管理创新项目推荐部门：公用工程中心名项目称：能源合同在循环水泵节能改造中的探索应用“项目负责人：张志刚申报日期： 2015年2月内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司世林化工分公司一、创新方案1、确定项目的基本主题；在满足生产工艺要求前提下，经系统能量优化技术，确定合理的循环水量，合理、经济运行供、回水温差，整改系统存在不利因素，降低管路阻力，提高输送效率及水泵的有效利用，实现最佳工况运行。

2、研究项目内容和拟解决的关键问题。

1、通过系统调整，优化管网运行，降低管网阻抗，提高管网运行效率。

2、通过技术措施解决局部换热差等问题，提高系统末端换热效率。

3、通过系统泵机组优化匹配，按冷却水系统管网特性曲线相匹配的工况参数定做高效节能泵组替换目前处于不利工况、低效率运行的泵组。

4、设备设计、制造、安装不得低于国家相关标准，应充分结合系统特点、安装条件、水质等因素，从耐磨、耐腐蚀、抗气蚀性能和提高效率等多方面考虑；水泵所有零部件要求加工精度高，材质采用标准高，机封、轴承等主要零部件选配高，并符合环保，安全、卫生等强制性法规。

(零部件需选用标准件)5、叶轮设计上采用先进的水力模型进行设计，要求低脉冲、流动性能优越、高效区宽广；材质上选择适合本系统工艺特性的优质不锈钢材，提高水泵有效利用率和抗气蚀性能。

二、创新项目具体实施情况于2014年12月10日1#、2#、3#、4#、5#、6#循环水泵节能改造完成。

三、创新项目实施后的效果通过对改造后循环水泵试运行数据分析，在保证循环水泵包括流量、压力等各项运行指标均达到项目标准的前提下，单台水泵直接节电率在10%左右，正常生产循环水系统每小时可实现节电量500千瓦，每年能为公司节约电费70多万元，节能效益显著。

“能源合同”在循环水泵节能改造中的探索与应用技术资料项目负责人：张志刚完成单位：世林化工完成日期：二〇一五年二月目录第一章：项目立项的背景及其目的、意义 (2)1.1项目立项背景 (2)1.2项目实施目的和意义 (2)第二章项目基本情况 (3)2.1项目的总体设计 (3)2.2 问题的解决 (4)2.3流体输送Go.well高效循环水泵的工作原理 (5)2.4流体输送Go.well高效循环水泵使用情况 (8)2.5流体输送Go.well高效循环水泵所在系统概况 (9)2.6经费投入 (10)2.7主要经济技术指标 (11)第三章技术创新点，技术的新颖性、适用性和成熟度 (12)4.1技术创新点 (12)4.2 技术新颖性 (12)第四章成果转化和推广应用的条件及前景 (13)4.1成果和应用的条件 (13)4.2应用前景 (13)第五章存在的主要问题、改进意见及进一步创新改进的设想 (14)5.1 存在的主要问题 (14)5.2 改进意见和改进思想 (15)第六章项目效益分析报告 (16)6.1经济效益分析 (16)6.2社会效益分析 (17)第一章：项目立项的背景及其目的、意义1.1项目立项背景节能降耗是企业发展的永恒主题，在当今将节能减排被列入基本国策的大背景下，泵类装置的节能自然成为节能工作的重点。

近年来煤炭及煤化工行业的市场景气度不甚乐观，行业内企业纷纷强化节能降耗工作。

世林化工为了落实集团公司节能降耗的精神，完成降本目标，去年开始在自主创新、设备改造等方面做了大量工作，为企业连续生产节约了可观的成本。

流体输送领域的泵类装置电力消耗巨大，据《中国大百科全书·化工篇》所载，泵类装置所消耗的电量约占社会总发电量的25%。

目前我国流体输送领域普遍存在低效率、高能耗现象，与国际先进水平比较存在较大差距。

仅对泵组本身而言，《节能中长期专项规划》（2505号文件）明确指出，我国水泵平均设计效率75%，比国际先进水平低5个百分点，运行效率低20个百分点左右。

为此，我们一方面致力于改进泵的结构设计以提高水力效率；另一方面着眼于系统的配置优化和运行优化，从影响水泵能耗最根本的三大要素（管路阻抗、运行效率、输送流量）入手，求得最佳节能效果，从根本上解决系统普遍存在的“大流量、低效率、高能耗”的技术难题，节电效果显著。

