化工企業(yè)水平衡測試節(jié)水技術(shù)研究

【摘要】化工企業(yè)具有工藝復(fù)雜、產(chǎn)品種類繁多、用水量大的特點(diǎn)，水在化工產(chǎn)品生產(chǎn)中既作原料又作介質(zhì)，是節(jié)能減排重點(diǎn)行業(yè)。結(jié)合水平衡測試過程，分析化工企業(yè)水平衡測試中節(jié)水的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】化工企業(yè)；水平衡測試；節(jié)水技術(shù)研究

1、前言

大型化工企業(yè)既是用水大戶，也是污水排放大戶，同時(shí)也是潛在的節(jié)水最有挖掘潛力的重點(diǎn)行業(yè)。水平衡測試是化工企業(yè)提升用水管理水平、挖掘節(jié)水節(jié)能潛力的一種有效技術(shù)手段和方式。通過對化工企業(yè)全方位的跟蹤測試，才能從千差萬別的用水工況中理順用水關(guān)系，發(fā)現(xiàn)問題，一切以數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行綜合性分析，提出具有建設(shè)性的改進(jìn)建議和節(jié)水方案。

2、測試過程中重點(diǎn)

“水”不僅是化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中必備的主要輔助原料，也是使用面最為廣泛的冷卻水源，同時(shí)也是化工生產(chǎn)中保障安全必不可少的資源之一。

在水平衡測試過程中應(yīng)注意的重點(diǎn)：

（1）產(chǎn)品的工藝路線及其特性

由于化工行業(yè)門類眾多，生產(chǎn)中的產(chǎn)品類別、工藝路線、生產(chǎn)設(shè)備等方面的差異很大，故而在化工生產(chǎn)過程中的取用水量變化很大，產(chǎn)出廢水中所含的有害物質(zhì)更是種類繁多，污水處理的工藝復(fù)雜、難度大、成本高。水平衡測試中這方面應(yīng)作為重點(diǎn)去詳細(xì)了解，弄清楚后再結(jié)合諸多內(nèi)外部的主客觀因素進(jìn)行測試，這樣才能做到心中有數(shù)，給測試單位一個(gè)比較恰當(dāng)?shù)亩ㄎ弧?/p>

（2）用水單元劃分

根據(jù)化工企業(yè)在取用水過程中，各工藝之間上下游流轉(zhuǎn)關(guān)系，互相交叉的平行關(guān)系，再結(jié)合現(xiàn)場具體情況，制定較為合理和利于實(shí)施的測試方案。針對車間、工序、工藝產(chǎn)品等之間的關(guān)系進(jìn)行合理分解，形成各個(gè)相對獨(dú)立但相互之間又有銜接的用水單元分別進(jìn)行測試，在循序漸進(jìn)中進(jìn)行整體組合，由點(diǎn)到面分步逐級平衡。

3、主要測試方法

（1）準(zhǔn)備階段

主要內(nèi)容為制定測試方法、程序和次數(shù)及所測項(xiàng)目的布設(shè)。針對現(xiàn)場不同條件，采用相對應(yīng)的測試方法以及安全措施和進(jìn)度等；

（2）測試階段

測試時(shí)對所測的用水點(diǎn)的用水工況掌握要準(zhǔn)確，如：水的來源、種類、溫度、壓力，退水的方式和去向?？傊闆r摸透徹，測出的數(shù)據(jù)可信度就高，對水平衡測試有積極意義，反之?dāng)?shù)據(jù)和實(shí)際工況的誤差大，易引起誤導(dǎo)。

