企業(yè)循環(huán)水節(jié)能降耗的可行性研究

郭光峰 程長(zhǎng)樂(lè)

摘要：近年來(lái)我國(guó)綜合國(guó)力的不斷增強(qiáng)，工業(yè)的迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的工業(yè)企業(yè)。循環(huán)水作為煉油化工企業(yè)等大型工業(yè)企業(yè)之必不可少的公輔系統(tǒng)，在生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，實(shí)際生產(chǎn)中因設(shè)備老舊、技術(shù)落后或其他管理問(wèn)題，產(chǎn)生了嚴(yán)重的高耗能。在當(dāng)前國(guó)家推進(jìn)綠色發(fā)展、碳中和、碳達(dá)峰戰(zhàn)略的背景下，需要結(jié)合新技術(shù)和新方法對(duì)循環(huán)水的生產(chǎn)進(jìn)行節(jié)能降耗研究，降低企業(yè)生產(chǎn)成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。本文就煉油化工循環(huán)水節(jié)能降耗的可行性展開(kāi)探討。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水;節(jié)能降耗;應(yīng)用

引言

隨著煉油化工企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的更新應(yīng)用，煉油化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中需要循環(huán)水冷卻，將多余熱量除去，再進(jìn)行下一步的加工，但是目前冷卻中使用的冷卻方式存在使用浪費(fèi)資源的冷卻劑，通過(guò)研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)使用工業(yè)冷卻水來(lái)作為冷卻的媒介，是一項(xiàng)非常具有穩(wěn)定性的方式，并且是裝置節(jié)能降耗、增加企業(yè)效益的最佳選擇之一。因此，研究工業(yè)冷卻水是一項(xiàng)節(jié)能降耗的有益研究。通過(guò)運(yùn)用工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，有效減少資源的浪費(fèi)和保護(hù)有限資源。

1工業(yè)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用狀況

（1）水垢堵塞。煉油化工企業(yè)冷卻水通過(guò)換熱器進(jìn)行熱量交換，工業(yè)冷卻水通過(guò)換熱器管束，裝置長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，管束中將會(huì)出現(xiàn)大量水垢。循化水水垢是煉油化工循環(huán)水系統(tǒng)中最為嚴(yán)重的問(wèn)題。水垢由于循環(huán)水中雜質(zhì)、結(jié)鹽、微生物等沉淀，最終形成設(shè)備管束堵塞，形成大量堆積物，導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)原設(shè)計(jì)換熱溫度效果，無(wú)法滿(mǎn)足換熱所需溫度，裝置生產(chǎn)運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。水垢的堵塞因在冷卻過(guò)程中快速運(yùn)轉(zhuǎn)形成，通過(guò)加大旋轉(zhuǎn)速率與頻率，使水垢垃圾進(jìn)行分類(lèi)排除。

（2）腐蝕嚴(yán)重。在工業(yè)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中受到嚴(yán)重的腐蝕，沒(méi)有及時(shí)對(duì)換熱器進(jìn)行檢查，使換熱器容易腐蝕，最終導(dǎo)致?lián)Q熱器腐蝕泄漏，無(wú)法進(jìn)行工作或發(fā)生安全事故。在工業(yè)冷卻循環(huán)系統(tǒng)中，注重對(duì)生產(chǎn)裝置水泵、水冷器等關(guān)鍵性設(shè)備的定期檢查和漏洞排查，實(shí)現(xiàn)裝置設(shè)備在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，防止運(yùn)行裝置因腐蝕導(dǎo)致泄漏或停工。定期組織專(zhuān)人人員進(jìn)行對(duì)循環(huán)水的檢測(cè)分析，通過(guò)定期檢測(cè)檢查并填寫(xiě)檢查報(bào)告，形成檢測(cè)報(bào)告，定期檢測(cè)循環(huán)水，從而保證不存在腐蝕嚴(yán)重問(wèn)題致使設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，從而導(dǎo)致裝置局部停工或事故。

（3）水藻積累。工業(yè)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)中，水藻通過(guò)快速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生大量水藻，使冷卻水因水藻積累變得不再符合冷卻標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生冷卻循環(huán)水堵塞，破壞系統(tǒng)。不僅如此，水藻的積累，導(dǎo)致循環(huán)冷卻水變得污濁，沒(méi)有辦法再進(jìn)行循環(huán)利用，導(dǎo)致裝置停產(chǎn)停工，最終導(dǎo)致整個(gè)水系統(tǒng)置換，從而大大浪費(fèi)水資源。面對(duì)水藻積累問(wèn)題，還是要加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的定期巡查和核查，防止出現(xiàn)水藻過(guò)度積累，影響煉油化工企業(yè)生產(chǎn)使用。