1.2项目实施目的和意义循环水泵是我公司的用电量非常大的设备，6台循环水泵正常生产运行每小时耗电5000千瓦，所以循环水泵的节能开发成为公司节能工作的重中之重。

2014年6月开始，世林化工相关技术人员与多家节能专业公司就世林化工循环水泵的节电改造开发问题，进行了反复交流、考察、试验、论证，最后经招标于2014年8月8日正式与浙江科维节能技术股份有限公司签订改造合同，并采用“合同能源管理”模式，进行世林化工循环水泵节能改造。

合同能源管理(简称“EMC”)是一种新型的国际化、市场化的节能机制，近年来在我国一些新型大企业已经推广采用。

其实质是以减少的能源费用来支付节能项目全部成本的节能业务方式。

节能公司依据与客户所签订的“能源管理合同”，在客户没有资金投入的前提下为客户提供综合性的节能服务，允许客户方用未来的节能收益为公司设备升级并使客户达到节能降耗，降低能源成本的目的，再通过与客户分享节能效益来获取报酬的新型节能服务机制。

按合同规定：循环水泵节能改造费用包括水泵制造、运输、安装、调试等全部由浙江科维节能技术股份有限公司承担，并负责试运行期间的设备维护，试运行指标达标后双方确认，世林化工对项目验收合格后进行交接，进入节电分享期，自分享期开始日起，以节能设备满负荷运行4年为基本期限（实际运行时间计），浙江科维按运行循环水泵节电总量的50%的比例参与节能技改产生的节电费收益分成，作为技改费用和专有技术投入所获得的节电收益；其余部分节电费及以后产生节电费的收益归世林化工享有，同时按约定付清浙江科维累计四年节电收益后，节能设备（循环节能水泵）无偿归世林化工所有。

该项目的实施，贯彻了集团公司内涵提升的经营宗旨，开创了世林化工节能降耗工作的新途径，特别是在公司资金困难的情况下，不用投资既实现了节能降耗目标，又提升了设备质量，为公司进一步节能改造积累了宝贵经验。

伴随着世林化工的不断发展壮大，能源消耗也将日益增加，如何降低能耗费用如何开源节流，是世林人需要时时刻刻思考的问题。

毫无疑问，“合同能源管理”为世林化工打造出了一个节能新引擎，也将为世林化工未来的发展增添新的动力。

第二章项目基本情况2.1项目的总体设计循环水泵运行用电量非常大，我公司正常情况下一般需运行5台（4500kw/h），如果采用流体输送Go.Well技术对水泵运行数据进行系统分析、研究，结合生产工艺特征，通过分析系统装置热负荷以及工艺特点，按经济供回水温差原则及供水压力与设计压力比较，判断流量的合理性，并确定合理流量，做到“装置侧合理用水、泵站侧高效供水”，降低水送能耗指标。

通过对循环水泵系统原有各种运行模式的工况分析，判断电机及水泵的实际运行效率是否高效，并结合装置侧所需的技术参数要求，提出最优的泵组搭配运行模式及运行参数，确定高效节能泵参数设计值，做好循环水泵优化改造。

通过改造系统存在的不利因素，消除“无效能耗”，提高输送效率，达到最佳的节能效果。

2.2问题的解决针对目前我厂冷却循环水系统存在“低效率、高能耗”的状 况，以最佳工况运行、最合理能耗为指导原则，从影响水泵能耗最 根本的三大要素（管路阻抗、运行效率、输送流量）入手，着眼于 系统整体优化。

首先凭借浙江科维专有的参数采集标准和计算机仿真模拟等技 术手段，通过检测复核系统当前运行工况，准确判断引起高能耗的 各种原因，提出系统优化节能的最佳解决方案。

然后通过整改管网不利因素、解决换热瓶颈、优化水力平衡及 参数设定、量身定制高效节能泵等多种配置优化手段，利用流体输 送技术优化，通过整改管路不利因素，提高设备和管路运行效率原 则，改造现有水泵转子为增效节能转子，全面提高系统能源利用效 率；对负荷变化较大的系统，再针对性安装变流量控制系统，实现 变工况节能运行，进一步提高运行效率。

