自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能中的應(yīng)用

范琰

【摘要】水資源緊缺是目前世界各國(guó)在進(jìn)行工業(yè)化發(fā)展的過(guò)程中所面臨的重大問(wèn)題之一，在大量的工業(yè)生產(chǎn)中，水資源的消耗不僅給國(guó)家能源帶來(lái)的了浪費(fèi)，與此同時(shí)還增加了企業(yè)在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)的用水成本。自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的合理利用，將會(huì)從根本上解決這一水資源消耗問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制技術(shù)；工業(yè)用水；節(jié)水節(jié)能

自動(dòng)控制技術(shù)是在20世紀(jì)中發(fā)展的最快、給人類(lèi)生產(chǎn)生活帶來(lái)影響最多的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，而在21世紀(jì)的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，自動(dòng)控制技術(shù)也是最重要的技術(shù)之一。自動(dòng)控制技術(shù)從字面意義上來(lái)講就是通過(guò)電子機(jī)械、儀器儀表、計(jì)算機(jī)以及其他自動(dòng)化裝置來(lái)代替生產(chǎn)中的各種人工的手動(dòng)化操作，相較于人工手動(dòng)化操作來(lái)講，自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用更為快捷、可靠，并且具備一定的準(zhǔn)確性。本文通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行分析，總結(jié)出了在工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能的相關(guān)應(yīng)用性能及為工業(yè)用水帶來(lái)的節(jié)水節(jié)能效果。

1、自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能的應(yīng)用概述

通常來(lái)講，工業(yè)用水的節(jié)水節(jié)能通?？梢苑譃樯a(chǎn)管理性和自動(dòng)控制技術(shù)性?xún)深?lèi)。其中自動(dòng)控制技術(shù)性的節(jié)水節(jié)能措施包括在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)循環(huán)用水系統(tǒng)進(jìn)行建立和完善，以及對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)工藝和用水工藝進(jìn)行改革[1]。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中建立完善的循環(huán)用水系統(tǒng)可以從根本上提高工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中工業(yè)用水的重復(fù)使用率，而工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所用水的重復(fù)率越高，越能降低工業(yè)生產(chǎn)的用水量和水消耗程度。與此同時(shí)該做法還能在極大程度上降低工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的污水排放數(shù)量，減少工業(yè)污水排放對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，繼而從根本上減緩工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的水資源供給壓力。而通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)生產(chǎn)工藝以及用水工藝進(jìn)行改革，其中重要的技術(shù)手段包括在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中采取省水新型工藝、選用無(wú)污染或少污染的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)以及推廣新型節(jié)水器具[2]。

以吉林省長(zhǎng)春市綠園區(qū)汽車(chē)制造廠(chǎng)為例，在沒(méi)有將自動(dòng)控制技術(shù)融入工廠(chǎng)用水之前，該汽車(chē)制造廠(chǎng)每天用于廠(chǎng)內(nèi)清洗的用水大概在20噸以上，而且大量的洗刷污水的排除對(duì)周?chē)沫h(huán)境也造成了一定的污染。但在使用了一系列相關(guān)的水資源自動(dòng)控制系統(tǒng)之后，該汽車(chē)制造工廠(chǎng)每日的用水量得到了大大的降低，每天都能控制在12噸左右。目前在我國(guó)常用的工業(yè)用水節(jié)水自動(dòng)控制技術(shù)包括自動(dòng)控制重復(fù)用水技術(shù)、自動(dòng)控制洗滌節(jié)水技術(shù)以及自動(dòng)控制冷卻節(jié)水技術(shù)。上面所提到的吉林省長(zhǎng)春市綠園區(qū)汽車(chē)制造廠(chǎng)就是將這三種技術(shù)進(jìn)行結(jié)合而達(dá)到最終的節(jié)水效果。自動(dòng)控制重復(fù)用水技術(shù)可以使工業(yè)用水得到重復(fù)使用，用自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)特性發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)外排污水回用以及“零排放”技術(shù)。該技術(shù)可以通過(guò)對(duì)企業(yè)污水進(jìn)行處理后將其還原進(jìn)行再利用，尤其是在供水困難的相關(guān)地區(qū)更應(yīng)使用該種自動(dòng)化控制技術(shù)，繼而完成對(duì)企業(yè)用水的節(jié)水節(jié)能。而自動(dòng)控制冷卻節(jié)水技術(shù)則是利用自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)蒸汽冷凝后的水回收再利用技術(shù)，采用自動(dòng)化的技術(shù)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的蒸汽冷凝水回收網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，建立以閉環(huán)控制技術(shù)為主的筆試回收系統(tǒng)。在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)蒸汽泠凝水回收設(shè)備裝置進(jìn)行大面積的使用，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)漏氣率小、背壓度大的自動(dòng)控制節(jié)水型疏水器進(jìn)行推廣。與此同時(shí)，還應(yīng)通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中蒸汽冷凝除鐵、除油技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

