一種工業(yè)循環(huán)冷卻水能量集成優(yōu)化方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及工業(yè)冷卻循環(huán)水節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種工業(yè)循環(huán)冷卻水能量集成優(yōu)化方法。優(yōu)化方法具體如下：將約束條件及優(yōu)化變量計算得出理論指標(biāo)要求；將理論指標(biāo)要求計算得出最佳用水量；將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及管網(wǎng)模型模擬數(shù)據(jù)加入至最佳用水量并判斷最佳用水量是否合理，計算得出理論供水壓力；計算得出關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路；分別計算并判斷出是否有壓損潛力挖掘；計算出最小供水壓力；理論供水壓力與最小供水壓力比較是否合理，調(diào)節(jié)水場設(shè)備。同現(xiàn)有技術(shù)相比，可監(jiān)測循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行狀況，診斷循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題，提出優(yōu)化方案，保證循環(huán)水系統(tǒng)在長周期安全運(yùn)行下進(jìn)行節(jié)電、節(jié)水，提高循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及工業(yè)冷卻循環(huán)水節(jié)能
，具體地說是。
技術(shù)介紹
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是以水作為冷卻介質(zhì)，并循環(huán)使用的一種冷卻水系統(tǒng)，由涼水塔、循環(huán)水泵、循環(huán)水管網(wǎng)、換熱設(shè)備等組成。循環(huán)冷卻水作為工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的公用工程，應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵等各個領(lǐng)域，其水泵電耗占總用電量的20%，冷卻水占工業(yè)用水量的70%左右。循環(huán)水系統(tǒng)作為生產(chǎn)輔助系統(tǒng)，過去只要能滿足生產(chǎn)所需，其耗能并未受重視，能源浪費(fèi)較嚴(yán)重。循環(huán)水系統(tǒng)常見問題如下:1、水冷負(fù)荷過大，冷卻了一些“不該冷卻”的負(fù)荷，“偏遠(yuǎn)”與“高位”冷卻系統(tǒng)對水壓力的要求造成低位及附近冷卻系統(tǒng)水耗偏大。2、系統(tǒng)總管壓力偏聞。3、循環(huán)水上回水溫度總體偏低，但局部偏高的矛盾突出；循環(huán)水泵不匹配，揚(yáng)程有富余，回水壓力高，增大循環(huán)水泵的電耗。4、循環(huán)水場間負(fù)荷分配不優(yōu)化，涼水塔冷卻效果差、涼水塔冷卻效率下降增大風(fēng)機(jī)的電耗。5、水冷器長期運(yùn)行、生物黏泥、循環(huán)水水質(zhì)變差和操作不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е滤淦鹘Y(jié)垢，不僅引起冷卻效果下降，而且增大了管線的阻力。同時水冷器因結(jié)垢導(dǎo)致的垢下腐蝕，以及應(yīng)力腐蝕等因素會造成水冷器管束腐蝕穿孔發(fā)生泄漏，縮短換熱器的使用壽命，污染循環(huán)水系統(tǒng)，影響裝置的長周期運(yùn)行。還增加了冷卻塔補(bǔ)水和排污。上述問題之間會相互作用和影響，從而增大整個循環(huán)水系統(tǒng)能耗，降低循環(huán)水系統(tǒng)整個能效。隨著水資源的日益緊張和能源價格的上漲，循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能工作也愈發(fā)重要，節(jié)電和節(jié)水是循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能的兩個重要方面。現(xiàn)有的循環(huán)水節(jié)能方法主要包括涼水塔改造、循環(huán)水泵改造和風(fēng)機(jī)改造等，這些節(jié)能技術(shù)主要是針對單系統(tǒng)改造，但仍存在以下幾個方面的弊端:1、未能深入分析循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能潛力，只是對局部進(jìn)行改造，節(jié)能效果有限，甚至沒有節(jié)能效果。如片面的根據(jù)循環(huán)水量改造循環(huán)水泵，或根據(jù)循環(huán)水回水壓力改造涼水塔風(fēng)機(jī)，而沒有從根本上解決循環(huán)水壓力偏高問題。