标本兼治，整体节能，达 到最佳节能效果。

2.3 流体输送 Go·well 高效循环水泵的工作原理采用流体输送设备优化三元流动设计理论。

众所周知，目前 国内水泵用户广泛采用的是由设计院进行水泵系统设计，由泵厂根 据系统参数进行设计供货，在实际运用中因各方面的原因，原始参 数和实际运行参数存在一定差距。

大家都知道泵高效区是一个很小 的区间，这样就造成了效率低了又低，能源浪费惊人。

设计院在设 计方法上是采用上个世纪七十年代出现的泵二元设计理论。

这一理 论通过将水泵叶轮流道和泵体流道在一个曲面上进行分析，把叶轮 流道的流体流态作为一个变量来看待，然后通过迭代法，进行整个 叶轮水力模型设计，其方案中经验系数较多，而且和实际水力模型1/2存在一定差距，对叶轮内及叶轮出口漩涡等考虑较少，和目前国际 最新设计理论存在一定的差距，而我司采用的是目前世界最新的三 元流动设计理论，三元流动理论是建立在一元流及二元流基础上， 应用“叶轮机械三元流动理论”，由于流体流动的三元曲线形状， 又是在等速旋转之中，流速 ( 或压力)不但沿流线变化，沿横截面任 一点都是不相同的——即流速是三元空间圆柱坐标 ( R、X、Z )的函 数，把叶轮内部的三元立体空间无限分割，通过对叶轮流道内各工 作点的分析，建立起完整、真实的叶轮内流体流动的数学模型。

依 据三元流动理论设计出来的叶片形状为不规则曲面形状，叶轮叶片 的结构可适应流体的真实流态，能够控制叶轮内部全部流体质点的 速度分布。

应用三元流动理论设计的水泵，水泵运行效率得以显著 提高。

由上可知，三元流叶轮比原叶轮除安装尺寸 ( 轴 孔、键、密封 环)相同外，直径减小了，叶轮的出口宽度增加了，整个叶轮从外型 上看比原来显得 “ 矮胖” ；而且叶片的形状也有很大的变化。

其 区别示意如下图所示。

1/2左图为叶轮叶片的子午面视图，只画出了双吸叶轮的左半面。

右图为一个叶片的前视图。

由上图可知： ( 1 )三元流叶片子午流道加宽了许多。

( 2 )三元流叶轮子午流道直径减少，而出口宽度增大。

( 3 )三元流叶片的叶片扭曲度较一元流大很多。

( 4 )三元流叶片进口边向来流进口伸展。

性能的区别 由于三元流叶片加宽了子午流道增大了流通能力，而且进口采用了 轴向延伸故减少了进口供角损失，因此提高了叶轮的效率从而整体 提高了水泵效率。

STAR-Launch Version 2.10.0002 运行界面如下图：1/22.4 流体输送 Go·well 高效循环水泵使用情况 系统运行模式及运行时间 1、模式：4 台大泵+1 台小泵+5 台冷却塔+需冷却设备；年运行时间：8400 小时； 2、水系统目前运行情况及能耗分析 根据实测参数、流体输送工程学复核，本循环水系统目前各种运行方式的实际能耗情况如下表： 检测时开了 4 台冷却水泵，水泵运行稳定及系统实际运行情况如下表：1/2水泵出口压泵运行电流力编（A）（MPa/m）号运行电压 （KV）运行功率 （KW）总管供水压 力（MPa/m）1# 0.42/-0.45 106A6.72# 0.42/-0.45 105A6.73# 0.42/-0.45//6# 0.45/-0.655.76.7合计1041 1038 1040 536 36550.412/1运行功率合计运行状况 循环水系统运行功率（kW） 1041+1040+1038+536=36552.5 流体输送 Go·well 高效循环水泵所在系统概况世林化工循环水装置位于以地面为基准-2.5m 处，内设有型号为 KPS50-700（Q=6000m3/h，H=50m，P=1000kW，n=991r/min）循环水泵 4 台，另设有型号为 KPS50-500（Q=3000m3/h，H=50m，P=500kW，n=989r/min）循环水泵 2 台，相应配套使用 5 台冷却塔，采用喷淋冷却方式，回水上塔高度为 8.6m。