2 循环冷却水系统富余能量优化利用和评价技术要求-编制说明

编制说明一、工作简况（一）任务来源本标准任务由上海市市场监督管理局于2020年6月29日下达，根据沪市监标技〔2020〕304号文，《循环冷却水系统富余能量优化利用和评价技术要求》列入2020年度第四批上海市地方标准制修订项目计划第10项。（二）预期的社会经济效果通过本标准的制定，将促进水轮机用户和冷却塔循环水系统承建商的科技创新、科学管理，推进上海市制冷行业的节能工作，促进企业技术创新、管理升级，通过淘汰落后、鼓励先进等措施降低冷却塔循环冷却水系统能源消耗，推进行业的低碳发展，实现可持续发展。（三）提出单位、主要起草单位和技术归口单位本标准提出单位：上海市经济和信息化委员会、上海市发展和改革委员会。本标准起草单位：上海市能效中心（上海市产业绿色发展促进中心）、上海理工大学、上海节能技术服务有限公司等。本标准技术归口单位：上海市能源标准化技术委员会。（四）主要工作过程上海市能效中心（上海市产业绿色发展促进中心）接获上海市市场监督管理局下达的任务后，即与上海理工大学、上海节能技术服务有限公司等单位一起着手成立《循环冷却水系统富余能量优化利用和评价技术要求冷却塔》修订编制组，标准起草工作由上海市能效中心（上海市产业绿色发展促进中心）、上海理工大学、上海节能技术服务有限公司单位代表参加。2021年7月，标准编制组由上海市能效中心召集，于上海能效大楼召开了“循环冷却水系统富余能量优化利用和评价技术要求冷却塔”修订启动会，会议制定了各标准修订工作各阶段工作计划，就工作目标、工作程序、时间节点作布置并将调研任务落实至参加单位。2021年8月-2021年9月，编制组听取了水轮机用户单位、冷却塔循环冷却水系统设计和施工单位、行业协会、设备制造企业、水轮机性能测试的第三方检测机构等关于标准修订的建议。2021年10月30日形成《循环冷却水系统富余能量优化利用和评价技术要求》修订稿，后续标准编制组内部进行多次讨论和修改，于本月底形成征求意见稿。2021年12月9日分别以视频会议形式或电话对各专业在编写中的相关技术难点问题，进行了集中讨论。编制组成员，结合旧规范《循环冷却水系统富余能量优化利用的技术规范》、《冷却塔循环水系统富余能量回收利用的评价方法》，制定本标准修订条文。2022年1月12号，标准修订组基本完成了《循环冷却水系统富余能量优化利用和评价技术要求》修订稿草稿，并发往相关企事业单位征求意见。2022年2月11日由上海市能效中心组织，于上海市能效中心召开了本标准的草稿征求意见及讨论会，在此基础上，编制组完成本规范的征求意见稿。2022年4月19日由上海市能效中心组织，依托腾讯会议在线召开了有近30位专家参加的标准稿征求意见及讨论会，在此基础上，编制组完成本标准的征求意见稿。二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据（一）制定标准的原则1、标准编写格式按照DB/T1.1的要求，引用标准采用最新版本。2、制定标准的目的是规范冷却塔循环冷却水系统运行的以节能为主导的经济性评价，指导水轮机行业的节能减排工作，标准必须适应冷却塔循环冷却水系统运行节能技术的发展方向，满足行业、企业可持续发展的需要，同时符合上海市节能减排的政策要求。3、标准的内容尽可能从实际应用出发，适合实际操作。（二）制定标准的主要内容1、范围本标准规定了循环冷却水系统富余能量回收利用（以下简称余能利用）的基本要求、计算与评价方法以及余能回收利用的技术要求。本标准适用于水动风机冷却塔及其系统，亦适用于水动、电动联合驱动运行冷却塔、喷射式冷却塔及其系统。