2煉油化工循環(huán)水節(jié)能降耗的可行性

2.1嚴(yán)控水質(zhì)指標(biāo)

隨著節(jié)水意識(shí)的增強(qiáng)，煉油化工企業(yè)應(yīng)著力降低污水排放，不斷更新循環(huán)水的濃縮倍數(shù)記錄。資料顯示，有單位循環(huán)水近零排放后循環(huán)水的濃縮倍數(shù)可提高至8[9]。盡管較高的濃縮倍數(shù)能減少用水量，但循環(huán)水中的固體微粒、生物污垢、無(wú)機(jī)鹽等組分也將增加，易粘附在換熱器或冷卻水管線(xiàn)表面形成水垢，甚至形成腐蝕電池或生物腐蝕，引起嚴(yán)重的垢下腐蝕，直接影響換熱效果。這就要求技術(shù)人員通過(guò)科學(xué)控制補(bǔ)水和加藥來(lái)維持適宜的循環(huán)水水質(zhì)。一方面要加強(qiáng)補(bǔ)充水水質(zhì)、水溫、流速等參數(shù)的控制，另一方面需除去水中的溶解氧并降低氯離子，使用合適的緩蝕阻垢劑與殺菌劑來(lái)控制循環(huán)水的硬度、總堿度、pH值、總磷等運(yùn)行指標(biāo)，及時(shí)通過(guò)殺菌清洗剝離粘泥，確保循環(huán)水水質(zhì)合格，最大程度降低換熱器或冷卻水管線(xiàn)結(jié)垢，確保換熱效果，進(jìn)而節(jié)約循環(huán)水用量。

2.2動(dòng)力消耗的縮減

節(jié)能降耗技術(shù)可以在煉油化工生產(chǎn)過(guò)程中高效縮減動(dòng)力消耗。供熱系統(tǒng)的優(yōu)劣深刻影響著化工生產(chǎn)，所以企業(yè)可以根據(jù)不同的熱能供應(yīng)找到與之相匹配的組合序列或者優(yōu)化供熱系統(tǒng)，提高熱能利用效率;改變?cè)O(shè)備的頻率來(lái)降低電機(jī)能耗，變頻調(diào)速在電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行中可以保證輸入和輸出的平衡達(dá)到節(jié)能降耗的效果。優(yōu)化加熱爐運(yùn)行方式，提高鍋爐效率，減少動(dòng)力煤和燃?xì)庀?精餾塔操作過(guò)程中，適當(dāng)調(diào)整回流比和回流溫度，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可減少塔釜蒸汽的用量;機(jī)泵選型得當(dāng)，避免出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的問(wèn)題，提高動(dòng)力使用效率。企業(yè)技術(shù)人員必須掌握裝置能耗構(gòu)成，及時(shí)分析原因，提出改進(jìn)建議，才能大大降低能源消耗。

2.3高位循環(huán)水系統(tǒng)糾偏

在現(xiàn)有煉油化工企業(yè)中，部分高低位設(shè)備存在于同一循環(huán)水系統(tǒng)中是常見(jiàn)的情況。為保證高位冷卻設(shè)備中循環(huán)水能夠滿(mǎn)足一定的流量和壓力，需要提高企業(yè)循環(huán)水總管的揚(yáng)程和流量，這對(duì)低位設(shè)備循環(huán)水而言將是巨大浪費(fèi)。通過(guò)優(yōu)化高位大型冷換設(shè)備，采用高位循環(huán)水糾偏技術(shù)，降低高位循環(huán)水設(shè)備揚(yáng)程，從而在保證高低位設(shè)備均能正常運(yùn)行的情況下降低循環(huán)水泵的揚(yáng)程和流量，以提高運(yùn)行效率，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)效益最大化。

2.4采用合理的催化技術(shù)

新型催化劑不僅可以提高反應(yīng)選擇性和轉(zhuǎn)化率，還能降低噸產(chǎn)品綜合能耗。企業(yè)應(yīng)同科研單位合作，不斷研發(fā)新型催化劑，減少物料循環(huán)，優(yōu)化工藝操作參數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。化工工藝的技術(shù)革新，往往伴隨新型催化技術(shù)的運(yùn)用，近年來(lái)催化技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)能落后的工藝技術(shù)逐漸淘汰，能耗低、環(huán)境友好型技術(shù)方案越來(lái)越受到企業(yè)關(guān)注。因此化工企業(yè)必須關(guān)注最新工藝技術(shù)，更新催化劑，降低生產(chǎn)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2.5加強(qiáng)控制管理

