工业循环水系统节能优化运行技术演讲课件

Energy Efficiencyv工业循环水系统特点工业循环水系统特点v循环水系统现状与存在问题循环水系统现状与存在问题vWECSWECS基本原理与基本原理与技术方案技术方案vWECSWECS系统配置与关键设备系统配置与关键设备vWECSWECS应用业绩与运行效果应用业绩与运行效果报告内容报告内容v工工业业循循环环水系水系统统特点特点报报告内容告内容1 Energy Efficiency工业循环水系统四大特点（以钢铁企业为例）工业循环水系统四大特点（以钢铁企业为例）v应用面广应用面广v涉及烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢生产全流程涉及烧结、焦化、炼铁、炼钢、轧钢生产全流程v能耗巨大能耗巨大v以中小型钢铁厂为例，仅水泵年耗电量就达以中小型钢铁厂为例，仅水泵年耗电量就达3 3亿度亿度以上以上 v工工业业循循环环水系水系统统四大特点（以四大特点（以钢铁钢铁企企业为业为例）例）应应用面广用面广2 Energy Efficiency工业循环水系统四大特点（以钢铁企业为例）工业循环水系统四大特点（以钢铁企业为例）v自动化程度较低自动化程度较低v大多使用手动操作，即使采用自动控制系统，控制大多使用手动操作，即使采用自动控制系统，控制要求和水平也不高要求和水平也不高v节能空间巨大节能空间巨大v循环水系统做为生产辅助系统，只要能满足循环水系统做为生产辅助系统，只要能满足冷却设备温度要求即可，在控制技术与管理冷却设备温度要求即可，在控制技术与管理上比较粗放，节能潜力巨大上比较粗放，节能潜力巨大(节能空间节能空间20%20%以上）以上）v工工业业循循环环水系水系统统四大特点（以四大特点（以钢铁钢铁企企业为业为例）自例）自动动化程度化程度较较低低3 Energy Efficiency现有循环水系统构成现有循环水系统构成v泵站：水泵、电机泵站：水泵、电机v阀门：手动阀、机械自力式调节阀等阀门：手动阀、机械自力式调节阀等v终端冷却设备：高炉炉壁、风口小套、热交换器等终端冷却设备：高炉炉壁、风口小套、热交换器等v冷却塔：逆流式冷却塔冷却塔：逆流式冷却塔循环循环水泵站水泵站阀门阀门(管网管网)冷却塔冷却塔终端冷终端冷却设备却设备工业循环水系统现状工业循环水系统现状v现现有循有循环环水系水系统统构成构成泵泵站：水站：水泵泵、电电机循机循环阀门环阀门冷却塔冷却塔终终端冷工端冷工业业循循4 Energy Efficiency循环循环水泵站水泵站阀门阀门(管网管网)冷却塔冷却塔终端冷终端冷却设备却设备v工频工频+全手动阀门调节各终端配水量全手动阀门调节各终端配水量 v变频恒压定流量供水变频恒压定流量供水v节能泵节能泵+变频恒压定流量供水变频恒压定流量供水现有循环水系统操作方式现有循环水系统操作方式工业循环水系统现状工业循环水系统现状v循循环阀门环阀门冷却塔冷却塔终终端冷工端冷工频频+全手全手动阀门调节动阀门调节各各终终端配水量端配水量 现现有循有循5 Energy Efficiency循环循环水泵站水泵站阀门阀门(管网管网)冷却塔冷却塔终端冷终端冷却设备却设备vPLCPLC或数字仪表对泵站的总管水压、流量及泵出或数字仪表对泵站的总管水压、流量及泵出口阀门开度数据进行监视或简单的控制口阀门开度数据进行监视或简单的控制v可能有的还对系统中重要数据进行历史记录可能有的还对系统中重要数据进行历史记录循环水循环水控制系统现状控制系统现状工业循环水系统现状工业循环水系统现状v循循环阀门环阀门冷却塔冷却塔终终端冷端冷PLC或数字或数字仪仪表表对泵对泵站的站的总总管水管水压压、流量及、流量及6 Energy Efficiency1：管网复杂、耦合度高，手动阀门难以保证冷却终端之间水力平衡，管网复杂、耦合度高，手动阀门难以保证冷却终端之间水力平衡，不能按照终端需求进行水量合理输配。