淺談煉油企業(yè)循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)與應(yīng)用

鞠晨希

摘 要：隨著石化行業(yè)不斷地發(fā)展進(jìn)步，加強(qiáng)對循環(huán)水系統(tǒng)的研究，提升節(jié)水能力是目前最重要的工作內(nèi)容。本文對現(xiàn)階段煉油企業(yè)循環(huán)水用水狀況進(jìn)行簡單分析，根據(jù)存在的循環(huán)水用水問題提出節(jié)水措施，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)際應(yīng)用到煉油企業(yè)中。全面降低煉油企業(yè)的用水量，節(jié)約水資源，降低煉油企業(yè)的成本支出，帶動整個煉油企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：循環(huán)水系統(tǒng)；污水回用；節(jié)水措施

中圖分類號：TQ085 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量直接影響著煉油企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備裝置的質(zhì)量和設(shè)備整體安全穩(wěn)定運(yùn)行。國家的石油化工行業(yè)不斷發(fā)展進(jìn)步的同時，也給國家供水系統(tǒng)帶來一定的壓力，煉油企業(yè)應(yīng)該全面開展節(jié)水措施，并且對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化，降低煉油過程中所需要的能耗以及減少循環(huán)水的用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗，帶動企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的根本目的。

1 煉油企業(yè)循環(huán)水用水現(xiàn)狀

現(xiàn)階段煉油企業(yè)使用的循環(huán)水系統(tǒng)大多數(shù)為敞開式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)所需要的補(bǔ)充水量較多，其中煉油企業(yè)在管理方面的缺失和不重視、循環(huán)水系統(tǒng)的泄露都是造成煉油企業(yè)的水能消耗過多的原因。但是，國家的水資源較為稀缺，對節(jié)能減耗、節(jié)水環(huán)保、產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求逐漸提高，煉油產(chǎn)業(yè)作為國家石油化工的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，必須加強(qiáng)對循環(huán)水系統(tǒng)的研究和管理，將降低循環(huán)水系統(tǒng)水量作為重點(diǎn)工作進(jìn)行研究，全面降低煉油企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)所需要的補(bǔ)充水量。而優(yōu)化循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是解決用水量的核心問題，煉油企業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)是由冷卻塔、泵以及其他裝置工藝零件組成，其中循環(huán)水的用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)直接影響著整個裝置循環(huán)水以及補(bǔ)充水的用量，通過制定相應(yīng)的節(jié)水措施以及全面完善涌水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型，從根本上減小循環(huán)水的用量，提出最佳循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2 煉油企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水措施

通過煉油企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，首先要全面降低循環(huán)水系統(tǒng)的泄漏率，因?yàn)橄到y(tǒng)中管網(wǎng)泄露是造成循環(huán)水系統(tǒng)需要大量補(bǔ)給水量的根本原因之一。某煉油企業(yè)安排了相關(guān)技術(shù)人員對系統(tǒng)圖中的管網(wǎng)定期進(jìn)行檢查、修補(bǔ)，做到發(fā)現(xiàn)問題及時修補(bǔ)，及時預(yù)防，對系統(tǒng)的泄漏率進(jìn)行控制。此外，系統(tǒng)中的風(fēng)冷塔造成的風(fēng)吹損失也提高了循環(huán)水系統(tǒng)的用水量，某煉油企業(yè)對循環(huán)水所使用的風(fēng)冷塔進(jìn)行全面的改造，將塔身和其中的材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，繼而提高風(fēng)冷塔的淋水密度，并且加設(shè)收水器對出口中攜帶出來的水滴進(jìn)行回收處理。通過完善風(fēng)冷塔的系統(tǒng)消耗，全面降低風(fēng)吹損失系統(tǒng)。煉油企業(yè)想要全面開展節(jié)水工作，除了要做到上述兩個方面外，還要針對旁濾系統(tǒng)進(jìn)行控制。

以某煉油企業(yè)為例，該企業(yè)更換了傳統(tǒng)的旁濾系統(tǒng)，全面引進(jìn)了新型的流沙過濾系統(tǒng)，進(jìn)一步降低反水洗耗，讓旁濾系統(tǒng)能夠更好地適應(yīng)循環(huán)水系統(tǒng)，保證水質(zhì)水量的前提下，提高循環(huán)水系統(tǒng)的工作效率。針對污水回用的處理也不能夠忽視，將污水進(jìn)行凈化處理用再次利用，能夠從根本上達(dá)到循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)水的目的，經(jīng)過試驗(yàn)后，將污水處理后，會用作為系統(tǒng)補(bǔ)充水，最大程度地降低了循環(huán)水系統(tǒng)的用水量，可以真正實(shí)際應(yīng)用到循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)水工作中。但是這些節(jié)水措施，都是對循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行控制，想要從根本上達(dá)到煉油企業(yè)節(jié)能減耗的目的，就要全面優(yōu)化煉油企業(yè)循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上再通過強(qiáng)化管理，提升技術(shù)能力等多種手段進(jìn)行綜合治理，降低循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水量，實(shí)現(xiàn)煉油企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定節(jié)能的運(yùn)行。

