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    工業物聯網數據分析助力冷卻塔節能應用

      1.概述

      冷卻塔(The cooling tower)是用水作為循環冷卻劑,從一系統中吸收熱量排放至大氣中,以降低水溫的裝置;其冷是利用水與空氣流動接觸后進行冷熱交換產生蒸汽,蒸汽揮發帶走熱量達到蒸發散熱、對流傳熱和輻射傳熱等原理來散去工業上或制冷空調中產生的余熱來降低水溫的蒸發散熱裝置,以保證系統的正常運行,裝置一般為桶狀,故名為冷卻塔。

      實際生產和生活中,由于冷卻塔運動部件少,而且冷卻塔大多是系統的輔助設備,其在工業生產或制冷空調系統中的重要性往往被低估。但是實際上,冷卻塔的性能和正常工作卻會直接影響到整個裝置、系統甚至工廠的正常運作。特別是在炎熱的夏季,其重要性更是不可忽視。

      更重要的是,雖然冷卻塔本身的能耗在系統中占比不大(4%),但是冷卻塔的性能卻直接影響制冷機組(占空調系統能耗80%)的能效。

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      在工業生產中,冷卻塔的性能也能直接影響到系統的能效。

      利用最新的工業物聯網技術和大數據分析技術,通過長期在線監測冷卻塔性能,用關鍵性能指數來管理系統能效水平,保障冷卻塔長期運行在高效性能區間,節能降耗。在冷卻塔能效出現衰減的第一時間預警,推進改進措施和行動。同時,通過實時關鍵參數監測與預警,管理冷卻塔運維的質量。

      2.案例與分析

      XX鋼廠8號空分雙曲線冷切塔計劃在2021年11月期間在線更換填料??赏ㄟ^冷卻塔性能在線監測分析系統監測和分析填料更換前后對于冷卻塔性能的影響。

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      2021年9月30日至2021年12月9日期間:

      1)2021年9月29日,冷卻塔性能在線分析系統安裝上線。

      2)2021年11月上中旬,XX鋼廠8號空分冷卻塔在線陸續更換了冷卻塔的填料。

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      3)選取了2021年9月30日至2021年10月16日之間的數據樣本,作為填料更換前的性能分析依據。

      4)選取了2021年11月20日至2021年12月9日之間的數據樣本,作為填料更換后的性能分析依據。

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      3.結論與說明

      3.1 填料更換前的冷卻塔性能

      填料更換之前,根據數據分析的結果顯示:當濕球溫度在-5℃到+10℃區間,冷卻塔的逼近度對應為21.8℃到14℃?;旧铣手本€擬合狀態。

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      3.2 填料更換后的冷卻塔性能

      填料更換之后,根據數據分析的結果顯示:當濕球溫度在-5℃到+10℃區間,冷卻塔的逼近度對應為23℃到8℃?;旧铣手本€擬合狀態。

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      3.3 填料更換前后,冷卻塔性能變化對比

      填料更換前后,根據數據分析的結果顯示:冷卻塔的性能的確發生了比較大的變化。

      1)更換填料后,冷卻塔較高濕球溫度條件下的性能得到明顯改善。在10℃濕球溫度條件下的逼近度改善(下降)了近6,這有利于整個空分系統能效提升。

      2)但是,在更換填料后,冷卻塔在較低濕球溫度條件下的性能反而出現了退步。在-5℃濕球溫度條件下的逼近度惡化(上升)了大約1.2℃。這對于空分系統的能效有負面影響。

      3)分界平衡點大約出現在濕球溫度為0℃附近。

      3.4 關于相對濕度異常分析以及對雙曲線冷卻塔性能的影響

      在整個數據分析期間:2021年9月30日至2021年12月9日很有意思的發現,8號空分冷卻塔分析儀的空氣相對濕度明顯比同期裝在XX鋼廠9號空分冷卻塔的另一臺冷卻塔性能分析儀(距離約500-800m)的空氣相對濕度高出不少。

      較高的相對濕度將導致較高的濕球溫度,在同等條件下,冷卻塔的出塔水溫將會更高,不利于空分系統的運行和能效。

      在排除了儀器測量故障的可能性后,確認了這個影響的實際存在。我們發現,在8號空分雙曲線的冷卻塔邊上,由于冷卻能力不足,用戶增加了數個圓形玻璃鋼冷卻塔。當這幾個圓形玻璃鋼冷卻塔運行時,其頂部排出的濕熱空氣,正好被巨大的雙曲線冷卻塔底部吸入,形成了冷卻塔的冷卻空氣“熱短路”。這將大大對雙曲線冷卻塔的運行環境造成負面影響。

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      3.5 建議

      綜上分析所述,建議設法消除圓形玻璃鋼冷卻塔熱風短路對雙曲線冷卻塔的負面影響,以利于8號空分系統的穩定高效運行,節能降耗,節碳減排。如將圓形玻璃鋼冷卻塔搬離距離雙曲線冷卻塔更遠的地方,或者在圓形玻璃鋼冷卻塔頂部安裝導風罩,將圓形玻璃鋼冷卻塔頂部排風引向高處,避免熱短路的形成。

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