化工企業水平衡測試節水技術研究

【摘要】化工企業具有工藝復雜、產品種類繁多、用水量大的特點，水在化工產品生產中既作原料又作介質，是節能減排重點行業。結合水平衡測試過程，分析化工企業水平衡測試中節水的重點與難點。

【關鍵詞】化工企業；水平衡測試；節水技術研究

1、前言

大型化工企業既是用水大戶，也是污水排放大戶，同時也是潛在的節水最有挖掘潛力的重點行業。水平衡測試是化工企業提升用水管理水平、挖掘節水節能潛力的一種有效技術手段和方式。通過對化工企業全方位的跟蹤測試，才能從千差萬別的用水工況中理順用水關系，發現問題，一切以數據為依據進行綜合性分析，提出具有建設性的改進建議和節水方案。

2、測試過程中重點

“水”不僅是化學工業生產過程中必備的主要輔助原料，也是使用面最為廣泛的冷卻水源，同時也是化工生產中保障安全必不可少的資源之一。

在水平衡測試過程中應注意的重點：

（1）產品的工藝路線及其特性

由于化工行業門類眾多，生產中的產品類別、工藝路線、生產設備等方面的差異很大，故而在化工生產過程中的取用水量變化很大，產出廢水中所含的有害物質更是種類繁多，污水處理的工藝復雜、難度大、成本高。水平衡測試中這方面應作為重點去詳細了解，弄清楚后再結合諸多內外部的主客觀因素進行測試，這樣才能做到心中有數，給測試單位一個比較恰當的定位。

（2）用水單元劃分

根據化工企業在取用水過程中，各工藝之間上下游流轉關系，互相交叉的平行關系，再結合現場具體情況，制定較為合理和利于實施的測試方案。針對車間、工序、工藝產品等之間的關系進行合理分解，形成各個相對獨立但相互之間又有銜接的用水單元分別進行測試，在循序漸進中進行整體組合，由點到面分步逐級平衡。

3、主要測試方法

（1）準備階段

主要內容為制定測試方法、程序和次數及所測項目的布設。針對現場不同條件，采用相對應的測試方法以及安全措施和進度等；

（2）測試階段

測試時對所測的用水點的用水工況掌握要準確，如：水的來源、種類、溫度、壓力，退水的方式和去向。總之情況摸透徹，測出的數據可信度就高，對水平衡測試有積極意義，反之數據和實際工況的誤差大，易引起誤導。

測試工況的選擇應在正常運行周期并貫穿生產全過程，這樣才具有代表性，真實地反映該測點的用水工況及水平。

4、實例剖析

南通江山農藥化工股份有限公司是農藥生產行業骨干上市企業，占地面積1710畝，總資產32億元，年銷售收入超過30億元。公司已建成五爐三機熱電、16萬噸/年離子膜燒堿、3萬噸/年甘氨酸草甘膦、4萬噸/年IDAN法草甘膦、5000噸/年敵百蟲、2000噸/年酰胺類除草劑、1.5萬噸/年敵敵畏及配套中間體，另有阻燃劑、苯基胍、稀啶蟲胺等生產裝置及2.5萬m3/d生化水處理裝置、焚燒爐、氨氮吹脫、生化尾水除磷等配套工程，有自備日供水5萬m3的水廠及1.5萬噸級自備碼頭。江山公司的農藥涵蓋除草劑、殺蟲劑、殺菌劑三個門類，其農藥產品居全國前五位，屬大型化工類企業。

經測，該公司日均總用水量為1068754m3/d，其中：取水量27040m3/d，重復利用水量1041714m3/d。重復利用率97.47%，冷卻水循環率98.89%，工藝水回用率95.26%，蒸汽冷凝水回用率73.91%，具體用水工藝見圖3-1。

從上述數據反映出該企業日常用水管理工作很到位，各類指標均處于行業中上游水平。

針對該公司產品多、用水量大的特點，在測試過程中采取了以下方式：

（1）用水單元劃分

根據廠區的生產布局，首先將農一分廠、農二分廠、農三分廠和三廢處理等作為東片區域，將氯堿分廠、熱電分廠及原水處理、除鹽水制取等作為西片區域。在大框架確定后，再根據片區內的產品結構、工藝流程，以分廠為單位，各工序、工藝線為測試單元進一步細化。

針對分廠之間的工藝、物料、排水等有互串的現象，在劃分單元之后，再將雖屬農一分廠，實為農一分廠和農二分廠合用的制冷系統、循環水系統、蒸汽降溫減壓系統等單獨為單元進行平衡處理。

測試單元的劃分是以樹型干支定位法進行的，理順了總部、分廠到工序、工藝之間各自的上、下級流轉關系，各分廠之間的相互交叉關系及工藝、工序之間的重復交叉關系。使它們在測試過程中既是相對獨立的單元，又是緊密聯系、相互印證的裙帶關系。作為一個大型的化工類企業，唯有從基層單元的基礎設備的用水測試開始，層層分解，單元之間層與面有機結合，以正平衡分解，反平衡測試，梯級推進。從下至上、以點帶面進行測試及數據的分步匯集直至成冊，這樣由點到面分步推進的測試方式不易產生漏測、錯測或重復測的現象，使所測數據層次分明，相互之間關系清晰，有利于數據的平衡和匯總。