不能按照终端需求进行水量合理输配。现有循环水系统存在的问题现有循环水系统存在的问题v1：管网复：管网复杂杂、耦合度高，手、耦合度高，手动阀门难动阀门难以保以保证证冷却冷却终终端之端之间间水力平衡水力平衡7 Energy Efficiency现有循环水系统存在的问题现有循环水系统存在的问题2：水泵大多工频或恒压变频运行，现场通过手动阀门调节常造成阀门处水泵大多工频或恒压变频运行，现场通过手动阀门调节常造成阀门处在大阻尼工作点，使得管网能量损失过大。在大阻尼工作点，使得管网能量损失过大。v现现有循有循环环水系水系统统存在的存在的问题问题2：水：水泵泵大多工大多工频频或恒或恒压变频压变频运行，运行，现场现场8 Energy Efficiency现有循环水系统存在的问题现有循环水系统存在的问题3：没有根据现场工况变化、对水泵开机台数、运行效率和供水量进行节没有根据现场工况变化、对水泵开机台数、运行效率和供水量进行节能优化控制，导致能耗增加。能优化控制，导致能耗增加。v现现有循有循环环水系水系统统存在的存在的问题问题3：没有根据：没有根据现场现场工况工况变变化、化、对对水水泵泵开机开机9 Energy Efficiency现有循环水系统存在的问题现有循环水系统存在的问题4：没有根据气温变化和水量变化，采用自动调节手段对冷却塔开机台数、没有根据气温变化和水量变化，采用自动调节手段对冷却塔开机台数、每台冷却塔效率进行优化。每台冷却塔效率进行优化。v现现有循有循环环水系水系统统存在的存在的问题问题4：没有根据气温：没有根据气温变变化和水量化和水量变变化，采用化，采用10 Energy EfficiencyWECS基本原理基本原理 WECS 是一种新型的工业循环水系统节能优化运行技术。它是一种新型的工业循环水系统节能优化运行技术。它是根据流体力学与热交换原理，分析工业循环水系统能量输配与是根据流体力学与热交换原理，分析工业循环水系统能量输配与交换效率，并采用先进控制方法与智慧阀门技术，对工业循环水交换效率，并采用先进控制方法与智慧阀门技术，对工业循环水系统中水泵、阀门与管网、终端设备、冷却塔等单元进行综合优系统中水泵、阀门与管网、终端设备、冷却塔等单元进行综合优化控制，提高工业循环水系统整体能效，达到综合节能目标。化控制，提高工业循环水系统整体能效，达到综合节能目标。WECS(Water Energy Conservation System)vWECS基本原理基本原理 WECS 是一种新型的工是一种新型的工业业循循环环11 Energy Efficiency冷却水循环系统示意图冷却水循环系统示意图1.1.通过水泵水量和智慧阀门的优化控制，将冷却终端温度严格通过水泵水量和智慧阀门的优化控制，将冷却终端温度严格控制在设定的区间内。控制在设定的区间内。2.2.智慧阀门始终处在大开度位置进行实时智能调节，使管网阻智慧阀门始终处在大开度位置进行实时智能调节，使管网阻尼极小化。尼极小化。3.3.根据冷却水温度的在线检测，对冷却塔的智慧阀门和冷却风根据冷却水温度的在线检测，对冷却塔的智慧阀门和冷却风机进行优化控制，使各个冷却塔的冷却效果、效率最优化。机进行优化控制，使各个冷却塔的冷却效果、效率最优化。循环循环水泵站水泵站阀门阀门(管网管网)冷却塔冷却塔终端冷终端冷却设备却设备WECS基本策略基本策略v冷却水循冷却水循环环系系统统示意示意图图通通过过水水泵泵水量和智慧水量和智慧阀门阀门的的优优化控制，将冷却化控制，将冷却 Energy Efficiency4.4.