循環水系統節能優化探討

薄衛東，楊衛鋒，高 強，徐金文，劉曉海

(中國化工正和集團股份有限公司，山東 東營 257342)

循環水系統是石油化工生產中冷卻工藝熱介質的重要輔助裝置，常用的循環水系統是敞開式冷卻水系統。在生產過程中，循環水系統的巨大電力消耗在生產成本中占有較大份額，目前循環水系統普遍存在能量使用效率低、能耗高的現象。隨著節能環保要求的日益嚴格和科技的發展，利用現有技術，通過對循環冷卻水系統的數據采集、分析和研究，在此基礎上根據循環水系統運行工況，量身定做最匹配的節能改造系統優化，對于提高循環水系統利用效率、降低能耗作用明顯。本文對循環水系統目前存在效率低系統能耗高的原因進行了分析，并對系統優化方案進行了探討。

1 目前循環水系統存在的能耗問題

從目前循環水運行的問題看，主要存在的問題總的來說可歸納為兩類，一類是循環水動力系統，即循環水泵實際運行與系統不匹配；另一類問題是系統存在能耗高。具體情況如下：

1)水泵與整個系統不太匹配，能耗增加；循環水系統管網特性與循環水泵性能不匹配，為了滿足系統末端設備用水增加了管網系統的阻抗從而造成了額外的能量損失。

2)循環水泵偏離設計最佳工況運行，實際運行效率低，水泵使用時間長，容積損失大，整體系統運行效率低。

3)循環水泵出口閥門、裝置回水閥門等沒有全開，導致有壓力損耗。

4)循環水系統末端用水設備高度不同，從而導致水利不平衡，出現某些用水設備冷卻水的顯熱較低，造成換熱效率低。

5)循環水水質問題可能導致的結垢、腐蝕增加了系統消耗和系統維護量。

2 系統優化措施

對于循環水系統的優化，主要從以下三個方向提出節能優化措施。

1)局部管網和水力優化，對循環水泵進、出口閥門間管道進行優化調整，通過優化水泵的進、出流態，提高循環水泵的運行效果。

2)工藝調整，對循環水系統管網進行系統優化，循環水換熱器根據設計換熱溫差要求，逐臺調整進、出水閥門開度，在保證系統正常生產的前提下，糾正換熱設備的流量偏差，使其實際運行工況在設計值要求范圍內，以降低循環水消耗量。在一個循環水系統中，所有用水設備保持進水閥門全開，通過控制出水閥門開度來控制系統壓差，逐步優化循環水管網系統壓差計用水設備的流速，是循環水高效運行的重要調節手段。

3)循環水泵優化，目前針對循環數泵優化升級改造是循環水系統節能改造的重點方向之一，針對水泵運行效率較低的問題，根據原循環水泵的運行工況及系統管路特性，按“合理流量、最低阻抗、最高效率”的循環水系統經濟運行原則量身定做適合循環水系統最佳工況的循環水泵，替換目前處于不利工況、低效率運行的水泵，可有效降低無效能耗，提高輸送效率，達到最佳的節能效果。

3 預期節能效果

通過局部管網的水力優化、工藝調整，可以使循環水系統高效運行，對于優化整個循環水系統的給、回水溫差具有重要幫助，對于提高循環水在管網和換熱器管束中的流速同樣意義重大。目前大部分循環水系統的換熱溫差一般都是在6～8℃，通過局部優化和有效調整，是可以達到8℃以上的換熱溫差。通過工藝調整，特別是對不同位置高度的換熱器進行局部調整，是保證整個系統高效運行的有效手段。

循環水泵的優化是循環水系統節能優化的最重要手段，特別是循環水泵的電機一般都是高壓電機，耗電量大，根據系統工況選擇最佳揚程和流量的循環水泵，可以提高循環水泵的運行效率，同時大大節約用電，從循環水泵改造的成功案例效果看，選用高效節能泵可在原有循環水泵的耗電量上減少15%～30%的用電量，從而達到節能降耗的效果。

4 結束語

循環水系統的節能優化對于石油化工行業有著非常重要的意義，因為循環水系統無論是從節水還是節電的效果上看，都是石化化工行業節能降耗、實現降本增效的重要手段。隨著日趨嚴格的環保要求和石化行業的現實需要，節水、節電越來越重要，循環水系統的節能空間巨大，隨著科技的發展，循環水系統的節能空間還會進一步挖掘提升。系統優化、工藝調整和高效節能循環水泵的應用，對于循環水系統的高效運行缺一不可。對于循環水系統的節能優化，是一個循序漸進，持續改進的過程，需要常抓不懈，才能不斷降低循環水系統的能耗。