2、自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能中的應(yīng)用分析

2.1自動(dòng)控制冷卻節(jié)水技術(shù)應(yīng)用分析。在對(duì)工業(yè)用水進(jìn)行節(jié)水節(jié)能的控制過(guò)程中，采用自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行高效的冷卻節(jié)水是最為重要的環(huán)節(jié)。首先，應(yīng)將自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)原理應(yīng)用到高效的工業(yè)用水換熱設(shè)備當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)用水換熱設(shè)備中換熱器以及其換熱流程的優(yōu)化，繼而是工業(yè)生產(chǎn)用水中的自動(dòng)化物料換熱節(jié)水技術(shù)得到推廣[3]。其次，利用自動(dòng)控制技術(shù)生產(chǎn)出高效環(huán)保節(jié)能型工業(yè)生產(chǎn)用水冷卻塔以及相應(yīng)的冷卻器具，使得循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，淘汰以往的用于工業(yè)生產(chǎn)用水冷卻的人工操作的冷卻池、冷水池以及冷卻器具，將自動(dòng)化的高效旁濾器應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)用水的冷卻環(huán)節(jié)當(dāng)中。最后，利用相關(guān)的自動(dòng)控制技術(shù)，建立起一套高效的循環(huán)冷卻水處理技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)用水的敞開(kāi)式循環(huán)間接冷卻水系統(tǒng)中融入自動(dòng)化技術(shù)，使得其的水處理運(yùn)行技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化工作以及濃縮倍數(shù)>4的相關(guān)水處理環(huán)節(jié)，用自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)限制高磷鋅水在工業(yè)生產(chǎn)用水的冷卻環(huán)節(jié)當(dāng)中的使用，繼而從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)用水的節(jié)水和節(jié)能。自動(dòng)控制冷卻節(jié)水不僅能夠?yàn)楣I(yè)企業(yè)提供充足的用水，也能夠降低其成本支出，與我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)相吻合，因此，針對(duì)自動(dòng)控制冷卻節(jié)水技術(shù)在工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能中的系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用對(duì)推動(dòng)我國(guó)工業(yè)發(fā)展至關(guān)重要[4]。本文所討論的自動(dòng)控制冷卻節(jié)水技術(shù)其應(yīng)用流程如圖1所示。

首先，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溫度及雜質(zhì)較高的冷卻水經(jīng)過(guò)給水管道的引導(dǎo)，流向了制冷器，本次研究中所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制冷卻節(jié)水系統(tǒng)制冷設(shè)備采用石墨制冷器，其好處為工業(yè)循環(huán)冷卻水在經(jīng)過(guò)該處理器冷卻過(guò)程中能夠?qū)⒋罅抗I(yè)雜質(zhì)從冷卻水中分離出來(lái)，提高了冷卻水質(zhì)量。同時(shí)高效的制冷設(shè)備也可以實(shí)現(xiàn)快速降溫，從而實(shí)現(xiàn)初步降溫的目的。此過(guò)程中需要保證工業(yè)生產(chǎn)中冷卻水量供給充足，以最大化發(fā)揮制冷器的作用，提高工業(yè)用水降溫相率，為后續(xù)水處理工作提供幫助[5]。其次，經(jīng)過(guò)初步冷卻的工業(yè)冷卻水需要采用電導(dǎo)率檢測(cè)儀來(lái)實(shí)施檢測(cè)，以確保電廠(chǎng)鍋爐給水和蒸汽冷凝水等高純水電阻率的在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)。同時(shí)也可以將檢測(cè)結(jié)果傳輸給廢酸水中和站，從而制定下一階段的冷卻水處理工作。此階段自動(dòng)控制冷卻節(jié)水技術(shù)主要是對(duì)已經(jīng)冷卻的冷卻水實(shí)施雜質(zhì)監(jiān)督，從冷卻水質(zhì)中分析水中所包含雜志、顆粒物、溫度等數(shù)據(jù)資料，如果工業(yè)用水經(jīng)處理后無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)需求而需要向外界排放，則可以將工業(yè)給水對(duì)環(huán)境的影響及損害降到最低，有力的推動(dòng)了環(huán)保工作開(kāi)展，為我國(guó)水資源可持續(xù)利用提供了較為科學(xué)的使用方法。如果工業(yè)用水經(jīng)電導(dǎo)率檢測(cè)儀檢測(cè)后相關(guān)指標(biāo)符合循環(huán)冷卻處理要求，那么將通過(guò)給水管道將冷卻水傳導(dǎo)至廢酸水中和站，以便實(shí)施接下來(lái)的循環(huán)水去除雜質(zhì)等工作[6]。

