石油化工循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探析

　　[摘 要]隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，能源問題逐漸凸現(xiàn)出來，石油化工行業(yè)的節(jié)能改造日益受到重視。在石油化工行業(yè)中，循環(huán)水系統(tǒng)的能量消耗較大，應用有效的節(jié)能技術(shù)提升循環(huán)水系統(tǒng)的能源利用率，實現(xiàn)節(jié)能，這對于提升石油化工企業(yè)競爭力，促進石油化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。基于以上，本文簡要研究了石油化工行業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及其應用，旨在為相關(guān)石油化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能實踐提供參考。
　　[關(guān)鍵詞]石油化工；循環(huán)水；節(jié)能
　　中圖分類號：S683 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0162-01
　　1 循環(huán)水系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀
　　由于我國工業(yè)化進程起步比較晚，因此對循環(huán)水系統(tǒng)的探索工作開展的也不夠全面，與國際領先水平還有差距。橫貫整個行業(yè)來看，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：
　　（1）循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)較低。濃縮倍數(shù)的高低直接決定了循環(huán)水系統(tǒng)的用水量，當濃縮倍數(shù)高時，對應的工況便是低排污量和低補充水量，當濃縮倍數(shù)低時，對應的便是高排污量和高補充水量，補充水量的多少直接決定了工業(yè)用水量的多少，就目前我國的工業(yè)行情來看，一般控制在2.5-3.5，石油石化行業(yè)略高，一般能達到4左右，而工業(yè)發(fā)達的國家其濃縮倍數(shù)能達到5，甚至更高。
　�。�2）循環(huán)水系統(tǒng)能耗高。目前我國的循環(huán)水系統(tǒng)中耗能設備的操作方式還比較粗獷，還未形成系統(tǒng)有效的解決方案，在很多地方循環(huán)水的給水量，給水壓力以及溫度都未根據(jù)工況和外部環(huán)境進行適當?shù)恼{(diào)整，有的地方甚至是全年滿負荷運行。簡單來說，在實際生產(chǎn)當中，夏季和冬季氣溫相差很大，因此冬季回水溫度相對要低5-10℃，若在冬季仍然采用夏季的風機運行模式，將會造成電能浪費。
　　（3）系統(tǒng)水力狀況不匹配。很多地方存在泵的水力特性和管網(wǎng)的水力特性不匹配，出現(xiàn)“殺雞用牛刀”的情況，更進一步出現(xiàn)了浪費。
　�。�4）水質(zhì)優(yōu)化手段粗獷。沒有系統(tǒng)的水質(zhì)優(yōu)化手段，檢測加藥系統(tǒng)落后，響應慢，也導致了換熱器腐蝕結(jié)垢嚴重，換熱效率低，增加維護成本等。
　　經(jīng)濟的迅猛發(fā)展對國家、社會、人民來講都是好事，但是高能耗，低效率的生產(chǎn)模式與現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)相互矛盾的，唯有低能耗，高效率的經(jīng)濟模式才能更有效推進社會發(fā)展進行。因此循環(huán)水系統(tǒng)目前的問題是必須要得到解決才行的。
　　2 石油化工循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)
　　2.1 水輪機改造節(jié)能技術(shù)及其應用
　　水輪機改造技術(shù)指的是對冷卻塔風機的驅(qū)動方式進行改變，將原本的電機驅(qū)動改為循環(huán)水回水余壓驅(qū)動，這就節(jié)省了冷卻塔風機的電耗，對于循環(huán)水系統(tǒng)中存在較多高位用冷卻水裝置的工況來說，其化工生產(chǎn)裝置會產(chǎn)生較大的回水壓力，回水余壓也就較大，能夠驅(qū)動冷卻塔風機，對于這種工況的循環(huán)水系統(tǒng)來說，可以應用水輪機改造節(jié)能技術(shù)。水輪機改造節(jié)能技術(shù)能夠直接節(jié)約電機能耗，節(jié)能有著直接性的特點，因此許多化工企業(yè)中都在推廣應用此項節(jié)能技術(shù)。但需要注意的是，在水輪機改造之后，冷卻塔的驅(qū)動力來源于循環(huán)水系統(tǒng)回水余壓的動能，而回水余壓的動能則由水泵的機械能提供，因此本質(zhì)上來講，水輪機改造節(jié)能過程是水泵機械能向冷卻塔風機動能的轉(zhuǎn)化，中間還涉及到回水動能的轉(zhuǎn)化，在兩次轉(zhuǎn)化過程中會損耗一部分能量，轉(zhuǎn)化效率低下，從能量守恒的角度來講，水輪機改造節(jié)能技術(shù)實質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過程，如何提升能量轉(zhuǎn)化效率是關(guān)鍵，此外，應用能夠水輪機改造節(jié)能技術(shù)過程中還會導致冷卻塔的頻繁震動，使得冷卻塔容易損壞，增加了維修成本，因此，水輪機改造節(jié)能技術(shù)還有待進一步的改進。
