基于企業水平衡測試的工業節水分析

黃東海

大同市節約用水管理中心

1 引言

水平衡測試是指使用水表、檢測儀對某一生產周期內的水系統或機組的水量數據進行監測和收集，根據水量平衡原理，對水量數據進行整理和分析，并針對取水過程中出現的問題，提出有效地節水措施和建議等。水平衡測試的目標可以大到一個工廠或企業、社區，小到一個用水點。例如：空氣壓縮機、鍋爐等，在日常工作過程中可以根據不同部門的需要，分階段的開展企業水平衡測試。水平衡測試是強化用水過程科學管理，實現節水的基礎性工作。

2 工業節水的重要作用

2.1 工業節水能夠為實現社會用水總量控制提供基礎

中國是一個水資源短缺、萬元產值用水量大的國家，并且也是水資源極為匱乏的一個國家。隨著社會經濟的快速發展，城市工業用水量也在日益增加，水污染和水資源浪費極為嚴重且和有限的水資源產生沖突。對于工業企業來說，水資源不但是生產過程中必不可少的生產原料，而且是最便宜、最廣泛的冷卻源。與此同時，它還是保證安全生產、正常生產的重要材料。工業企業用水量占全社會的比重大，節水潛力巨大。而不同的工業企業在實際的生產過程中的水資源的消耗情況不同，只有經過實行以節水為目的的水平衡測試，才能發現水在使用中存在的問題，才能采取必要的措施加強用水管理，完成節水[1]。

2.2 工業節水能夠為提高水資源利用效率推動社會可持續發展提供保障

眾所周知展開工業節水不僅僅是指從總量上減少水資源消耗，更是從水質上提高水資源的安全性，為社會生產生活提供保障。一直以來，工業用水都是造成水資源污染的重要來源，做好工業節水還要求能夠減少工業水的污染性。當前完成對工業節水研究，其能夠展開對工業水質的分析，對于工業生產中的水排放進行有效地處理，由此提高工業用水的回收率，減少工業亂排放污水對于整個區域水資源的影響。

3 企業水平衡測試

3.1 水平衡測試的概念和水平衡測試的依據

水平衡主要是指“水量”平衡而言，水平衡是研究用水體系在用水過程中，水的供入、消耗、漏失、排放等環節在量上的平衡關系[2]。因此，對企業的水平衡則是以企業為考核對象的水量平衡，亦即該企業各用水系統的輸入水量之和應等于其消耗輸出水量之和。通過水平衡研究水的各項環節中出現的問題，并建立一個有針對性的改進方案，提出科學合理的用水策略，挖掘節約用水的潛能，提高水資源的使用效率，以此來落實節約用水的目的。在進行水平衡測試的過程中，主要應用的依據有：《企業水平衡測試通則》、《節水型企業評價導則》、《工業企業產品取水定額編制通則》、《用能單位能源計量器具配備和管理通則》等[3]。

3.2 水平衡測試的主要內容和目的

水平衡測試的主要目的是為了通過水平衡測試來強化企業對水資源使用的管理，提高水的利用效率，用有限的水量創造更大的經濟價值，使企業用水更加合理，水的利用效率更高，創造更好的經濟、社會效益。在水平衡測試中的主要內容有以下幾個部分：（1）明確給排水管網，優化給排水管網布置圖；（2）確定不同的用水系統，并確定測試周期；（3）收集有關的參數及耗水量信息；（4）測試各種水量；（5）總結測試數據；（6）全面均衡、合理用水分析和整改。

3.3 水平衡測試方法

在現代企業水資源優化配置中，企業水平衡測試主要采用的方式有管道泄露量測試方式和水平衡測試方式。①管道泄露量測試方式是通過企業用水的靜態測試，關閉企業所有分水表閥門，打開總供水閥門，靜止2h后觀察總水表的運行情況。若是總水表不運行則表示企業的水管理的泄露量為零。若是總水表運行，則需要溯洄查找出泄漏管線或是泄漏點，并且采取相應的補救措施，確保管道不泄漏。管道泄漏量的另一種動態測試法，是為了滿足連續生產的企業的水平衡測試需求所展開的方式，其是讓企業總水表和所有分水表都處于運行狀態，經過2h的數用水累積之后，分別讀取總水表和各個分水表上的數值，所有分水表的變化數值要能夠等于總水表數值，若是不想等，則考慮分表本身的誤差以及管道的泄漏量情況[4]。②水平衡測試方法。企業生產性質不同、規模大小不同，其所采用的測試方式是不同的，所花費的時間也不同。當前從原理上講，無論采用何種測試方式，其都要在測試管道泄漏量基礎上，將測試計算結果與數理統計計算進行有效地結合，全面分析企業的水平衡。當前有一級平衡法、逐級平衡法和綜合平衡法。一級平衡法是完成對企業所有用水系統的瞬間測試，這種測試方式僅僅滿足對用水形式較為簡單，用水總量較為穩定的企業。逐級平衡測試法是完成對企業各個不同用水設施的用水情況的測試，該種測試方法的應用可以減少參與測試的人力資源，優化測試組織活動。綜合平衡測試法一般以直接冷卻水、間接冷卻水、生產用水、生活用水、補充用水、回用水為線索，按生產用水系統、輔助生產用水系統、附屬生產用水系統等用水單元進行平衡。水平衡測試涉及范圍廣、技術含量較高、知識豐富，是一個多層次、多視點的復雜系統的綜合平衡。