在实行上述三项控制的同时，确定水泵组的开机台数和变频在实行上述三项控制的同时，确定水泵组的开机台数和变频的优化控制，使水泵输出功率极小化，从而达到节电的最大的优化控制，使水泵输出功率极小化，从而达到节电的最大效果。效果。5.5.在总结节能优化运行基础上，可对水泵的规格特性进行调整在总结节能优化运行基础上，可对水泵的规格特性进行调整和改造，以达到水泵机组的能效优化配置。和改造，以达到水泵机组的能效优化配置。循环循环水泵站水泵站阀门阀门(管网管网)冷却塔冷却塔终端冷终端冷却设备却设备WECS基本策略基本策略冷却水循环系统示意图冷却水循环系统示意图v在在实实行上述三行上述三项项控制的同控制的同时时，确定水，确定水泵组泵组的开机台数和的开机台数和变频变频的的优优化控化控 Energy EfficiencyWECS技术方案技术方案现状：普通阀门、简单监控现状：普通阀门、简单监控改造：智慧阀门结合高级优化控制改造：智慧阀门结合高级优化控制v智慧阀门可以实现每个末端冷却设备的流动参数测量、流量智慧阀门可以实现每个末端冷却设备的流动参数测量、流量分配与能量调节的一体化控制。分配与能量调节的一体化控制。v根据冷却终端设备的工况变化，智慧阀门的运行模式可进行根据冷却终端设备的工况变化，智慧阀门的运行模式可进行智能化切换，实现节能控制。智能化切换，实现节能控制。v利用冷却温度最优控制软件，通过对终端冷却设备的负荷分利用冷却温度最优控制软件，通过对终端冷却设备的负荷分析，实现输配能效与终端设备能效的持续优化。析，实现输配能效与终端设备能效的持续优化。1.1.冷却终端设备温度优化控制冷却终端设备温度优化控制vWECS技技术术方案方案现现状：普通状：普通阀门阀门、简单监简单监控智慧控智慧阀门阀门可以可以实现实现每个每个14 Energy Efficiency现状：普通手动阀调节现状：普通手动阀调节,管网系统管网系统 无法实现高效输配。无法实现高效输配。改造：采用智慧阀门实现输配改造：采用智慧阀门实现输配 节能控制。节能控制。v对智慧阀门控制的管网进行高级设定，通过阀门开度的合理对智慧阀门控制的管网进行高级设定，通过阀门开度的合理化，提高输配能效。化，提高输配能效。v当管网的冷却水使用量随机变化时，支管对应的水流量也将当管网的冷却水使用量随机变化时，支管对应的水流量也将自动适应变化、达到按需分配。自动适应变化、达到按需分配。v在线计算分析管网各个单元的冷在线计算分析管网各个单元的冷/热负荷，进行输配能效优化热负荷，进行输配能效优化分析，实现技术节能、管理节能与行为节能的一体化。分析，实现技术节能、管理节能与行为节能的一体化。2.2.管网阀门的自动调节管网阀门的自动调节WECS技术方案技术方案v现现状：普通手状：普通手动阀调节动阀调节,管网系管网系统统 对对智慧智慧阀门阀门控制的管网控制的管网进进行行15 Energy Efficiency现状现状：普通手动阀，简单监控。普通手动阀，简单监控。改造：智慧阀门实现冷却塔改造：智慧阀门实现冷却塔 最佳冷却控制最佳冷却控制v根据气候条件、系统所需冷却水流量和各个冷却塔的冷却容根据气候条件、系统所需冷却水流量和各个冷却塔的冷却容量，确定冷却塔的开启台数。量，确定冷却塔的开启台数。v通过智慧阀门对各个冷却塔的水流量进行优化分配，使得各通过智慧阀门对各个冷却塔的水流量进行优化分配，使得各个冷却塔的冷却效果整体最佳。个冷却塔的冷却效果整体最佳。v利用冷却塔的负荷分析和风机的特性曲线，实现冷却风机的利用冷却塔的负荷分析和风机的特性曲线，实现冷却风机的最优节能控制。最优节能控制。3.3.冷却塔的优化控制冷却塔的优化控制WECS技术方案技术方案v现现状：普通手状：普通手动阀动阀，简单监简单监控。根据气候条件、系控。