　　2.2 葉輪切削節(jié)能技術(shù)及其應用
　　葉輪切削指的是對循環(huán)水系統(tǒng)的水泵葉輪邊緣進行切削，這就能夠有效降低水泵出力，實現(xiàn)流量和揚程的降低，水泵在運行過程中會降低能耗，從而實現(xiàn)節(jié)能效果。葉輪切削節(jié)能技術(shù)相對簡單，如果化工企業(yè)最初水泵選型過大，存在明顯的大馬拉小車問題則可以應用葉輪切削節(jié)能技術(shù)。
　　葉輪切削節(jié)能技術(shù)操作簡單、施工方便、經(jīng)濟性良好，但需要注意的是，在對水泵葉輪進行切削處理之后，水泵的運行效率也隨著降低，還可能降低水泵與循環(huán)水系統(tǒng)的匹配性，有時甚至會加大能耗，因此在應用葉輪切削節(jié)能技術(shù)的過程中應當保持慎重。
　　2.3 變頻技術(shù)在循環(huán)水系統(tǒng)中的應用
　　循環(huán)水系統(tǒng)再設計之初就可能存在循環(huán)水量大于實際用量，某延遲焦化裝置兩臺循環(huán)水泵編號CP101/CP102，電動機額定功率450kW，一臺水泵出口全開，一臺出口開50%，兩臺電動機全速運行能耗浪費嚴重。通過對其中一臺電機進行變頻改造優(yōu)化，通過降低電機轉(zhuǎn)速大大降低電機能耗。以冷量“按需供應”的原則調(diào)整運行電動機的頻率，通過對供水量以及水溫的合理調(diào)節(jié)，變更設備的傳統(tǒng)控制方式，實際運行中轉(zhuǎn)速調(diào)至885轉(zhuǎn)/分運行，則節(jié)電效益可作如下計算：電機輸入功率減少系數(shù)為1-（885/985）3=1-0.725=0.275，則輸入功率節(jié)省0.275×450=123.75kW，每年按照運行8000h，則節(jié)省電能為：123.75×8000=990000kW/h，電費0.73元/kW，則每年節(jié)能：990000×0.73元=722700（元）。然而高壓變頻系統(tǒng)存在以下弊端，高壓變頻技術(shù)成熟度低，變頻設備占地較大，且高壓變頻投入較高等，這些因素限制了高壓變頻在循環(huán)水系統(tǒng)中的廣泛應用。
　　2.4 閉路循環(huán)水系統(tǒng)應用
　　閉路循環(huán)水系統(tǒng)最大的優(yōu)勢循環(huán)水系統(tǒng)冷卻水不與外界接觸，進而避免空氣中的雜質(zhì)進入到循化水系統(tǒng)。循環(huán)水使用除鹽水或軟化水，降低換熱器的結(jié)垢，很大程度提高整個系統(tǒng)的換熱效率，同時能夠節(jié)省大量的助劑投入。通過對國內(nèi)外蒸發(fā)式冷卻研究情況來看，美國對蒸發(fā)式冷卻研究較為深入，通過蒸發(fā)式冷卻技術(shù)的大量研究，推動了蒸發(fā)式冷卻理論體系的建立，推動該技術(shù)轉(zhuǎn)向閉式冷卻塔的優(yōu)化設計、傳熱傳質(zhì)強化以及工業(yè)應用等領域。對某循環(huán)水場進行閉路循環(huán)改造，原有開式?jīng)鏊�塔處理量�?000m3/h，占地約為：30m×14m，鋼筋混凝土框架。風機直徑8m，風機功率90×2=180kW，進塔水溫：冬季16℃，夏季40℃；出塔水溫：冬季12℃，夏季33℃�，F(xiàn)有開式?jīng)鏊�塔在使用過程中，由于水質(zhì)較差，工藝設備循環(huán)水側(cè)結(jié)垢情況較為嚴重，嚴重影響換熱性能，直接影響到裝置的工藝操作，難以保證裝置長時間正常運行。將上述開式?jīng)鏊�塔改造為閉式空冷塔系統(tǒng)。閉式空冷循環(huán)冷卻水系統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)部分和外循環(huán)部分組成。內(nèi)循環(huán)部分包括：空冷器，循環(huán)水泵，循環(huán)水旁濾器，膨脹水箱，加藥裝置；外循環(huán)部分包括：噴淋水泵，噴淋水旁濾器，外循環(huán)加藥等。閉式空冷循環(huán)冷卻水系統(tǒng)與開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)相比較，其主要優(yōu)點如表1所示。
　　工業(yè)水費2.35元/t，電費0.73元/kWh，污水處理費15元/t，除鹽水12元/t，工業(yè)耗水29萬噸，除鹽水水耗3萬噸，運行費用及比較如表2。
　　閉路循環(huán)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：污水量大大降低，運行費用低，藥劑量減少，換熱器結(jié)垢減緩。但投資費用較高，回收期較長，限制其石油化工行業(yè)的推廣應用。
　　3 結(jié)語
　　本文主要循環(huán)水優(yōu)化技術(shù)進行簡要介紹，旨在為石油化工行業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化提供參考。

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