3 煉油企業(yè)循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模型

3.1 循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)置

煉油企業(yè)中水循環(huán)系統(tǒng)所需要的水冷器中的冷卻水來自于冷卻塔，也可以是其他水冷器升溫后提供的冷卻水，而水冷器升溫后的冷卻水可以直接排放到冷卻塔中，也可以排放到其他的水冷器中，因此而形成了循環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)的水循環(huán)原理，在進(jìn)行循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化之前，需要對循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計。只有在充分設(shè)計了循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，對模型進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計。煉油企業(yè)的技術(shù)人員在建立循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)的超結(jié)構(gòu)時，要對用水網(wǎng)絡(luò)中涉及的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，通過相應(yīng)的算法，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將數(shù)學(xué)方法全面引入到模式優(yōu)化的過程中，通過描述將結(jié)構(gòu)中的設(shè)備作為函數(shù)，設(shè)置相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)和對整個結(jié)構(gòu)的約束條件進(jìn)行設(shè)計。約束條件中需要全面包括結(jié)構(gòu)中的物質(zhì)和能量，通過對物質(zhì)和能量進(jìn)行限制，繼而建立相應(yīng)的連接，為模型計算出最為準(zhǔn)確的供水路線和供水量。超結(jié)構(gòu)設(shè)計和普通的優(yōu)化設(shè)計不同，通過直接添加約束條件和改變目標(biāo)函數(shù)，利用數(shù)學(xué)方式最為直接獲得超結(jié)構(gòu)用水網(wǎng)絡(luò)，繼而在循環(huán)用水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中直接建立起從水源到水井之間的鏈接。

3.2 循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化模式設(shè)計

根據(jù)循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)超結(jié)構(gòu)建立的原理，將最大程度地減少循環(huán)水用量最為根本目標(biāo)，進(jìn)行模型優(yōu)化。除此之外，設(shè)計過程中全面考慮水流量、系統(tǒng)熱量以及水冷器溫度、溫差等影響循環(huán)水用水系統(tǒng)的因素，并且結(jié)合煉油企業(yè)的設(shè)備安置現(xiàn)場的實(shí)際條件，建立出相應(yīng)的循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而通過計算得出最優(yōu)的循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。將需要考慮的因素作為約束條件，形成函數(shù)公式，而現(xiàn)場為實(shí)際條件根據(jù)季節(jié)不同，要求也不同，在夏季開工時，即是全部打開部分水冷器，也不能夠滿足整個系統(tǒng)的換熱負(fù)荷。因此在現(xiàn)場條件中，除了要考慮外部溫度環(huán)境，也要綜合考慮水冷器的具體能力，想要進(jìn)一步優(yōu)化用水網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，還可以對系統(tǒng)中的水冷器所需要循環(huán)水的水量進(jìn)行設(shè)置，對上述條件形成的函數(shù)模型進(jìn)行綜合求解，既能夠得出循環(huán)水冷卻水量最小，且結(jié)構(gòu)簡單的冷卻水網(wǎng)絡(luò)。

3.3 循環(huán)水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)際應(yīng)用

為了驗(yàn)證優(yōu)化模型對循環(huán)水所需要水量的控制情況，以某煉油企業(yè)為例，收集該企業(yè)在循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前后的水量變化進(jìn)行細(xì)致觀察，繼而得出網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的實(shí)際效果。該企業(yè)在優(yōu)化前循環(huán)水系統(tǒng)中使用了10臺水冷器，采用并聯(lián)方式進(jìn)行連接，在10臺水冷器實(shí)際應(yīng)用的過程中，兩臺水冷器的回水溫度較高，不適合和其他水冷器進(jìn)行循環(huán)供水，因此這兩臺水冷器采用新鮮的循環(huán)水進(jìn)行換熱處理，在循環(huán)過程中產(chǎn)生的間歇性的消耗循環(huán)水情況，進(jìn)一步增加新鮮循環(huán)水的需求量。在對該煉油企進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化后，該企業(yè)的循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)每個小時的用水量得到了最大程度的下降，進(jìn)行計算后，得出在應(yīng)用優(yōu)化后的用水網(wǎng)絡(luò)，為該煉油企業(yè)節(jié)約了近40萬的水費(fèi)。除了該煉油企業(yè)，其他煉油企業(yè)在應(yīng)用了優(yōu)化后的循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)后，經(jīng)過對比計算，每小時節(jié)約了150萬噸的循環(huán)水，為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果，因此煉油產(chǎn)業(yè)全面優(yōu)化循環(huán)水用水網(wǎng)絡(luò)，是解決循環(huán)水用水量過大的根本措施。

結(jié)語

綜上所述，通過針對煉油企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)中的能耗過大、運(yùn)營成本較高等問題，綜合考慮循環(huán)水系統(tǒng)中的多項因素，在現(xiàn)有的循環(huán)水系統(tǒng)之上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，提升煉油企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的技術(shù)和應(yīng)有，提升煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果，并且降低企業(yè)需要支付的稅費(fèi)，保證循環(huán)水系統(tǒng)的穩(wěn)定節(jié)能的同時，也提高了煉油企業(yè)整體的工作效率，獲得全面的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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