2、未從用水端、輸送管道、涼水塔、循環(huán)水泵等多方面進(jìn)行綜合優(yōu)化，忽視了用水環(huán)節(jié)和循環(huán)水輸送環(huán)節(jié)，整體效果未達(dá)到最優(yōu)。如:用水端被冷卻介質(zhì)溫度高，余熱未充分回收，致使水冷負(fù)荷過大；循環(huán)水管內(nèi)流速低，導(dǎo)致水冷器結(jié)垢及腐蝕嚴(yán)重，引起冷卻效果下降，同時增加管道阻力，管網(wǎng)壓力損失大。3、缺乏監(jiān)控管理平臺。循環(huán)水廠雖然設(shè)有DCS監(jiān)控系統(tǒng)，但缺乏對用水終端(水冷器)的實(shí)時監(jiān)控和診斷，沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、精細(xì)化管理。4、管理措施不合理。如為滿足循環(huán)水上回水溫差指標(biāo)，而進(jìn)行的節(jié)水措施，容易引起水冷器流速過低，造成設(shè)備結(jié)垢和腐蝕問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，根據(jù)流體力學(xué)、熱力學(xué)和“三環(huán)節(jié)”系統(tǒng)節(jié)能理念，提出了一種工業(yè)循環(huán)冷卻水能量集成優(yōu)化系統(tǒng)，以降低循環(huán)冷卻水的能耗，使改造和管理達(dá)到整體效果最優(yōu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計，其特征在于:所述的優(yōu)化方法具體如下:(a)將約束條件及優(yōu)化變量進(jìn)行理論計算得出理論指標(biāo)要求；(b)將理論指標(biāo)要求計算得出最佳用水量；(c)將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及管網(wǎng)模型模擬數(shù)據(jù)加入至最佳用水量并進(jìn)行比較判斷最佳用水量是否合理，然后計算得出理論供水壓力；(d)通過管網(wǎng)模型計算得出關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路；(e)在關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路中分別計算并判斷出是否有壓損潛力挖掘；(f)然后計算得出最小供水壓力；(g)將理論供水壓力與最小供水壓力進(jìn)行比較是否合理，若合理，則根據(jù)最小供水壓力調(diào)節(jié)水場設(shè)備；(h)在調(diào)節(jié)水場設(shè)備的同時，結(jié)合實(shí)際環(huán)境中的多工況核算及操作彈性。所述的管網(wǎng)模型為把循環(huán)水管網(wǎng)中的每根管段看作是具有一定的物理特性的線段，各線段之間有一定的物理和邏輯關(guān)系，然后可以將實(shí)際的循環(huán)水管網(wǎng)模型化為管網(wǎng)拓?fù)鋱D。所述的壓損潛力挖掘是對關(guān)鍵線路上重要位置布置測量元件，實(shí)時測量并計算管網(wǎng)目前運(yùn)行的情況，清楚富余壓力損失的地方，計算關(guān)鍵線路上管網(wǎng)流程、設(shè)備、管件、背壓，確定可減少的壓降損失。所述的約束條件為理論流速及理論水側(cè)管壁溫度。所述的優(yōu)化變量為換熱前后的溫差。本專利技術(shù)同現(xiàn)有技術(shù)相比，提出的工業(yè)循環(huán)冷卻水能量集成優(yōu)化系統(tǒng)依次進(jìn)行用水端換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、輸水端即循環(huán)水管網(wǎng)壓力優(yōu)化、供水端即循環(huán)水場優(yōu)化和運(yùn)行管理優(yōu)化等。可監(jiān)測循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行狀況，診斷循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題，提出優(yōu)化方案，保證循環(huán)水系統(tǒng)在長周期安全運(yùn)行下進(jìn)行節(jié)電、節(jié)水，提高循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行效率。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)系統(tǒng)流程圖。圖2為本專利技術(shù)系統(tǒng)圖。圖3為管網(wǎng)拓?fù)涫疽鈭D。參見圖2，I為冷卻塔，2為清水池，3為冷卻風(fēng)機(jī)，4為循環(huán)水泵入口閥，5為循環(huán)水泵，6為循環(huán)水泵出口閥，7為水冷器，8為循環(huán)水系統(tǒng)管道，9為冷卻塔前閥門。【具體實(shí)施方式】下面根據(jù)附圖對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的說明。