随着我国经济快速发展,能源短缺问题日益突显,能源高效利用尤为重要。工业循环冷却水系统是一种常见而又重要的公用耗能系统,在我国,由于冷却塔和水泵选型不合理、管理粗放和运行方式不合理等问题,能耗浪费严重,节能潜力巨大。为研究工业循环冷却水系统节能,本文针对某化工厂苯胺车间循环冷却水系统,考虑系统工艺换热侧每层冷却负荷和传热性能,确定全年不同湿球温度时系统平衡运行的最小需要水流量;以冷却塔风机全年运行能耗、调节及设备总费用最低为目标,确定风机变角、变频变角的冷却塔定冷却水流量的优化运行方案;以冷却水系统全年总能耗最低为目标,考虑冷却塔及水泵、冷却塔高、低两种位置、冷却塔风机在最优叶片安装角下定转速运行时,确定冷却水泵开机组合、变阀、变频调速优化运行方案;对冷却塔风机变频调速,针对风机多种不同转速,求解系统水泵最优运行方案,确定不同环境湿球温度时使系统总运行能耗最低的系统水泵和风机最优运行方案。研究取得如下创新性成果:(1)基于麦克尔焓差法理论,提出一种控制冷却塔进、出水温求解气水比的快速逼近方法,大大简化了气水比迭代计算的确定过程,节省计算机计算运行时间。(2)对定水量机械通风逆流湿式冷却塔半调节风机进行全年优化运行研究,以风机运行能耗、调角和变频器初投资总费用最低为目标,分别进行风机变角和变频变角优化运行,确定优化方案。结果表明,风机变角优化运行,全年9.6°、7.0°、2.0°三种叶片安装角、4次变角运行方案最优;风机变频变角优化运行,全年10.1°叶片安装角每天每小时变频优化运行方案最优。与原定工况相比,变角优化运行方案全年总费用节省48.77%,变频变角优化运行方案全年总费用节省74.39%。(3)重新初选数种可行风机,经过对不同效率特性半调节风机进行全年变角、变频变速、变角变频优化运行方案确定及其能耗、调节和设备费用的比较,实现了冷却塔风机效率特性和调节方式精确定量优化选择。(4)该循环冷却水系统优化运行中,风机定工况运行,原低塔位水泵组合变阀变频优化效果最好,优化后能耗节省50.16%;采用高塔位水泵组合变频优化效果最好,优化后能耗节省62.76%。(5)对于高、低塔位,针对不同湿球温度,计算风机不同变频转速的最优水泵优化运行方案,以冷却水系统水泵、风机全年总运行能耗最低为目标,确定风机最优变频比,得到全系统优化运行方案。与水泵和风机定工况运行相比,全系统优化运行方案低塔位时全年节省能耗50.38%,高塔位时全年节省能耗68.05%。