中海石油化学股份有限公司2500 t/d甲醇装置循环水冷却塔为逆流塔，4500 m3/h冷却塔4 台，塔高为15.7 m，塔进水方式为单管进水、塔内一分四，回水上塔蝶阀开度为25%，回水总管实测压力为0.36 MPa。循环水冷却塔风机共4台，夏天正常运行为四开，冬天正常运行为三开一备，风机由电机驱动减速箱带动，电机额定功率185 kW，为固定转速电机，风机转速127 r/min。循环水泵共3台，正常运行时为两开一备，其流量为9480 m3/h，额定扬程为50 m，循环水泵出口蝶阀开度为65%。
1. 水轮机替代电机的可行性分析
冷却塔风机采用电机驱动，每年耗电量巨大、维护费用高，且不能根据工艺需要调整风机转速，造成漂水严重，每年需耗费大量的人力物力维持冷却塔的正常运行。为此，决定对1台4500 m3/h冷却塔风机进行节能改造，采用可调速水轮机替代原来的电机驱动风机。
（1）水轮机选型
“水星牌”混流式可调速水轮风机，采用单向双进水形式，流入的水对称分布于水轮风机的转轴上，利用工厂循环冷却水系统中位差势能及浪费的能量（各阀门上节流的能量）带动风机转动而实现节能，其调节系统可调节冷却塔风机的转速至最佳。水轮机型号SX-4500，设计转速127 r/min（±5%），设计流量4500 m3/h（±500 m3/h），入口扬程0.08 MPa以上。
（2）电机和水轮机输出功率的比较
冷却塔风机驱动电机为三相交流异步电机，经计算，其输出功率为119.937 kW。
循环水回水总管实测压力为0.36 MPa，等于36 mH2O，塔高为15.7 m，则水轮机可用扬程为36-15.7=20.3 m，由此计算出水轮机的输出功率为231.5 kW。
可以看出，采用水轮机替代电机驱动风机可产生大于原电机所产生的功率，此方案可行。
2. 改造措施及效果
保持原塔体结构不变，将驱动电机拆除，由于水轮机比原风机减速箱高，为了使风机叶片尽可能接近原来位置（风筒腰处），因此将原风机减速箱的水泥基座拆除，在原减速箱位置测量水轮机轴心与风筒轴心一致后安装水轮机，保证水轮机驱动风机叶片在风筒中间，水轮机进水口与循环水回水管连接，安装手动蝶阀，用于控制水轮机转速；出水口与布水管连接，原回水管增加1个电动蝶阀，正常运行时电动蝶阀关闭，当风机发生故障时，电动蝶阀打开，水轮机减速。
改造完成后，1 a多的实际运行表明：水轮机运行稳定，转速波动范围和变速箱振动符合设计要求；水轮机驱动风机的转速与原电机驱动风机的转速基本相同，可产生相同的风量，即可达到相同的温降效果；系统循环水总流量不变，各上水阀开度基本相同，给水温度、回水温度、给水总管压力、回水总管压力基本不变，即其降温效果与电机驱动风机时基本一致，可满足正常生产的需要。
（1）直接经济效益：电机实际输出功率约为109.11 kW，按电价0.62元/kW·h计算，取消电机后，单台4500 m3/h冷却塔风机采用水轮机驱动月节约的电费约为4.87万元。
（2）间接经济效益：过去单台4500 m3/h冷却塔风机驱动电机年维护费用约为2万元，改造后，由于取消了电机及其变速装置，因而极大地减少了维护管理工作量，而水轮机年维护费用仅约为3000元。
（3）社会效益：据中国碳排放计算标准，水轮机替代电机驱动风机后单台4500 m3/h冷却塔年可节约标煤376.7 t，减少CO2排放936.7 t。
（建滔化工 王邦旭）