循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化探討

薄衛(wèi)東，楊衛(wèi)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(huán)水系統(tǒng)是石油化工生產(chǎn)中冷卻工藝熱介質(zhì)的重要輔助裝置，常用的循環(huán)水系統(tǒng)是敞開式冷卻水系統(tǒng)。在生產(chǎn)過程中，循環(huán)水系統(tǒng)的巨大電力消耗在生產(chǎn)成本中占有較大份額，目前循環(huán)水系統(tǒng)普遍存在能量使用效率低、能耗高的現(xiàn)象。隨著節(jié)能環(huán)保要求的日益嚴格和科技的發(fā)展，利用現(xiàn)有技術(shù)，通過對循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析和研究，在此基礎(chǔ)上根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)運行工況，量身定做最匹配的節(jié)能改造系統(tǒng)優(yōu)化，對于提高循環(huán)水系統(tǒng)利用效率、降低能耗作用明顯。本文對循環(huán)水系統(tǒng)目前存在效率低系統(tǒng)能耗高的原因進行了分析，并對系統(tǒng)優(yōu)化方案進行了探討。

1 目前循環(huán)水系統(tǒng)存在的能耗問題

從目前循環(huán)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(huán)水動力系統(tǒng)，即循環(huán)水泵實際運行與系統(tǒng)不匹配；另一類問題是系統(tǒng)存在能耗高。具體情況如下：

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

2)循環(huán)水泵偏離設(shè)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(tǒng)運行效率低。

3)循環(huán)水泵出口閥門、裝置回水閥門等沒有全開，導(dǎo)致有壓力損耗。

4)循環(huán)水系統(tǒng)末端用水設(shè)備高度不同，從而導(dǎo)致水利不平衡，出現(xiàn)某些用水設(shè)備冷卻水的顯熱較低，造成換熱效率低。

5)循環(huán)水水質(zhì)問題可能導(dǎo)致的結(jié)垢、腐蝕增加了系統(tǒng)消耗和系統(tǒng)維護量。

2 系統(tǒng)優(yōu)化措施

對于循環(huán)水系統(tǒng)的優(yōu)化，主要從以下三個方向提出節(jié)能優(yōu)化措施。

1)局部管網(wǎng)和水力優(yōu)化，對循環(huán)水泵進、出口閥門間管道進行優(yōu)化調(diào)整，通過優(yōu)化水泵的進、出流態(tài)，提高循環(huán)水泵的運行效果。

2)工藝調(diào)整，對循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)進行系統(tǒng)優(yōu)化，循環(huán)水換熱器根據(jù)設(shè)計換熱溫差要求，逐臺調(diào)整進、出水閥門開度，在保證系統(tǒng)正常生產(chǎn)的前提下，糾正換熱設(shè)備的流量偏差，使其實際運行工況在設(shè)計值要求范圍內(nèi)，以降低循環(huán)水消耗量。在一個循環(huán)水系統(tǒng)中，所有用水設(shè)備保持進水閥門全開，通過控制出水閥門開度來控制系統(tǒng)壓差，逐步優(yōu)化循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)壓差計用水設(shè)備的流速，是循環(huán)水高效運行的重要調(diào)節(jié)手段。

3)循環(huán)水泵優(yōu)化，目前針對循環(huán)數(shù)泵優(yōu)化升級改造是循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)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(jù)原循環(huán)水泵的運行工況及系統(tǒng)管路特性，按“合理流量、最低阻抗、最高效率”的循環(huán)水系統(tǒng)經(jīng)濟運行原則量身定做適合循環(huán)水系統(tǒng)最佳工況的循環(huán)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(jié)能效果。

3 預(yù)期節(jié)能效果

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

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

4 結(jié)束語

循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化對于石油化工行業(yè)有著非常重要的意義，因為循環(huán)水系統(tǒng)無論是從節(jié)水還是節(jié)電的效果上看，都是石化化工行業(yè)節(jié)能降耗、實現(xiàn)降本增效的重要手段。隨著日趨嚴格的環(huán)保要求和石化行業(yè)的現(xiàn)實需要，節(jié)水、節(jié)電越來越重要，循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能空間巨大，隨著科技的發(fā)展，循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能空間還會進一步挖掘提升。系統(tǒng)優(yōu)化、工藝調(diào)整和高效節(jié)能循環(huán)水泵的應(yīng)用，對于循環(huán)水系統(tǒng)的高效運行缺一不可。對于循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化，是一個循序漸進，持續(xù)改進的過程，需要常抓不懈，才能不斷降低循環(huán)水系統(tǒng)的能耗。