技术原理

通过采用精密检测设备采集水系统运行参数,统计能耗情况,对水系统运行参数进行模拟分析,计算最优循环水输送方案,确定系统的最佳运行工况点,以此工况点为基准设计生产与系统最匹配的高效泵设备,同时配套完善自动化控制方式,使系统始终保持在最佳运行工况运行,实现水系统高效节能。

关键技术

本节能技术主要从以下3步实现系统节能

1. 水系统系统工况检测技术:采用精密检测设备监测水系统运行工况,进行能耗分析,计算系统最优工况,制定定制化节能改造方案

2. 通用设备能效提升:根据第一步的计算数据定制最符合系统工况的节能水泵,节能水泵应用宽高效水力模型,是水泵的效率高于普通水泵5~10%,高效区宽12~20%

3. 优化系统控制方案:应用智能化监控平台,根据系统需求自动调配水泵投入使用及水泵输出负荷,达到所供及所需,能源利用率达到最优。

主要技术参数

水系统流量、水系统压力、水系统能耗、水泵效率

技术产品特点

1. 节能效果明显,节电率依据实际情况可达10~50%,可直接从电费中获得收益,投资回报高,回报周期一般在1年以内。

2. 技术应用难度低,一般改造时可以做不停产改造,风险低。

应用现状(或与该技术相关领域的能耗现状)及产业化情况

高效泵产品作为水系统节能的核心载体,在工业、市政、建筑等领域展现出显著的节能潜力和经济价值,尤其工业循环水作为工业领域(如石化、电力、冶金等)的关键基础设施,其能耗占企业总能耗的15%~30%,是工业节能的重点环节,而目前工业循环水普遍存在设备效率低下,管理粗放的情况,导致能耗成本、管理成本无限制增加。应用本技术对水系统进行节能改造,可为用户进行设备更新、提高能效、节能降耗、智能化运维。产业化层面,上海凯泉成立300人节能改造团队,为用户进行水系统节能评估,制定节能改造方案,截至目前为用户节约电量达20亿kWh。

应用领域及适用范围

本技术应用广泛,如工业循环水系统(钢铁、石化、电力)、市政供水排污、建筑暖通空调等。

节能减排效果(测算方法及依据)

水系统节能降耗主要降低的是电机的能耗,为了测定节能效果,可以在电机配电端加装电能统计表,统计改前、改后的平均耗电功率,以此来评判节能效果。

节能量/年(吨标准煤/年)

本技术的节能量根据实际应用情况的节能率主要分布区间为20~40%,按国内水系统装机功率5000万kW计算,按1kWh=0.3kgce标准煤计算,应用本技术可实现节能量2400~4800万吨标准煤/年。

碳减排量/年(吨二氧化碳/年)

6400~12800万吨/年

已实施的典型案例情况

案例名称

陕西奥维乾元化工有限公司循泵改造项目

案例地点

陕西省榆林市

应用单位

陕西奥维乾元化工有限公司

设计单位

上海凯泉泵业(集团)有限公司

主要设备

循环水泵

技术原理

一、用户简介

陕西奥维乾元化工有限公司是陕西省重点化工企业,位于陕西省榆林市府谷县,成立于2008年,注册资本2.5亿元。公司主要从事煤炭深加工和综合利用,年产30万吨合成氨、52万吨尿素、20万吨甲醇及配套120万吨/年煤矿的大型高科技环保节能型循环经济项目。

作为陕西省"十二五"规划重点建设项目,奥维乾元化工拥有先进的生产设备和工艺技术,公司始终坚持"节能减排、绿色发展"的理念,高度重视生产过程中的能源效率提升和环境保护工作。在生产过程中,循环水系统是保障化工生产稳定运行的关键环节,其能耗占全厂用电的相当比例,因此循环水泵的能效提升成为企业节能降耗的重点关注领域。

二、项目概述

2022年,上海凯泉泵业有限公司与陕西奥维乾元化工有限公司合作,对其第一循环水站的一台双吸离心泵进行了节能改造。该泵型号为KQSN1000-M13/1140(T),额定流量11000m³/h,扬程55m,配套电机功率2240kW,转速590r/min。 

此台水泵此前已经做过节能改造,改造方式是切割叶轮,切割叶轮后整体降低了水泵的流量扬程,实际性能为流量仅8800m³/h,输出降低了,能耗确实降低,但是牺牲了性能导致生产负荷高时水泵流量不够用,需要开启备用泵,得不偿失。经凯泉技术人员现场检测,实际运行效率仅为60%左右,与当前先进水平存在明显差距。同时,由于长期运行,泵体内部流道存在一定程度的磨损和结垢,进一步影响了泵的性能表现。

