每年，工业企业对循环水冷却处理均需要耗费大量电能，循环冷却水系统年耗电量估计约为1000亿千瓦时，其节能效果对工业企业影响巨大。特别是循环冷却水系统中最重要的设备之一——传统冷却塔耗能严重。虽然历经几十年的技术进步，但目前我国工业冷却塔的高耗能等系列问题一直未能得到有效解决，这也成为了制约工业企业节能减排的重要因素之一。
近几年，由东莞市盈卓节能科技有限公司研制冷却塔专用水轮机引起了业内人士关注。这个新型节能设备，能为单台5000立方米/时处理水量的冷却塔每年节电1468800千瓦时，折标煤514吨，全年节约电费95万余元，被专家一致认为达到国际先进水平，专用水轮机效率达到国际领先。为深度分析这一节能技术，及其能为化企所带来的潜在效益。
2013年9月以来，华北多地深陷雾霾重围，市民调侃“好天气基本靠风吹”。深究原因，工业企业用电量不断增加是导致雾霾频发的重要因素之一。千方百计削减工业企业用电量需要依靠技术进步，特别是开发新型节能设备。
冷却塔专用水轮机正是这样的设备。这个应用在冷却塔上的专用设备看似不起眼，却能达到惊人的节能效果。据相关市场调研分析统计，如对全国现有的可进行水动风机冷却塔改造的传统电动风机冷却塔进行改造，每年可节约1000亿千瓦时的电力消耗，相当于三峡水电站一年发电量，同时减少二氧化碳排放量约为1亿吨。
那么，这个专用设备能带来怎样的节能减排效果？它是如何为冷却塔节能的？它安全可靠吗？应用这样的设备又能为石油和化工企业带来哪些节能效益？
图为冷却塔专用水轮机。
水轮机替代电动机 冷却塔实现零电耗
“到目前为止，工业冷却塔冷却时所用的风机均由电动机带动，这些电动机一年所耗的电能是非常大的。
“就以一台冷却水量约1000吨/时的冷却塔为例，所配电机功率约为45千瓦，按每天工作24小时计算，每年300天，年电能消耗量约为32.4万千瓦时。全国数以万计的冷却塔，所配电机的电能消耗是相当惊人。
怎样才能大幅削减冷却塔的电耗？针对纷繁复杂的系统节能难题，东莞市盈卓节能科技有限公司深入广泛的研究，结合多年研发和工程实践经验，最终确定用新型高效水轮机替代电动机做为冷却塔风机动力源从而达到节能效果的构想。
“具体来说，就是利用循环水系统中的富余能量来推动水轮机转动，由此带动风机旋转，降温效果不变。用水轮机替代了电动机，实现了零电耗，起到根本性的节能效果。
据了解，现行的冷却塔行业制造标准，较多考虑冷却塔的安全性及可靠性能，为此，在冷却塔的气水比、布水面积、填料面积、淋水密度、水泵流量及扬程、管道系统及阀门、风机风量及功率等各个参数上均有富余量，多余的风量和水量及扬程均被白白浪费掉，消耗了大量的能源。
“我们这个项目开发研制的新型冷却塔水轮机，就是利用这些被浪费的能量，包括了设计时考虑的安全与工艺余量、势能、动能、水泵自身调节能力和阀门开启度的调节等5项。用这些富裕能量推动水轮机转轮，由此带动风机旋转，达到降温的目的，从而实现废能利用与降耗减排。
目前采用水轮机为动力源的水动风机冷却塔已经得到了行业和国家的认可。国家质量认证中心2012年已经正式把水动风机冷却塔列入开式冷却塔的行业标准《开式冷却塔节能认证技术规范》之内。另外，一些地方政府和节能行业也积极展开学术研究，出版了许多地方标准。利用循环冷却水的余压驱动冷却塔风机，节能降耗效果显著。该水轮机的开发及应用，符合国家节能减排的政策，应用前景广阔。
图新型水动能冷却塔示意图。
模式创新降低风险 化企应用效益可观
应用这一技术新建冷却塔或者对传统冷却塔进行改造，使用单位年节约量、投资回报率具体如何？会不会产生投资风险？