4 水平衡測試在企業中的使用

4.1 掌握企業用水的實際情況

通過梳理了企業水網布局、各類水設備設施的分布和運行狀況，還有水表的安裝，了解了企業生產用水技術、用水性質與用水點之間的定量關系[5]。同時還可以對企業的各個用水設施、在不同時空條件下的用水實際情況。如，在鋼鐵企業水平衡測試中，根據現場測試以及自有計算數據繪制出企業用水量的變化數據圖，通過測試分析x 鋼鐵廠總取水量達到4000m3/h，取水主要有市政供水、中水回用以及當地河流水源三中。根據既有的水平衡計算算法，推斷該剛忒企業的管道泄漏量為50m3/h。同時還完成對該鋼鐵廠的重復率用水、排放水、消耗水、供出水等的測試、計算出排放率、消耗率以及供出率。

4.2 企業節水潛力分析

在測試計算得到企業用水的基本水平參數，繼而需要完成對用水水平評價，展開企業節水潛力分析。首先是根據企業的水平衡測試數據分析得知，企業工業用水的重復利用率情況，通過對比企業所在行業的生產用水指標規定要求，得出該企業在用水管理、節水以及水環保方面所做出的努力。其次是基于企業用水數據信息和水平衡關系，按照相關地區和行業的節水要求，對企業用水的效率和效益等各項指標進行分析，以此來找出各個用水階段的節約用水的潛能，制定出具有可靠性的管理機制和工藝手段。

4.3 構建企業用水檔案

為企業開展現場測試之前，要從企業生產和用水情況調查這兩個方面來進行，并開展查詢和訪問，收集生產和使用水的有關統計數據，根據規范的要求開展歸檔和分類、分析，形成一套具有完整性、細致的圖、表，并對水平衡測試的數據、文字進行相應的記錄。

4.4 出現的問題以及節約用水的建議

經過水平衡測試和測試結果的評價分析，發現企業仍具有一定的節水潛力[6]。當前大多數企業水平衡測試數據結果都呈現出以下的問題：如，（1）企業在排放水的平衡管理中，存在著相關水處理設備不齊全的情況。（2）在工業生產對于水資源的重復利用率不夠高，存在采用超標準的補水處理，因此產生水資源利用率不高的情況。（3）還存在用水指標偏高的情況。在企業生產用水中，存在相關指標偏高的情況，這直接導致在企業水平衡測試中雖然指標系數是符合要求的，但是整體上還是存在水資源浪費的情況。基于上述普遍存在的問題，要求能夠采用相應的節水措施。因此對于對企業的工業用水的實際情況，由此對癥下藥提出以下幾點節水建議：（1）有關循環水系統的意見。根據工藝要求，對循環水供應系統的進出口管進行擴管，以此來增加水量。改造完成以后，生產過程中只需打開兩臺泵中的一臺，即可滿足冷卻循環用水的需要。此外，變頻調速技術可以用來控制和調節水壓和水量，讓電機以便在恒壓供水系統總是處于穩定和平衡狀態的操作。（2）蒸汽管道相關的建議。蒸汽供應系統的容量遠遠大于吸收的蒸汽量，造成系統中的蒸汽產生冷凝水并排出，因為凝結水設施布置在第一層的表后，站在企業的角度來講，無形之中提升了蒸汽的使用成本。策略：在蒸汽輸送的主要方向的一部分串聯，串聯的應用蒸汽管道不去除，可以添加一個閥門或添加法蘭盲板進行切斷，如果企業的產能得到了擴展，蒸汽的消耗則可以恢復使用。此外，還安裝了二級蒸汽流量計（渦街流量計）來詳細計算蒸汽用量。（3）對于蒸汽冷凝液再利用的建議。在測試過程中可以發現，一些設備應用蒸汽以后產生的凝結水沒有得到回收以及使用。建議：應該考慮排放蒸汽冷凝水的噴水冷卻裝置回收后，不僅重復利用，而且可以產生更多的蒸汽能量，同時可以減少使用或不使用軟水，這樣能夠有效降低使用自來水的成本效益。

4.5 節水評價指標的具體分析

水平衡測試結果分析的評價指標往往包含了企業產品的取水量、水重復利用率、冷卻水循環率、鍋爐水回用率、排水量、消耗水量等，在此其中，單位產品企業生產產品取水量，水重復利用率，冷卻水循環率和鍋爐冷凝水回用率表[7]。

單位產品取水量（V）：V=生產取水量/產量×100%

水重復利用率（Q）：Q=C/Y×100%=C/（Q+C）×100%

冷卻水循環率（R冷）：R冷=Vcr/Vct×100%

鍋爐水回用率（R凝）:R凝=C凝/Z×100%

式中：

Vcr——冷卻水循環使用的量；

Vct——冷卻水的總量，即為：循環水的總量以及補充水的總量之和；

C——重復利用水量；

Y——總用水量；

C凝——蒸汽冷凝水回用水量；

Z——鍋爐蒸汽發氣量。

可以說，在企業的實際生產用水中，這些水平衡測試指標能夠為工業節水提供更加直接有效地節水支持。

5 結論

企業水平衡測試是企業節水的基礎和切實可行的策略。掌握大量城市或地區的基礎使用水數據，對各地用水基數不明確、重點不清晰、發展方向模糊的現狀進行分析。它可以使各級政府和主管單位制定更加科學、合理的節約用水規劃、用水量預測和用水配額，并且還能根據區域狀況具有針對性的制定用水規范和標準，以此來確定區域取用水的科學和高效。只有以節約用水為目的進行水平衡測試，才能發現企業生產用水過程中存在的問題，并使用必需的策略來強化用水的管理，達到節約用水的目的。