企業循環水節能降耗的可行性研究

郭光峰 程長樂

摘要：近年來我國綜合國力的不斷增強，工業的迅猛發展，涌現出大量的工業企業。循環水作為煉油化工企業等大型工業企業之必不可少的公輔系統，在生產中發揮著至關重要的作用。然而，實際生產中因設備老舊、技術落后或其他管理問題，產生了嚴重的高耗能。在當前國家推進綠色發展、碳中和、碳達峰戰略的背景下，需要結合新技術和新方法對循環水的生產進行節能降耗研究，降低企業生產成本的同時實現綠色可持續發展。本文就煉油化工循環水節能降耗的可行性展開探討。

關鍵詞：循環水;節能降耗;應用

引言

隨著煉油化工企業生產規模的不斷擴大和科學技術的更新應用，煉油化工企業在生產過程中需要循環水冷卻，將多余熱量除去，再進行下一步的加工，但是目前冷卻中使用的冷卻方式存在使用浪費資源的冷卻劑，通過研究對比發現使用工業冷卻水來作為冷卻的媒介，是一項非常具有穩定性的方式，并且是裝置節能降耗、增加企業效益的最佳選擇之一。因此，研究工業冷卻水是一項節能降耗的有益研究。通過運用工業冷卻循環水系統，有效減少資源的浪費和保護有限資源。

1工業冷卻循環水系統節能應用狀況

（1）水垢堵塞。煉油化工企業冷卻水通過換熱器進行熱量交換，工業冷卻水通過換熱器管束，裝置長時間運行，管束中將會出現大量水垢。循化水水垢是煉油化工循環水系統中最為嚴重的問題。水垢由于循環水中雜質、結鹽、微生物等沉淀，最終形成設備管束堵塞，形成大量堆積物，導致換熱設備無法實現原設計換熱溫度效果，無法滿足換熱所需溫度，裝置生產運行受到嚴重影響。水垢的堵塞因在冷卻過程中快速運轉形成，通過加大旋轉速率與頻率，使水垢垃圾進行分類排除。

（2）腐蝕嚴重。在工業冷卻水循環系統中受到嚴重的腐蝕，沒有及時對換熱器進行檢查，使換熱器容易腐蝕，最終導致換熱器腐蝕泄漏，無法進行工作或發生安全事故。在工業冷卻循環系統中，注重對生產裝置水泵、水冷器等關鍵性設備的定期檢查和漏洞排查，實現裝置設備在線監測，防止運行裝置因腐蝕導致泄漏或停工。定期組織專人人員進行對循環水的檢測分析，通過定期檢測檢查并填寫檢查報告，形成檢測報告，定期檢測循環水，從而保證不存在腐蝕嚴重問題致使設備出現問題，從而導致裝置局部停工或事故。

（3）水藻積累。工業循環水冷卻系統中，水藻通過快速轉動產生大量水藻，使冷卻水因水藻積累變得不再符合冷卻標準。嚴重時，還會產生冷卻循環水堵塞，破壞系統。不僅如此，水藻的積累，導致循環冷卻水變得污濁，沒有辦法再進行循環利用，導致裝置停產停工，最終導致整個水系統置換，從而大大浪費水資源。面對水藻積累問題，還是要加強對水質的檢測，對關鍵設備的定期巡查和核查，防止出現水藻過度積累，影響煉油化工企業生產使用。

2煉油化工循環水節能降耗的可行性

2.1嚴控水質指標

隨著節水意識的增強，煉油化工企業應著力降低污水排放，不斷更新循環水的濃縮倍數記錄。資料顯示，有單位循環水近零排放后循環水的濃縮倍數可提高至8[9]。盡管較高的濃縮倍數能減少用水量，但循環水中的固體微粒、生物污垢、無機鹽等組分也將增加，易粘附在換熱器或冷卻水管線表面形成水垢，甚至形成腐蝕電池或生物腐蝕，引起嚴重的垢下腐蝕，直接影響換熱效果。這就要求技術人員通過科學控制補水和加藥來維持適宜的循環水水質。一方面要加強補充水水質、水溫、流速等參數的控制，另一方面需除去水中的溶解氧并降低氯離子，使用合適的緩蝕阻垢劑與殺菌劑來控制循環水的硬度、總堿度、pH值、總磷等運行指標，及時通過殺菌清洗剝離粘泥，確保循環水水質合格，最大程度降低換熱器或冷卻水管線結垢，確保換熱效果，進而節約循環水用量。