为打消企业关于改造风险的顾虑，他们创新采用了合同能源管理模式，即由东莞市盈卓节能科技有限公司投资对系统进行改造，改造完成，确认节能效果之后，再将节约下来的电费按一定比例分成，这样企业既不需要承担改造的投资费用，又可以享受改造的收益，还可以完成节能指标任务，从而达到企业、节能服务公司、政府等多方受益的良好局面。
算了一笔经济账：首先，按5000吨水轮机1台、电机额定功率数为200千瓦、按实际运行功率数为0.85计算，功率为170千瓦，改造后每年节约的电量为1468800千瓦时，折标煤为514吨。按全国用电均价0.65元计算，全年节约电费954720元。“我们公司生产的水轮机寿命为100000小时以上，使用可达12年以上。前6年用能单位效益分成为30%，即每年分得286416元。后6年的节省量为使用单位全部享用，即每年954720元。
此外，通过此项节能改造，还省去了原有的风机电机、联轴节、减速机，使得维护检修的成本大大降低，故障发生率也大大下降，节约了大量的运行维护成本费用。
“我们对用户是有承诺的，一是确保满足用户的工艺降温要求，无论新塔或老塔改造。二是确保用户的水泵不增加功率。换句话说，确保用户水泵的电流不增加，如老塔改造前用户可自行测定水泵电流并记录备案。三是上述两个承诺有一个达不到，我司将无偿并无条件地承担冷却塔的全部改造费用。
在冷却塔专用水轮机技术成熟后，盈卓公司先后对钢铁、化工等8个行业进行多次考察，核算结果显示，仅化工行业现有冷却塔容量达11000万吨/年，年消耗电量约400亿千瓦时。
“如果将国内现有冷却塔进行改造，再加上每年新增的冷却塔，若其中的70%采用水动风机冷却塔，就可实现为国家每年节电近1000亿千瓦时，折合标煤3500万吨。如加强推广应用，冷却塔专用水轮机能为国家宏伟的节能减排和改善大气环境做出巨大贡献。
图为已应用于水动风机冷却塔上的新型单击式水轮机。
环保安全经济高效 已有多项应用实例
新型的水轮机可以应用于冷却塔，不论是改造旧的冷却塔还是生产新的水动冷却塔，不仅节能效果显著，同时环保安全等优势也很突出。
该设备主要有五个方面的优点。
一是环保。由于我国电能生产目前大都来自火电厂，节约电能就意味着电煤消耗的减少与排放物的减少，减少了对环境的污染。此外，由于水动风机冷却塔省去了风机电机和减速箱，可大大降低冷却塔的震动和噪声，也减少对环境的污染。
二是安全。冷却塔电机有漏电伤人、火花爆炸等潜在危险，水轮机不用电，省去了电缆、电控，具有防爆功能，增加了冷却塔的运行环境安全性。
三是高效。采用水轮机100%节能，水轮机轴直接与风叶相连，不需再通过其它减速器等，其传动效率比传统电动传动效率大幅提高，且风量随着水流量的变化相应变化，始终稳定在较好的气水比。
四是使用寿命长。水轮机运转平稳，因此只要达到材料设计强度和密封，使用寿命很长，故障低，维修也极为简单，更换一些标准件即可，比电机减速器的维修要简单得多。
五是通用。凡是使用传统冷却塔的场合，均可采用水动风机冷却塔，并能对所有类型的传统冷却塔进行节能改造，实施节能技改越早，改造的塔形越大，其节能效果越明显。冷却塔广泛地应用于国民经济的许多部门，如电力、石油、化工、钢铁、轻纺、民用宾馆等。现有的机械通风的冷却塔，均可以采用该水轮机改造成为水动风机冷却塔。基于统计资料分析，全国现有冷却塔可进行改造的容量约24157万吨。
目前，该设备已成功应用于煤化等10余个工程项目，建成投产以来运转安全可靠，完全满足了冷却循环水系统的各项工艺指标。
东莞市盈卓节能科技有限公司，目前已获得多项发明专利和实用新型专利，形成了冷却塔专用水轮机500台套生产能力，为多家企业进行了冷却塔节能改造。
水车是先人，智慧的结晶，盈卓以冷却塔节能改造技术，将这种智慧融入到现代工业中，节能减排，24小时不间断，为企业提供绿色动力。
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