根据气候条件、系统统所需冷却水流量所需冷却水流量16 Energy Efficiency现状：水泵单机运行效率和现状：水泵单机运行效率和 系统能效低。系统能效低。改造：智慧阀门结合变频调节改造：智慧阀门结合变频调节 和水泵机组优化运行技术，和水泵机组优化运行技术，实现供水量极小化。实现供水量极小化。v利用智慧阀门解决流量输配的平衡问题以及管网阻尼过大问利用智慧阀门解决流量输配的平衡问题以及管网阻尼过大问题，通过变频技术，可降低水泵的输出功率。题，通过变频技术，可降低水泵的输出功率。v根据水泵特性曲线，利用智慧阀门结合变频技术，对水泵机根据水泵特性曲线，利用智慧阀门结合变频技术，对水泵机组进行优化控制，使水泵运行在高效区。组进行优化控制，使水泵运行在高效区。4.4.泵的节能控制泵的节能控制WECS技术方案技术方案v现现状：水状：水泵单泵单机运行效率和利用智慧机运行效率和利用智慧阀门阀门解决流量解决流量输输配的平衡配的平衡问题问题以以17 Energy Efficiency通过通过D水量减少水量减少,通过智能通过智能温度平衡阀及温度平衡阀及D最佳冷却最佳冷却容量计算容量计算,确定确定D开机台数开机台数与流量分配与流量分配,提高冷却效率提高冷却效率。在在C C正常投运时正常投运时,逐步减少逐步减少B B流量流量。C C阀门开度阀门开度将会开大将会开大,达到一定开度时达到一定开度时B B流量不再减少流量不再减少,从从而减少了系统中冷却水用量而减少了系统中冷却水用量。B开度减到一定开度时开度减到一定开度时,A降频减少水降频减少水泵出水量，使泵出水量，使B处在较大开度。降低处在较大开度。降低耗电量耗电量,减小阻力损失减小阻力损失WECS技术方案技术方案单回路系统单回路系统v通通过过D水量减少水量减少,通通过过智能温度平衡智能温度平衡阀阀及及D最佳冷却容量最佳冷却容量计计算算,确定确定18 Energy Efficiency根据终端用水情况：根据终端用水情况：流量按需分配流量按需分配管网阻力优化管网阻力优化 根据负荷变化根据负荷变化,动态调整流量动态调整流量管网动态平衡管网动态平衡根据管网的流量变化：根据管网的流量变化：采用变频与机组优化运行采用变频与机组优化运行技术技术,达到能效最优达到能效最优只需在新增终端冷却只需在新增终端冷却设备前加装智慧阀门，设备前加装智慧阀门，自动实现管网平衡。自动实现管网平衡。寻找循环水最佳出塔温度、冷却寻找循环水最佳出塔温度、冷却塔与换热用户合理的匹配方式，塔与换热用户合理的匹配方式，使风机和水泵总电耗最小使风机和水泵总电耗最小.WECS技术方案技术方案多多回路系统回路系统v根据根据终终端用水情况：端用水情况：根据根据负负荷荷变变化化,根据管网的流量根据管网的流量变变化：只需在化：只需在19 Energy Efficiency循环循环水泵站水泵站阀门阀门(管网管网)终端冷终端冷却设备却设备冷却塔冷却塔智慧阀门智慧阀门智慧阀门智慧阀门智慧阀门智慧阀门水泵变频与台数水泵变频与台数优化控制软件优化控制软件管网阻力优化匹管网阻力优化匹配软件配软件冷却温度的最优冷却温度的最优控制软件控制软件冷却塔优化运行冷却塔优化运行软件软件综合能耗监控综合能耗监控及管理系统及管理系统维修及事故预维修及事故预防检测系统防检测系统WECS系统配置系统配置WECSWECS系统平台系统平台变频、切削变频、切削v循循环阀门终环阀门终端冷冷却塔智慧端冷冷却塔智慧阀门阀门智慧智慧阀门阀门智慧智慧阀门阀门管网阻力管网阻力优优化匹配化匹配20 Energy EfficiencyWECS关键设备关键设备v基于嵌入式软件、传感技术、智能控制器、基于嵌入式软件、传感技术、智能控制器、调节阀与执行机构机电一体化的新一代阀调节阀与执行机构机电一体化的新一代阀门装置。