2、基本要求在规划余能利用节能技改项目前，应对冷却塔循环水系统富余能量值作调研、测试和分析，确保循环水系统热交换设备冷却功能和冷却塔配水压力的前提下，查清系统富余能量状况，并提供可用富余能量量值的大小。循环水系统的富余能量优化利用是指利用水泵的富余压力水头水力推动，使冷却塔的风机驱动方式由电力改为水力，常用水轮机技术。要分析水轮机技术应用于循环水冷却系统的条件，就必须对循环水冷却系统的余压进行分析。冷却塔进水压头是由水压能耗、塔高度和布水喷射力共同所需总和来确定的，其中与水轮机冷却塔应用密切相关的是水压能耗，水压能耗是指整个循环水管网系统所产生的水头损失，包括设备、管路、阀门、敞开水池泄压等水头损失。另外，水压能耗还包括在设计时所保留的整个循环水管网系统的设计富裕能力，而该设计富裕能力也就是水轮机冷却塔应用的动力来源。通常循环水冷却的设计必须保持5%左右的富余量以应对水压能耗损失所带来的负面影响，而水轮机技术的使用不应占用该部分的富余量，否则将会影响系统正常运行。由于冷却塔进水压头来自循环水泵，如果进水压头不足，在回水流程上增设水轮机，不仅会增大循环水泵的能耗，还会使系统阻力增加，换热效率下降，甚至会影响换热设备的正常寿命。因此，要求进水压头在通过水轮机以后，余压足够完成布水和其它管路损失，即水轮机的轴功率与电动马达的轴功率相同甚至更高，才能进行水轮机的改造，从而达到节能的效果。3、优化节能措施第6.1条采用高效水轮机、高效风机，实现塔机参数匹配，实现高效运行。第6.2条优化循环水系统管网设计，减少输送能耗。第6.3条加强管理确保冷却塔正藏运行，定期检查冷却塔配水均匀性，填料有无歪斜、堵塞、损坏，检查塔体上供检修人员出入的检修门是否关闭，并做好记录。第6.4条多台冷却塔并联安装要检查配水池液面高度是否同高，以利均匀布水。第6.5条改善冷却塔内气流通畅，在大型钢硷冷却塔的横梁上宜设置导流器或设置导流罩，并在导流罩中设有辅助通风装置的新结构，能有效地减少附加阻力，确保风机叶轮的做功能力，提高风机出力。第6.6条增加冷却塔集水池液面的高度，可增加泵吸入口静扬程值，可节省泵电机的耗电。4、余能利用的计算及评估第5.1.1条当水轮机的输出功率大于或等于冷却塔风机相应工况点所需的轴功率值，则可采用水轮机替代电机，直接驱动冷却塔风机的方案，水轮机的输出功率为，应满足式(1)条件： (SEQ标准自动公式\*ARABIC1)式中：—水容重，1000×9.81N/m3；—水轮机的流量，单位为立方米每秒(m3/s)；—提供水轮机的扬程值，单位为米(m)；—风机流量，单位为立方米每秒(m3/s)；—风机全压，单位为帕(Pa)。 (SEQ标准自动公式\*ARABIC2)式中：—水动风机机组效率；第5.1.2条对系统富余能量随时间变化幅度大的系统，富余能量出现时余时缺时，此类系统宜采用水轮机-定向超越联合器-电动机-冷却塔风机的驱动系统，实现按实时富余量值大小进行回收利用。第5.1.3条若系统富余量偏小，不能全速驱动机力通风冷却塔风机时，先进行系统挖潜，从减少通风系统效应因子值、提高通风机运行效率和降低水系统势能损失等方面入手，增加可用余能，然后再考虑设置增压水泵来增加循环水系统富余扬程值。第5.1.4条对设有高位换热器的系统，宜按高位换热器的流量值设置相应容量的增压泵供水的方案，它从系统取水，增压输送到高位换热器，然后再返回系统，从而可替代全系统增压的不合理方案。第5.1.5条对系统中个别小支路拥有一定量的富余能量值，宜在大型冷却塔顶部或周围增设喷射式冷却塔的辅助方案，利用这部分余能。第5.1.6条对并联支路间压降差异显著的系统，分析该支路中降低输送能耗的可能性和适当减少流量、提高温差在工艺上是否存在可行性。余能利用的评估计算方法第7.1条经改造后的冷却塔应符合GB/T7190.1或GB/T7190.2标准热力性能所规定的要求；水动风机冷却塔耗电值应小于电动风机冷却塔耗电值。