如圖1所示，優(yōu)化方法具體如下:(a)將約束條件及優(yōu)化變量進(jìn)行理論計算得出理論指標(biāo)要求；約束條件為理論流速及理論水側(cè)管壁溫度；優(yōu)化變量為換熱前后的溫差；(b)將理論指標(biāo)要求計算得出最佳用水量；(C)將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及管網(wǎng)模型模擬數(shù)據(jù)加入至最佳用水量并進(jìn)行比較判斷最佳用水量是否合理，然后計算得出理論供水壓力；(d)通過管網(wǎng)模型計算得出關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路；(e)在關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路中分別計算并判斷出是否有壓損潛力挖掘；(f)然后計算得出最小供水壓力；(g)將理論供水壓力與最小供水壓力進(jìn)行比較是否合理，若合理，則根據(jù)最小供水壓力調(diào)節(jié)水場設(shè)備；(h)在調(diào)節(jié)水場設(shè)備的同時，結(jié)合實(shí)際環(huán)境中的多工況核算及操作彈性。如圖3所示，管網(wǎng)模型為把循環(huán)水管網(wǎng)中的每根管段看作是具有一定的物理特性的線段，各線段之間有一定的物理和邏輯關(guān)系，然后可以將實(shí)際的循環(huán)水管網(wǎng)模型化為管網(wǎng)拓?fù)鋱D。由于循環(huán)水的網(wǎng)絡(luò)與電的網(wǎng)絡(luò)相似，將基爾霍夫1、II定律應(yīng)用到循環(huán)水的網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)W有m根外支管，η根內(nèi)管，j個節(jié)點(diǎn)。m根外支管外端的壓力值分別為PpP2、……、Pm ;每根管段的兩個未知數(shù)，即壓降ΛΡ和流量G。按物料平衡原則:對于任意節(jié)點(diǎn)j，按照下式計算:本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種工業(yè)循環(huán)冷卻水能量集成優(yōu)化方法，其特征在于：所述的優(yōu)化方法具體如下：（a）將約束條件及優(yōu)化變量進(jìn)行理論計算得出理論指標(biāo)要求；（b）將理論指標(biāo)要求計算得出最佳用水量；（c）將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及管網(wǎng)模型模擬數(shù)據(jù)加入至最佳用水量并進(jìn)行比較判斷最佳用水量是否合理，然后計算得出理論供水壓力；（d）通過管網(wǎng)模型計算得出關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路；（e）在關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路中分別計算并判斷出是否有壓損潛力挖掘；（f）然后計算得出最小供水壓力；（g）將理論供水壓力與最小供水壓力進(jìn)行比較是否合理，若合理，則根據(jù)最小供水壓力調(diào)節(jié)水場設(shè)備；（h）在調(diào)節(jié)水場設(shè)備的同時，結(jié)合實(shí)際環(huán)境中的多工況核算及操作彈性。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種工業(yè)循環(huán)冷卻水能量集成優(yōu)化方法，其特征在于:所述的優(yōu)化方法具體如下: Ca)將約束條件及優(yōu)化變量進(jìn)行理論計算得出理論指標(biāo)要求； (b)將理論指標(biāo)要求計算得出最佳用水量； (C)將現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)及管網(wǎng)模型模擬數(shù)據(jù)加入至最佳用水量并進(jìn)行比較判斷最佳用水量是否合理，然后計算得出理論供水壓力； Cd)通過管網(wǎng)模型計算得出關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路； (e)在關(guān)鍵線路、次關(guān)鍵線路及非關(guān)鍵線路中分別計算并判斷出是否有壓損潛力挖掘； (f)然后計算得出最小供水壓力； (g)將理論供水壓力與最小供水壓力進(jìn)行比較是否合理，若合理，則根據(jù)最小供水壓力調(diào)節(jié)水場設(shè)備； (h)在調(diào)節(jié)水場設(shè)備的同時，結(jié)合實(shí)際環(huán)境中的多工況核算及操作彈性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫虎良，余金森，朱渝，阮慧娟，吳佶，馬素娟，焦洋，
申請(專利權(quán))人：上海優(yōu)華系統(tǒng)集成技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31