项目目标是通过更换高效节能水泵,提高单泵流量而功率不显著增加,降低单位输水能耗。 

三、项目过程

1.前期调研与测试

2021年4月,凯泉泵业派出专业技术团队赴奥维乾元化工进行现场调研。团队对循环水系统运行状况进行了全面评估,包括:

●测量现有水泵的运行参数(流量、压力、电流、电压等)

●采集系统运行曲线数据

●评估管路系统阻力特性

●分析水质条件和运行工况变化范围

通过不断的现场测试、数据收集和技术交流,技术人员确认该泵大部分时间运行在85%-90%负荷工况,发现原有系统主要存在以下问题:

●泵效率低下:实际运行效率仅60%,远低于当前先进水平,存在较大的节能空间。

●匹配不佳:泵的设计工况与实际运行工况存在偏差,运行工况点不在水泵高效区。

●性能衰减:长期运行导致内部流道锈蚀磨损,水力性能下降。

2.方案设计与评审

基于现场数据,凯泉泵业设计团队采用CFD流体仿真技术,针对奥维乾元化工的具体工况特点,重新优化了水力模型。新设计重点改进包括:

●优化叶轮进出口角度,减少水力损失

●改进流道型线,确保流动更加平顺

●调整密封间隙,降低容积损失

●采用高效轴承和机械密封,减少机械损失

设计方案经过双方技术团队多次评审和修改,最终确定新泵型号为JNS1000-11,在保持安装尺寸不变的前提下,效率提升至90%以上。

产品特点:

1.水力性能卓越

2.高可靠性与维护便捷

3.节能环保效益突出

4.智能化程度高

5.高端配置保障长效运行

3.设备制造与交付

方案确定后,凯泉泵业在2021年6月开始新泵的制造工作。制造过程中严格执行ISO9001质量管理体系,关键工序如叶轮铸造、加工平衡等都进行了特别控制。凯泉每台水泵在出厂前都要进行性能测试,以确保各项性能达标,本台泵测试数据显示新泵效率达到90%,满足合同要求。

4.现场安装与调试

凯泉泵业工程团队赴现场进行设备更换指导。由于是原位替换,项目团队提前制定了详细的施工方案,确保在最短时间内完成更换工作,减少对生产的影响。

调试阶段,技术人员对新泵进行了不同负荷下的性能测试,确认各项参数达到设计要求。特别关注了振动和噪音指标,均优于国家标准要求。

5.运行监测与验收

新泵投入运行后,凯泉泵业与奥维乾元化工共同进行了为期半年的运行监测,记录运行数据。数据显示新泵运行稳定,节能效果显著。2022年4月,项目正式通过验收。

四、节能效果

1.节电率计算

2.节能量计算

根据实测数据估算,按年运行8000小时计算:

· 千单吨水节电量:224-163= 61kWh

· 按电价0.5元/kWh计算,年节约电费:61×8800×8000/1000×0.5 = 215万元

· 年节电429万度,相当于节约标煤527吨,减少二氧化碳排放4278吨

3.其他效益

1.设备振动明显降低,延长了轴承和密封寿命

2.运行噪音降低约5dB,改善工作环境

3.维护间隔延长,减少停机时间和维护成本

4.为新泵建立了完整的性能档案,为后续维护提供基准

五、结语

上海凯泉泵业为陕西奥维乾元化工实施的循环水泵节能改造项目,通过精准的工况分析、先进的水力设计和专业的工程实施,取得了显著的节能效果和经济效益。项目投资回收期不足一年,不仅降低了企业运营成本,也为减少碳排放、保护环境做出了贡献。

该案例证明,在传统工业领域,通过专业的技术服务和高效的设备替换,可以实现可观的节能效益。上海凯泉泵业将继续以技术创新为驱动,为客户提供更多优质的节能解决方案,共同推动工业领域的绿色低碳发展。

主要节能技术参数

泵流量、泵压力、泵能耗、泵效率

案例特点

节电率高、项目周期短、操作难度小、不停产改造

应用效果(年节能减排效果及经济效益)

年节电429万度,年节约电费215万,相当于节约标煤527吨,减少二氧化碳排放4278吨。

适用范围/应用对象

钢铁冶金、石油化工、电力、供热暖通等循环水系统或供水系统

目前已实施案例数量

全国节能改造项目2000余套。

其他案例

国内案例：江苏港虹纤维有限公司

项目地点：江苏苏州市

省内案例：陕西龙门钢铁(集团)有限责任公司

项目地点：陕西韩城市