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，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過程中由工藝設備所產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)水管網系統(tǒng)所產生的水頭損失，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量；④確定合理的工業(yè)循環(huán)水管網系統(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合的工況點往往是管網壓力低于設定值而管網流量高于設定值，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，同時對于管網系統(tǒng)還有一定的壓力調節(jié)作用；
②濁循環(huán)水系統(tǒng)投入運行后，經實踐證明，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
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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