门装置。v具有压力、流量、压差、温度、温差、能具有压力、流量、压差、温度、温差、能量等管道流体参数的智能测量、智能控制量等管道流体参数的智能测量、智能控制和网络通信集成功能。和网络通信集成功能。v以最小阻力实现压力无关型智能流动。以最小阻力实现压力无关型智能流动。智慧阀门智慧阀门 vWECS关关键设备键设备基于嵌入式基于嵌入式软软件、件、传传感技感技术术、智能控制器、智能控制器、调节阀调节阀21 Energy Efficiencyv如图所示，利用智慧阀门优化管网的输配特性后，水泵运行内如图所示，利用智慧阀门优化管网的输配特性后，水泵运行内效率可提高效率可提高10%10%左右。左右。v通过模拟计算表明，利用智慧阀门结合变频技术，优化输配特通过模拟计算表明，利用智慧阀门结合变频技术，优化输配特性后水泵运行工况点偏移，尽管输出功率增加了性后水泵运行工况点偏移，尽管输出功率增加了10%10%左右，但左右，但电机的输入功率反而下降到电机的输入功率反而下降到93%93%。WECS关键设备关键设备智慧阀门智慧阀门 v利用智慧阀门结合水泵变利用智慧阀门结合水泵变频和系统能效优化技术，频和系统能效优化技术，可以显著改善水泵与管网可以显著改善水泵与管网特性的良好匹配，提高设特性的良好匹配，提高设备能效与系统能效。备能效与系统能效。v如如图图所示，利用智慧所示，利用智慧阀门优阀门优化管网的化管网的输输配特性后，水配特性后，水泵泵运行内效率可运行内效率可22 Energy EfficiencyWECS 应用相关业绩与运行效果应用相关业绩与运行效果v石油化工：石油化工：辽宁化学工业公司、上海石化股份有限公司、扬州石油化工厂、辽宁化学工业公司、上海石化股份有限公司、扬州石油化工厂、福建金纶石化、镇海炼化福建金纶石化、镇海炼化v化纤工业：化纤工业：沈阳化纤厂、江西合成纤维厂、青岛崂山化纤厂、湖南湘潭化纤沈阳化纤厂、江西合成纤维厂、青岛崂山化纤厂、湖南湘潭化纤厂、江苏三房巷集团、杭州红山化纤厂厂、江苏三房巷集团、杭州红山化纤厂v区域供热：区域供热：西安陕鼓生活区、新疆西部热力、新疆玛纳斯热力西安陕鼓生活区、新疆西部热力、新疆玛纳斯热力.v纺织工业：纺织工业：陕西第九棉纺厂、浙江康大轻纺集团公司、青岛第二棉纺厂陕西第九棉纺厂、浙江康大轻纺集团公司、青岛第二棉纺厂、印、印尼三宝隆纺织公司尼三宝隆纺织公司.v电子工业：电子工业：Philips Array(ShangHai)Factory、上海中芯国际、上海中芯国际SMIC.v医药工业：医药工业：上海新先锋制药、上海雷允上制药、浙江九州药业、浙江青春宝上海新先锋制药、上海雷允上制药、浙江九州药业、浙江青春宝药业有限公司药业有限公司 相关业绩相关业绩vWECS 应应用相关用相关业绩业绩与运行效果石油化工：与运行效果石油化工：辽辽宁化学工宁化学工业业公司、公司、23 Energy EfficiencyWECS 应用相关业绩与运行效果应用相关业绩与运行效果v地铁车站：地铁车站：武广高铁、福州南站、郑州火车站、苏州地铁、深圳地铁、杭州武广高铁、福州南站、郑州火车站、苏州地铁、深圳地铁、杭州萧山国际机场、江苏无锡机场萧山国际机场、江苏无锡机场.v商业建筑商业建筑:南京东效国宾馆、杭州龙禧大酒店、南京新百大楼、合肥中心医南京东效国宾馆、杭州龙禧大酒店、南京新百大楼、合肥中心医院、厦门院、厦门BRTBRT公交站公交站.v办公楼：办公楼：杭州黄龙体育中心、杭州万银国际大厦、上海东方城市广场、浙江杭州黄龙体育中心、杭州万银国际大厦、上海东方城市广场、浙江德清行政中心德清行政中心 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