2.2動力消耗的縮減

節能降耗技術可以在煉油化工生產過程中高效縮減動力消耗。供熱系統的優劣深刻影響著化工生產，所以企業可以根據不同的熱能供應找到與之相匹配的組合序列或者優化供熱系統，提高熱能利用效率;改變設備的頻率來降低電機能耗，變頻調速在電機系統運行中可以保證輸入和輸出的平衡達到節能降耗的效果。優化加熱爐運行方式，提高鍋爐效率，減少動力煤和燃氣消耗;精餾塔操作過程中，適當調整回流比和回流溫度，在保證產品質量的前提下，可減少塔釜蒸汽的用量;機泵選型得當，避免出現“大馬拉小車”的問題，提高動力使用效率。企業技術人員必須掌握裝置能耗構成，及時分析原因，提出改進建議，才能大大降低能源消耗。

2.3高位循環水系統糾偏

在現有煉油化工企業中，部分高低位設備存在于同一循環水系統中是常見的情況。為保證高位冷卻設備中循環水能夠滿足一定的流量和壓力，需要提高企業循環水總管的揚程和流量，這對低位設備循環水而言將是巨大浪費。通過優化高位大型冷換設備，采用高位循環水糾偏技術，降低高位循環水設備揚程，從而在保證高低位設備均能正常運行的情況下降低循環水泵的揚程和流量，以提高運行效率，從而實現企業效益最大化。

2.4采用合理的催化技術

新型催化劑不僅可以提高反應選擇性和轉化率，還能降低噸產品綜合能耗。企業應同科研單位合作，不斷研發新型催化劑，減少物料循環，優化工藝操作參數，達到節能降耗的目的。化工工藝的技術革新，往往伴隨新型催化技術的運用，近年來催化技術發展迅速，產能落后的工藝技術逐漸淘汰，能耗低、環境友好型技術方案越來越受到企業關注。因此化工企業必須關注最新工藝技術，更新催化劑，降低生產成本，提高市場競爭力。

2.5加強控制管理

煉油化工生產過程中，裝置負荷波動、室溫變化、循環水系統溫度及壓力波動都將對換熱設備的循環水用量產生較大影響。盡管部分工藝對熱介質溫度要求嚴格，循環水量基本可實現自動調控，但多數工藝對熱介質溫度無嚴格要求，甚至溫度越低越好，極易發生循環水過量消耗問題，以公司某次公用工程循環水調控為例，由于公司2套裝置停車后關閉循環水閥門，導致全廠循環水總管網壓力升高，公司運行裝置的循環水量、流量、壓力較此前上漲近4%，系統進出口循環水溫差顯著降低，此種情況若不及時監測調控，極易導致循環水單耗上漲，增加企業總能耗，影響企業整體運行成本，降低企業效益。因此，生產管理精細化水平提高對降低循環水單耗至關重要，精細化調節企業循環水總管壓力、流量是增加企業效益的有效手段。近年來，電氣和儀表專業通過不斷完善控制系統，從泵站、閥門與管網、終端冷卻設備和冷卻塔四部分出發，不斷優化循環水系統，減少了管網較大的阻尼工作點，實現了實時調控供水量、水泵運行臺數和效率以及冷卻塔投用數量等參數，大大降低了循環水用量及能耗。當前應用較廣泛的WECS技術，通過對各單元進行優化控制，采用智慧閥門，對循環水換熱系統運行參數進行精確采集，并對主要耗能設備效率及能耗分析進行診斷優化，綜合節能率可達到30%～60%。此外，水輪機改造、循環水泵葉輪切削優化、變頻技術、閉路循環水系統應用、亞音頻波處理工業冷卻水技術、冷卻塔水蒸氣回收技術等循環水系統節能優化技術均得到較大發展，極大的加強了循環水控制管理的操作空間，對降低產品循環水消耗具有重要意義。

2.6回收與循環再利用

余熱不僅是煉油化工生產中造成資源消耗和能源浪費的一個重要問題，還是其廢棄物排放到大氣中造成環境污染的重要源頭，所以企業在不斷完善生產設備的同時，還要合理運用產生的余熱，通過合理優化余熱利用，降低循環水換熱量，實現循環水用量降低，從而實現裝置循環水單耗降低，達到提高裝置效益的目的。作為能源轉化過程中沒有完全被利用的余熱，應該全面收回并被重新利用其殘余的價值，二次利用的余熱不僅能夠提高資源利用減少資源消耗，還能降低化工企業生產成本，合理利用低品位蒸汽，用于除氧水系統、冬季供暖、蒸汽發電設備等。通過裝置流程優化，二次利用余熱，降低循環水換熱物料的來料溫度，降低裝置循環水總用量，對降低循環水消耗是一種有效的手段。

結語

節約循環水對減輕能源危機和降低產品生產成本有重大意義，采用替代冷卻介質、優化能量網絡、加強控制管理、維護換熱設備和嚴控水質指標等方式能夠實現降低循環水消耗的目標，煉油化工企業應根據裝置生產情況，綜合利用上述技術來實現循環水消耗精細管理，進一步降低循環水消耗，提高企業效益。

參考文獻

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