1.概述
水動能冷卻塔是一種新型的節(jié)能環(huán)保改進型冷卻塔，近年來逐步開始應用于國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)并得到了大力宣傳和市場的推廣。但是，并非所有的機械通風冷卻塔均可采用水動風機進行改造，也并非所有的項目或工況均適宜采用水動能冷卻塔。水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是必須有一定客觀條件的，只有在符合其應用條件的前提下，才能取得節(jié)能環(huán)保的效果，從而帶來經(jīng)濟和社會效益。本文對水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件進行了簡單的分析和探討，供實際工程參考。水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
2.水動能冷卻塔的工作原理
水動能冷卻塔的核心技術(shù)是以微型雙機式冷卻塔專用水輪機取代電機（包括傳動軸、減速機）作為風機動力源，使冷卻塔的風機驅(qū)動方式由電力改為水力，水輪機的輸出軸直接與風機相連而帶動其旋轉(zhuǎn)，用水力來推動冷卻塔風葉，達到通風換熱目的。
水動能冷卻塔能正常運行，循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻塔進水必須有足夠的壓力水頭用于推動水輪機。以某冷卻水量為4500m3/h的大型冷卻塔為例，干球31.5℃，濕球28℃，大氣壓力100.4kPa，進水水溫43℃，出水要求33℃，系統(tǒng)在冷卻塔水池0標高處提供的水頭應不小于0.3MPa；以某冷卻水量為1000m3/h的中小型冷卻塔為例，干球31.5℃，濕球28℃，大氣壓力100.4kPa，進水水溫43℃，出水要求33℃，系統(tǒng)在冷卻塔水池0標高處提供的水頭應不小于0.2MPa；如果系統(tǒng)要求進水水溫調(diào)整為42℃、出水水溫為32℃，水動能冷卻塔所需要的進水水頭就會更高。
目前，應用于鋼鐵企業(yè)工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水動能冷卻塔的水輪機轉(zhuǎn)動的原動力來源于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的余壓（水泵的富余揚程），因此gesep.com水動能冷卻塔并非不消耗能量，而是采用了工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)本身的富裕能量。
由此，要分析水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件，就必須對工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗加以分析。
3.工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗分析
3.1工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用工藝流程
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)常用的工藝流程為：水處理站循環(huán)供水泵出水→工藝設備→水處理裝置→冷卻塔→冷水池→水處理站循環(huán)供水泵吸水。
對于冷卻塔的進水有兩種方式：一，直接利用工藝設備的回水壓力上冷卻塔，環(huán)保常用于凈循環(huán)水系統(tǒng)；二，另外設置獨立的供冷卻塔進水的水泵，對循環(huán)水加壓后上冷卻塔，常用于濁循環(huán)水系統(tǒng)。
3.2工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能耗組成
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗由以下幾部分組成：水量能耗、水壓能耗、用水方式能耗、熱量能耗、距離能耗和水力不平衡能耗等。
水量能耗指為滿足工藝設備的用水量所需提供的動能（通常指水泵耗能）；水壓能耗指為滿足工藝設備的供水水壓要求所需提供的動能（通常指水泵耗能）；用水方式能耗體現(xiàn)在用水制度上，用水制度分為連續(xù)用水制度和間斷用水制度；熱量能耗是指為帶走在生產(chǎn)過程中由工藝設備所產(chǎn)生的大量熱量而消耗的動能（通常指冷卻塔能耗）；距離能耗指為克服長距離送水所消耗的動能（通常指水泵能耗）；水力不平衡能耗指為克服循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)各用戶之間的水力不平衡問題所消耗的動能。
而其中與水動能冷卻塔應用密切相關的是水壓能耗。水壓能耗指整個工業(yè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)所產(chǎn)生的水頭損失，包括設備、管路、閥門、敞開水池泄壓等的水頭損失。另外，水壓能耗還包括在設計時所保留的整個工業(yè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設計富裕能力。而該設計富裕能力也就是水動能冷卻塔應用的動力來源。
3.3能耗分析