其余能利用率应≥85%。第7.2.1条水动风机机组效率的计算见式(3)：(SEQ标准自动公式\*ARABIC3)式中：—风机的有效功率，单位为千瓦(kW)；—进入水轮机的流体功率，单位为千瓦(kW)；第7.2.2条循环水系统的富余能量折算到泵站消耗的电功率值，见式(4)： (SEQ标准自动公式\*ARABIC4)式中：—循环水系统富余能量折算到泵站所耗的电功率值，单位为千瓦(kW)；—泵站电机运行效率值，%；—泵站水泵的运行效率值，%。第7.2.3条对富余能量不足而增设增压泵的系统，将输入增压泵的电功率值一并计入输入水轮机的功率值。在计算值时，应计及增压泵机组的运行效率与泵站水泵机组运行效率存在差异而导致增减的耗电量值，见式(5)： (SEQ标准自动公式\*ARABIC5)式中：—为未设增压泵前富余扬程值，单位为米(m)；—为增压泵增加的扬程值，单位为米(m)；—泵站电机运行效率，%；—泵站水泵运行效率，%；—增压泵电机运行效率，%;—增压泵的运行效率，%。第7.2.4条电动风机冷却塔风机所消耗的电功率值，见式(6)：(SEQ标准自动公式\*ARABIC6)式中：—电动风机冷却塔风机所消耗的电功率值，单位为千瓦(kW)；—风机有效功率，单位为千瓦(kW)；—风机全压效率，%；—风机减速箱效率，%；—风机电机效率，%。5、测试方法第A.2.1条测量冷却塔进水管道上阀门前后的压力值和上塔水压值及压力表中心离地面的高度值，用于分析循环水系统的富余能量。检查冷却塔循环冷却水系统设在热交换设备前后的阀门是否全开，若未全开，应分别在预先设置的测量孔中装上压力表及流量计，供记录阀门前后的压力差值和水流量值。对多个并联用水系统应分别在各并联支路上预设测压、测流量孔，供测量水量及各并联支路二端的压差值用。对设有高位换热器的系统，查明高位换热器的供水量、供水压力，是用专用增压泵来实现还是采取提高全系统压力来实现。测试泵站水泵、冷却塔风机实际运行效率值，并判别是否在高效区运行。第A.2.2条测试应由第三方检测机构进行，确保检测数据的公正性。检测人员应具备冷却塔循环水系统节能检测所必要的专业知识和经验；第A.2.3条测试时，环境气象条件应符合GB/T7190.1、GB/T7190.2GB/T7190.3和T/CECS118规范中冷却塔测试要求；第A.2.4条测试仪表应合格、完好，并在校准有效期内，仪表的精度要求应不低于表1规定。进塔水流量宜在冷却塔进水管路上测量，当在进水管路上测量有困难时也可以在出水管路或渠道上测量。在进水管测量流量时宜采用皮托管、超声波流量计，以及安装在管路上的流量传感器，测试精度不宜低于2%。当流量较小时可以采用容积法或体积法测定；第A.2.5条测试仪表应合格、完好，并在校准有效期内，仪表的精度要求应不低于相关规定。干湿球温度测量仪表宜采用通风干湿表，热电阻温度计或水银温度计的测温仪表；第A.2.6条风机轴功率宜采用功率表直接测定，或测定电动机的电压、电流和功率因素后由计算确定；第A.2.7条风机全压测量宜采用笛形管或皮托管与微压计；第A.2.8条工况调整到测试参数后应稳定一段时间进行测试，机械通风冷却塔稳定时间不宜小于1小时，测定参数允许变化范围。三、与国内外相关法律、法规和标准相关情况的说明通过检索《上海标准化服务信息网》、《中国标准服务网——国家标准文献共享服务平台》，目前尚无可比的同类国际标准。本标准与有关的现行法律、法规和强制性国家标准没有冲突。四、废止现行有关标准的建议本标准发布后，建议废止DB31/T853—2014《循环冷却水系统富余能量优化利用的技术规范》、DB31/T615-2012《冷却塔循环水系统富余能量回收利用的