循環水系統節能優化研究

范江洋

摘要：循環水系統是石化行業必備的公用工程之一，對其進行節能優化設計，能夠降低石化企業的能耗，提高循環水系統的能源利用效率，提升企業經濟效益，推動工業企業的可持續發展。基于此，文章主要對循環水系統節能優化技術進行了簡單的分析，希望能夠為石化企業水循環利用工作的開展提供基礎保障。

關鍵詞：循環水系統；節能優化；技術

高能耗是化工生產企業的主要特征之一，循環水系統能耗占化工生產中整體能耗的大部分?，F階段，石化企業已將降低裝置能耗作為重點工作，投入大量的人力物力進行節能降耗工作，以此來提升產品利潤進而提高企業綜合競爭力，實現企業的可持續發展目標。因此，石化企業在工業生產過程中，做好循環水系統的節能工作，對企業發展有著重要的意義。

1當前循環水系統發展概況

國內外均在積極開展循環水系統的節能技術研究，主要是借助水力發電水輪機技術進行了大量的研究與應用，用水輪機替代電機驅動風機是國內外涼水塔節能的主要技術措施。涼水塔上所用水輪機是利用回水余壓將水流動的能量轉換為旋轉機械能，從而帶動風機旋轉的原動機，它屬于利用水能的原動機。應用于涼水塔上替代電機驅動風機旋轉的水輪機主要有低速混流式三元流模擬設計水輪機、低速混流式補償設計水輪機、高速混流式水輪機三種，以低速混流式三元流模擬設計水輪機較為先進，效率在90%以上。為了降低循環水站涼水塔能耗，用水輪機替代電機驅動循環水站涼水塔風機并優化其操作方法和操作條件，是今后相當長時間內的一項主要節能措施，國內外已有多家企業在循環水站涼水塔上開始采用水輪機替代電機驅動風機。

2循環水系統節能優化技術分析

在實際生產中，為了確保機泵安全運行，出口閥開度較小，機泵實際出口循環水流量與設計值相差較大。盡管如此，循環水回水總管仍有余壓至少0.25MPa，循環水系統主要采用調節循環水管路閥門開度的方法來控制循環水流量，系統壓力主要損失在循環水管路閥門和涼水塔噴頭上，這些損失在閥門和噴頭上的余壓有極大的利用潛力和價值。

2.1水輪機的優化

水輪機的應用在不改變原冷卻塔系統內部結構的情況下實現了電發動機所具有的相同的功能，并節約了電耗，同時保證冷卻效果保持一致。水輪機的能量來源是回水壓力，但現在循環水系統通過合理的設計往往回水壓力達不到0.2MPa，當循環水回水壓力低于0.2MPa時，水輪機的應用限制較多?；厮膲毫^高，但能量來自循環水泵，泵自身也有功率損耗存在，且循環水在整個系統壓損較大。

2.2變頻技術在循環水系統中的應用

循環水系統在設計之初就可能存在循環水量大于實際用量，某延遲焦化裝置有兩臺循環水泵，一臺水泵出口全開，一臺出口開50%，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化，通過降低電機轉速大大降低電機能耗。以冷量“按需供應”的原則調整運行電動機的頻率，通過對供水量以及水溫的合理調節，變更設備的傳統控制方式。然而高壓變頻系統存在以下弊端，高壓變頻技術成熟度低，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水系統中的廣泛應用。

2.3閉路循環水系統應用

閉路循環水系統最大的優勢是循環水系統冷卻水不與外界接觸，進而避免空氣中的雜質進入到循化水系統。其系統原理如下所示：

閉路循環系統循環水使用除鹽水或軟化水，降低換熱器的結垢，提高整個系統的換熱效率，同時能夠節省大量的助劑投入。通過對國內外蒸發式冷卻研究情況來看，美國對蒸發式冷卻研究較為深入，通過蒸發式冷卻技術的大量研究，推動了蒸發式冷卻理論體系的建立，推動該技術轉向閉式冷卻塔的優化設計、傳熱傳質強化以及工業應用等領域。但投資費用較高，回收期較長，限制其在石油化工行業的推廣應用。

2.4節能水泵的應用

流體輸送高效節能水泵的應用適合循環水系統節能，且節能效果顯著。節能水泵相對普通水泵將揚程大大降低，若原系統泵出口壓力為0.67MPa，改為節能泵后泵出口壓力降為0.3MPa。如循環水系統能夠接受揚程的大幅降低同時仍能保證裝置的正常換熱，節能泵效果顯著。

2.5循環水泵葉輪切削優化

葉輪切削指的是對循環水系統的水泵葉輪邊緣進行切削，降低水泵出力，實現揚程和流量的降低，水泵在運行過程中能耗會有所降低，實現節能效果。通過切割葉輪的方法直接降低水泵的流量和揚程降低水泵的運行功率，達到節能的目的。葉輪切割的優化改造，使得其施工周期變短，成效變快，但切割葉輪也會導致效率降低，可以通過更換高效葉輪降低循環水能耗，提高能源利用效率。

2.6循環水系統其他節能技術

第一，智能閥門技術。采用智慧閥門技術，對石化企業循環水系統進行改造，配合高效節能泵技術，可有效解決循環水系統普遍的動態熱力失調和水力失調問題，節能效果明顯。

第二，亞音頻波處理工業冷卻水技術。亞音頻波傳送給能量增進器，水中能量增強，而循環水中心的氧原子可與冷卻水系統中的銅材以Cu2O形式存在，或與鋼材氧化產物以Fe3O4形式存在，可以有效抑制裝置的腐蝕。

第三，冷卻塔水蒸氣回收技術。由于循環水補水絕大部分都用于蒸發消耗，通過對冷卻塔蒸發水回收，可以降低新鮮水的用量。利用CRECT冷卻塔蒸發水汽回收裝置進行蒸發水汽回收，技術可行，且已有工業應用。

2.6涼水塔的節能優化

第一，涼水塔供回水工藝參數設置。循環水站用能主要為循環水泵和涼水塔電動風機，一般開三臺循環水泵、四臺涼水塔電動風機、三臺涼水塔電動風機。涼水塔回水流量在11400立方米/小時，供水壓力、溫度為0.50-0.54MPa、33℃，回水壓力、溫度為0.26-0.28MPa、33℃，溫差4-6℃。

第二，循環水站供回水系統壓力，通過控制循環水泵出口蝶閥或涼水塔上塔蝶閥開度大小、布水噴淋頭上浪費的壓頭進行壓力平衡調節，盡量調低供、回水系統壓力到設計標準（0.50/0.25MPa）。

第三，涼水塔進水與電機驅動風機工作可以分開進行。涼水塔進水與水輪機做功驅動風機運行需同時進行，且水輪機做功需預先憋壓（提高回水總管壓力0.05MPa）后，迅速進水開機以保證水輪機出口負壓的形成；倒塔時其它運行的水輪機需適當關小進機電動閥門，防止超速。

結束語

總而言之，在石化企業生產過程中，對其循環水系統進行節能優化設計，能夠有效降低企業的水資源能耗問題，有助于企業的良性發展。因此，相關技術人員應深入分析循環水系統的節能優化技術，提高循環水系統的運行效率，提升企業的經濟效益。

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