近年來，隨著各鋼鐵企業(yè)大力推進節(jié)能減排工作，控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗已經(jīng)日益受到各鋼鐵企業(yè)和設計單位的高度重視。在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設計過程中，貫徹節(jié)能措施，開展節(jié)能設計，降低水系統(tǒng)的電耗，從而控制整個項目的能耗。
要實施循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能，就要針對上述工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗組成進行分析，對于各種能耗提出合理的節(jié)能建議和措施。降低水壓能耗值也是實現(xiàn)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能的重要手段。
降低水壓能耗的措施有：①通過合理的管網(wǎng)系統(tǒng)設計，使管路沿程水頭損失最小化；②選用低阻力損失的管材、閥門等，降低管路局部水頭損失；③盡量減少敞開式水池泄壓點的數(shù)量；④確定合理的工業(yè)循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)的設計富裕能力。隨著這些降低水壓能耗措施的不斷加強，應該說整個工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水壓能耗的富裕能力也不斷被壓縮。
4.水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
通過上述理論分析，可得出以下結(jié)論：①水動能冷卻塔是以工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富裕能量（水泵富裕揚程）為其動能來源的；②隨著循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設計的不斷優(yōu)化，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)富裕能量值也是在不斷被壓縮的，擁有過多富裕能量的循環(huán)水系統(tǒng)不是完善的系統(tǒng)。
由此分析，水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是應滿足以下條件才可以考慮使用：
①對于凈循環(huán)水系統(tǒng)而言，設計工作中，通常工藝設備所提出的水壓要求可能是偏大的，實際工業(yè)設備的水頭損失沒有那么大，另外通過水力計算得出的管網(wǎng)水頭損失可能比實際的水頭損失要小，導致管道的特性曲線和水泵特性曲線實際結(jié)合的工況點往往是管網(wǎng)壓力低于設定值而管網(wǎng)流量高于設定值，整個循環(huán)水系統(tǒng)長期處于超流量、低壓力的工況下運行，如果經(jīng)過實踐證明循環(huán)冷卻水系統(tǒng)確實有較大的富裕能量（水泵揚程），此時可以采用水動能冷卻塔，采用水動能冷卻塔不僅可以節(jié)省傳統(tǒng)冷卻塔電機的電能，同時對于管網(wǎng)系統(tǒng)還有一定的壓力調(diào)節(jié)作用；
②濁循環(huán)水系統(tǒng)投入運行后，經(jīng)實踐證明，冷卻塔進水所需的壓力小于實際進水壓力，也可以采用水動能冷卻塔；
③循環(huán)冷卻水的設計必須保持一定的適當富裕量，一般在5%左右，以應對設備老化、管道結(jié)垢等因素對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)供水能力（包括水量和水壓）所帶來的負面影響，而水動能冷卻塔的使用不應占用該部分的富裕量，而是應該采用額外的富裕量；
④不應在新建項目中立即采用水動能冷卻塔，新建項目整個系統(tǒng)運行尚不穩(wěn)定，對于整個系統(tǒng)是否有較大的能量富裕尚不能做出準確的判斷，水動能冷卻塔應該以使用多年、運行工況成熟且穩(wěn)定的已有系統(tǒng)為對象；水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
⑤在使用水動能冷卻塔時，應該充分考慮該循環(huán)水系統(tǒng)今后是否有擴能的可能性，通常鋼鐵企業(yè)會通過一些技改維修項目對工藝設備進行擴容以提高產(chǎn)量，會導致設備用水量的增加、循環(huán)水系統(tǒng)供水壓力的下降，因此對于有擴容改造可能性的項目，不建議設置水動能冷卻塔來占用未來這部分可預見的富裕能力；
⑥對于大型工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，當采用多組冷卻塔時，建議僅在多組冷卻塔中設置1臺或2臺水動能冷卻塔，其余仍采用傳統(tǒng)的電機傳動型冷卻塔，因為電機傳動型冷卻塔運行的可靠性和穩(wěn)定性仍高于水動能冷卻塔；
⑦水動能冷卻塔完全靠水力來進行控制冷卻塔的進水，其自動控制能力和可調(diào)節(jié)性相對較差，建議在進水總管上設置可遠程控制的電動流量調(diào)節(jié)閥、壓力表、流量計等，在必要時可以由水處理操作室直接控制和管理。水動能冷卻塔應用于工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的條件
5.小結(jié)
總之，水動能冷卻塔作為一種新的改進型冷卻塔，只要應用得當，確實可以起到節(jié)能降耗的作用。但在具體使用前，應對整個循環(huán)水系統(tǒng)的工況加以全面的分析，從而達到預期的效果。
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