煉油化工生產(chǎn)過(guò)程中，裝置負(fù)荷波動(dòng)、室溫變化、循環(huán)水系統(tǒng)溫度及壓力波動(dòng)都將對(duì)換熱設(shè)備的循環(huán)水用量產(chǎn)生較大影響。盡管部分工藝對(duì)熱介質(zhì)溫度要求嚴(yán)格，循環(huán)水量基本可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控，但多數(shù)工藝對(duì)熱介質(zhì)溫度無(wú)嚴(yán)格要求，甚至溫度越低越好，極易發(fā)生循環(huán)水過(guò)量消耗問(wèn)題，以公司某次公用工程循環(huán)水調(diào)控為例，由于公司2套裝置停車(chē)后關(guān)閉循環(huán)水閥門(mén)，導(dǎo)致全廠循環(huán)水總管網(wǎng)壓力升高，公司運(yùn)行裝置的循環(huán)水量、流量、壓力較此前上漲近4%，系統(tǒng)進(jìn)出口循環(huán)水溫差顯著降低，此種情況若不及時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)控，極易導(dǎo)致循環(huán)水單耗上漲，增加企業(yè)總能耗，影響企業(yè)整體運(yùn)行成本，降低企業(yè)效益。因此，生產(chǎn)管理精細(xì)化水平提高對(duì)降低循環(huán)水單耗至關(guān)重要，精細(xì)化調(diào)節(jié)企業(yè)循環(huán)水總管壓力、流量是增加企業(yè)效益的有效手段。近年來(lái)，電氣和儀表專(zhuān)業(yè)通過(guò)不斷完善控制系統(tǒng)，從泵站、閥門(mén)與管網(wǎng)、終端冷卻設(shè)備和冷卻塔四部分出發(fā)，不斷優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)，減少了管網(wǎng)較大的阻尼工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)調(diào)控供水量、水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)和效率以及冷卻塔投用數(shù)量等參數(shù)，大大降低了循環(huán)水用量及能耗。當(dāng)前應(yīng)用較廣泛的WECS技術(shù)，通過(guò)對(duì)各單元進(jìn)行優(yōu)化控制，采用智慧閥門(mén)，對(duì)循環(huán)水換熱系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行精確采集，并對(duì)主要耗能設(shè)備效率及能耗分析進(jìn)行診斷優(yōu)化，綜合節(jié)能率可達(dá)到30%～60%。此外，水輪機(jī)改造、循環(huán)水泵葉輪切削優(yōu)化、變頻技術(shù)、閉路循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)用、亞音頻波處理工業(yè)冷卻水技術(shù)、冷卻塔水蒸氣回收技術(shù)等循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)均得到較大發(fā)展，極大的加強(qiáng)了循環(huán)水控制管理的操作空間，對(duì)降低產(chǎn)品循環(huán)水消耗具有重要意義。

2.6回收與循環(huán)再利用

余熱不僅是煉油化工生產(chǎn)中造成資源消耗和能源浪費(fèi)的一個(gè)重要問(wèn)題，還是其廢棄物排放到大氣中造成環(huán)境污染的重要源頭，所以企業(yè)在不斷完善生產(chǎn)設(shè)備的同時(shí)，還要合理運(yùn)用產(chǎn)生的余熱，通過(guò)合理優(yōu)化余熱利用，降低循環(huán)水換熱量，實(shí)現(xiàn)循環(huán)水用量降低，從而實(shí)現(xiàn)裝置循環(huán)水單耗降低，達(dá)到提高裝置效益的目的。作為能源轉(zhuǎn)化過(guò)程中沒(méi)有完全被利用的余熱，應(yīng)該全面收回并被重新利用其殘余的價(jià)值，二次利用的余熱不僅能夠提高資源利用減少資源消耗，還能降低化工企業(yè)生產(chǎn)成本，合理利用低品位蒸汽，用于除氧水系統(tǒng)、冬季供暖、蒸汽發(fā)電設(shè)備等。通過(guò)裝置流程優(yōu)化，二次利用余熱，降低循環(huán)水換熱物料的來(lái)料溫度，降低裝置循環(huán)水總用量，對(duì)降低循環(huán)水消耗是一種有效的手段。

結(jié)語(yǔ)

節(jié)約循環(huán)水對(duì)減輕能源危機(jī)和降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本有重大意義，采用替代冷卻介質(zhì)、優(yōu)化能量網(wǎng)絡(luò)、加強(qiáng)控制管理、維護(hù)換熱設(shè)備和嚴(yán)控水質(zhì)指標(biāo)等方式能夠?qū)崿F(xiàn)降低循環(huán)水消耗的目標(biāo)，煉油化工企業(yè)應(yīng)根據(jù)裝置生產(chǎn)情況，綜合利用上述技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水消耗精細(xì)管理，進(jìn)一步降低循環(huán)水消耗，提高企業(yè)效益。

參考文獻(xiàn)

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