（2）測試方法的選擇

在水平衡實測過程中，根據不同的用水方式及具體工況常用的測試方法有：水表法、流量計法、儀表儀器法、水泵法、定額法、容積法、容器法、流速法、漂流法、計算法、推導法、估算法等等。

（3）在測試方式上遵循的原則：

①在不影響所測設備裝置的正常運行和保證測試人員及設備安全的前提條件下進行現場實測。

②了解所測測點的用水方式、運行時間、取用水源種類、用途，弄清楚水源的來龍去脈，使用中的工況情況，有無排放、散失及使用過程中的水量、水溫、水質的變化情況等。

③流量計在測試安裝前應摸清楚所測管道的材質、管徑、實際壁厚和輸送水源的種類、溫度情況，選擇水流相對穩定的管段，避免因水流中夾帶氣相或伴有喘流、渦流等情況，易引發測試數據的失真。

④對作為物料反應周期為循環時段的用水設備，自始至終跟蹤整個反應周期的工藝流程進行測試，以了解該反應周期用水工況的水量變化和同時段的產能情況，避免以短時段的瞬時數據或某一反應過程的量值進行盲目推斷，影響到反應周期全過程的用水真實性，失去了測試的意義。

⑤對間斷性用水工藝設備，應多加觀察和了解間斷性用水的原因、規律和用水時間等。有條件的情況下，應長時間進行跟蹤測試，求其平均值。

⑥對同一設備或工藝在取用多種水源時應分水種進行單獨測試，并理順各水源的來源、去向和水源對該設備或工藝運行過程中的作用、使用過程中輸入和輸出之間的關系、水源發生質變或相變的變更性質等。唯有了解清楚，才能對各所測用水數據有一個合理的交代，對上下游工藝流程起到承上啟下的作用，使“水”在流轉過程的量、質、溫變化過程層次分明、量化準確、數據詳實，有利于水的三維平衡計算，挖掘節水、節能方面的潛在能量。

⑦對于24小時連續性正常用水的工況和設備裝置，可根據不同的輸供水管道口徑、材質、水源種類、水溫、水壓、水質等情況，采用流量計進行現場跟蹤測試即可。測試時間視測出水量的瞬時流量變化值的穩定狀況而決定測試時間的長短。

⑧對企業已配置水表、流量計等計量器具的，應定時定點進行抄表并進行數據認定，同時在工作條件許可的情況下應對已配置的表計輔之抽測，以此來校檢該表計的計量精度。在兩種測試方法所累計的數值誤差率在計量表計允許范圍內即該表計的數據可采用，如誤差率超過允許誤差范圍內，首先檢查校檢過程中的準確性后再來判斷企業所裝表計的完好情況，并告知企業進行更換或維修，待恢復正常后才能采集。

⑨對已經校檢并認可的計量表計的計量數值，如是單一輸送可直接采用，如該計量表計下掛多處用水點或跨工藝、工序和車間時，應對下掛的各用水點分別進行測試，以反平衡的方式來推算，印證該計量表計所轄計量范圍和下掛用水點之間的水量平衡狀態是否符合水平衡測試通則的有關規定（≤5%），并應詳細了解所轄地、用水設備的稱謂等，從而理順其上下游關系及用水網絡。

5、技術評價

通過對南通江山農藥化工股份有限公司的水平衡測試和用水數據的匯總分析，發現值得推廣的節水亮點和潛在的節水潛力。

（1）推廣的亮點

①農一分廠蒸汽冷凝水的集中收集，分質使用；

②農二分廠蒸汽冷凝水的余熱利用和凝水分層次梯級優化使用；

③農二分廠工藝殘液中的余熱利用；

④農三分廠根據天氣溫度和工藝條件，利用循環冷卻水替代溴化鋰制冷系統的冷媒水使用；

⑤氯堿分廠合成爐夾套熱水供鍋爐取用的節能工藝；

⑥熱電分廠利用冷渣機產出熱能來提升進爐爐水溫度，達到節約燃煤為目的的余熱利用工藝。

以上種種工藝改進都是圍繞節水、節電、節煤和減排為目的，也達到預期的效果。

（2）節水潛力

①熱電分廠廢水二級加壓站用水改造；

②農三分廠針對工藝變化實施的節電改造；

③農一分廠的凝水再次利用工藝改造；

④氯堿分廠的凝水余熱利用方面改造；

⑤農二分廠泵機軸封水回收利用改造；

⑥原水處理中澄清濾液水回用改造；

⑦非常規水源（中水）的接收與利用；

⑧生活中的衛生保潔用水的節水改造。

結語

總結多年水平衡測試的經驗和各種類型企業的實例，有充分的理由說明水平衡測試工作的開展是提升企業節約用水水平、開展節水技改的一種有效手段和方式。通過水平衡測試，既能使企業了解自身的優勢和亮點，以利推廣，也使企業清楚自身存在的不足和可挖掘的潛力，以利通過節水節能方面的技術改造來完善工藝，推動企業節水、節能和減排工作提升一個新高度。

用水工況是隨著工藝的更新、工況的變化、設備的更替而改變的，是屬動態管理范疇，沒有最好，只有更好。節水節能工作永無止境，唯有持之以恒、永不止步，其節水工作才能領先于潮流。

參考文獻：

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