第三，廢酸水中和站循環(huán)冷卻水處理。目前，我國(guó)工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能工作中循環(huán)冷卻水水質(zhì)管理和加藥管理主要采取人工作業(yè)方式，對(duì)工作人員數(shù)量及工作效率依賴(lài)性較高，在工業(yè)循環(huán)冷卻水處理過(guò)程中需要耗費(fèi)大量的人力物力來(lái)進(jìn)行操作，而且還存在著操作強(qiáng)度高，水質(zhì)波動(dòng)大，加藥滯后，容易過(guò)量和不足等影響水處理效果和運(yùn)行費(fèi)用等不利因素。不僅降低了整個(gè)工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能工作效率，也在一定程度上影響了工業(yè)循環(huán)冷卻水的處理質(zhì)量，造成節(jié)水節(jié)能工作沒(méi)有取得理想的效果，經(jīng)濟(jì)成本支出較高。根據(jù)現(xiàn)有工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能工作發(fā)展情況分析可知，我國(guó)冷卻水處理技術(shù)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家差距并不是很大，經(jīng)過(guò)二十多年的開(kāi)發(fā)、研究和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的藥劑已經(jīng)能夠滿(mǎn)足工業(yè)循環(huán)冷卻水處理需求，同時(shí)與國(guó)際水平相比，具有較高的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。并且，適時(shí)地開(kāi)發(fā)系列自動(dòng)控制系統(tǒng)和裝置，實(shí)現(xiàn)水處理運(yùn)行控制的智能化、自動(dòng)化，是當(dāng)前我們急需解決的問(wèn)題。本文研究中充分利用現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備，將工業(yè)循環(huán)冷卻水從源頭開(kāi)始，直到回水返回給工業(yè)生產(chǎn)，整個(gè)過(guò)程均處在自動(dòng)控制冷卻節(jié)水系統(tǒng)監(jiān)控之中，經(jīng)過(guò)自動(dòng)加藥處理后工業(yè)循環(huán)冷卻水實(shí)現(xiàn)了總堿+總硬（CaCO3計(jì)）控制1600ppm，濃縮倍數(shù)≥5，碳鋼腐蝕率≤0.075mm/a，污垢熱阻≤2.5×10-4m2〃k/w，異氧菌數(shù)<5×105個(gè)/ml的主體目標(biāo)[7]。最后，經(jīng)過(guò)給水管道將已經(jīng)冷卻處理完畢的工業(yè)循環(huán)冷卻水重新回流給工業(yè)企業(yè)，用于工業(yè)企業(yè)再次生產(chǎn)。

2.2自動(dòng)控制重復(fù)用水技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)用水過(guò)程中，大力推廣和發(fā)展自動(dòng)控制重復(fù)用水技術(shù)，可以有效提高工業(yè)用水的重復(fù)使用效率，繼而達(dá)到工業(yè)用水節(jié)水節(jié)能的目的。首先，應(yīng)利用自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)理論建立起自動(dòng)化的工業(yè)循環(huán)用水系統(tǒng)、工業(yè)串聯(lián)用水系統(tǒng)以及工業(yè)回用水系統(tǒng)，大力推進(jìn)企業(yè)對(duì)于其自身用水網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)，對(duì)已有的企業(yè)用水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)自動(dòng)化的控制技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的用水網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)進(jìn)行改建、擴(kuò)建和新建。其次，還應(yīng)利用自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)蒸汽冷凝后的水回收再利用技術(shù)。采用自動(dòng)化的技術(shù)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的蒸汽冷凝水回收網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，建立以閉環(huán)控制技術(shù)為主的筆試回收系統(tǒng)。在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)蒸汽泠凝水回收設(shè)備裝置進(jìn)行大面積的使用，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)漏氣率小、背壓度大的自動(dòng)控制節(jié)水型疏水器進(jìn)行推廣。與此同時(shí)，還應(yīng)通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中蒸汽冷凝除鐵、除油技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。最后，利用自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)特性發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)外排污水回用以及“零排放”技術(shù)。該技術(shù)可以通過(guò)對(duì)企業(yè)污水進(jìn)行處理后將其還原進(jìn)行再利用，尤其是在供水困難的相關(guān)地區(qū)更應(yīng)使用該種自動(dòng)化控制技術(shù)，繼而完成對(duì)企業(yè)用水的節(jié)水節(jié)能。具體的自動(dòng)控制重復(fù)用水技術(shù)流程圖如下。

結(jié)論

綜上所述，在我國(guó)目前的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工業(yè)用水浪費(fèi)情況日益明顯，這樣的狀況在給工業(yè)生產(chǎn)的用水成本帶來(lái)了一定負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也給國(guó)家的水資源造成了一定的浪費(fèi)。自動(dòng)控制技術(shù)是目前用于工業(yè)生產(chǎn)的主要技術(shù)之一，將其融入到對(duì)工業(yè)用水的節(jié)水節(jié)能當(dāng)中，可以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)用水節(jié)約程度，減少為工業(yè)用水供水設(shè)備的維修次數(shù)。

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