，水泵设计叶轮后参数及改造后运行情况为表6。
并且调整水泵出口阀门开度为100%。
并且调整水泵出口阀门开度为100%，上塔阀门开度为100%
改造后冷冻泵节电量为19.99%，冷却泵节电量为30.46%。
试验2。单位名称：某钢铁股份有限公司（高炉软水系统）。
此系统已由双方对用水单元和冷却单元进行平衡计算，能源审计合格在此不做推算，改造只限于泵房内进行。
其中，水泵进口压为0.46MPa
通过公式计算供水的理论所需功率：
=237.6Kw
那么本泵房的能源利用率为
237.6/（449.4+423.8）=237.6/873.2=27.2%
大量的能量浪费在了效率低下的供水设备上面，应重新设计配套水泵改造后软水泵节电量为42.3%，泵房的能源利用率上升到了66.5%，取得了巨大的经济效益；由于客户考虑到系统运行的安全余量，所以水泵设计上保留的17%的余量，节电空间未挖尽。
4 总结
因此，工业循环水流量——热力平衡能耗推算及节能技改方法是一种非常实用且效果显著的能量损耗计算方法，广泛的应用与工矿企业循环水系统。目前，已经得到大量项目的试验，得到了客户广泛的认可。