測試工況的選擇應(yīng)在正常運(yùn)行周期并貫穿生產(chǎn)全過程，這樣才具有代表性，真實(shí)地反映該測點(diǎn)的用水工況及水平。

4、實(shí)例剖析

南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司是農(nóng)藥生產(chǎn)行業(yè)骨干上市企業(yè)，占地面積1710畝，總資產(chǎn)32億元，年銷售收入超過30億元。公司已建成五爐三機(jī)熱電、16萬噸/年離子膜燒堿、3萬噸/年甘氨酸草甘膦、4萬噸/年IDAN法草甘膦、5000噸/年敵百蟲、2000噸/年酰胺類除草劑、1.5萬噸/年敵敵畏及配套中間體，另有阻燃劑、苯基胍、稀啶蟲胺等生產(chǎn)裝置及2.5萬m3/d生化水處理裝置、焚燒爐、氨氮吹脫、生化尾水除磷等配套工程，有自備日供水5萬m3的水廠及1.5萬噸級自備碼頭。江山公司的農(nóng)藥涵蓋除草劑、殺蟲劑、殺菌劑三個(gè)門類，其農(nóng)藥產(chǎn)品居全國前五位，屬大型化工類企業(yè)。

經(jīng)測，該公司日均總用水量為1068754m3/d，其中：取水量27040m3/d，重復(fù)利用水量1041714m3/d。重復(fù)利用率97.47%，冷卻水循環(huán)率98.89%，工藝水回用率95.26%，蒸汽冷凝水回用率73.91%，具體用水工藝見圖3-1。

從上述數(shù)據(jù)反映出該企業(yè)日常用水管理工作很到位，各類指標(biāo)均處于行業(yè)中上游水平。

針對該公司產(chǎn)品多、用水量大的特點(diǎn)，在測試過程中采取了以下方式：

（1）用水單元劃分

根據(jù)廠區(qū)的生產(chǎn)布局，首先將農(nóng)一分廠、農(nóng)二分廠、農(nóng)三分廠和三廢處理等作為東片區(qū)域，將氯堿分廠、熱電分廠及原水處理、除鹽水制取等作為西片區(qū)域。在大框架確定后，再根據(jù)片區(qū)內(nèi)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝流程，以分廠為單位，各工序、工藝線為測試單元進(jìn)一步細(xì)化。

針對分廠之間的工藝、物料、排水等有互串的現(xiàn)象，在劃分單元之后，再將雖屬農(nóng)一分廠，實(shí)為農(nóng)一分廠和農(nóng)二分廠合用的制冷系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、蒸汽降溫減壓系統(tǒng)等單獨(dú)為單元進(jìn)行平衡處理。

測試單元的劃分是以樹型干支定位法進(jìn)行的，理順了總部、分廠到工序、工藝之間各自的上、下級流轉(zhuǎn)關(guān)系，各分廠之間的相互交叉關(guān)系及工藝、工序之間的重復(fù)交叉關(guān)系。使它們在測試過程中既是相對獨(dú)立的單元，又是緊密聯(lián)系、相互印證的裙帶關(guān)系。作為一個(gè)大型的化工類企業(yè)，唯有從基層單元的基礎(chǔ)設(shè)備的用水測試開始，層層分解，單元之間層與面有機(jī)結(jié)合，以正平衡分解，反平衡測試，梯級推進(jìn)。從下至上、以點(diǎn)帶面進(jìn)行測試及數(shù)據(jù)的分步匯集直至成冊，這樣由點(diǎn)到面分步推進(jìn)的測試方式不易產(chǎn)生漏測、錯測或重復(fù)測的現(xiàn)象，使所測數(shù)據(jù)層次分明，相互之間關(guān)系清晰，有利于數(shù)據(jù)的平衡和匯總。

（2）測試方法的選擇

在水平衡實(shí)測過程中，根據(jù)不同的用水方式及具體工況常用的測試方法有：水表法、流量計(jì)法、儀表儀器法、水泵法、定額法、容積法、容器法、流速法、漂流法、計(jì)算法、推導(dǎo)法、估算法等等。

（3）在測試方式上遵循的原則：

①在不影響所測設(shè)備裝置的正常運(yùn)行和保證測試人員及設(shè)備安全的前提條件下進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測。

②了解所測測點(diǎn)的用水方式、運(yùn)行時(shí)間、取用水源種類、用途，弄清楚水源的來龍去脈，使用中的工況情況，有無排放、散失及使用過程中的水量、水溫、水質(zhì)的變化情況等。

③流量計(jì)在測試安裝前應(yīng)摸清楚所測管道的材質(zhì)、管徑、實(shí)際壁厚和輸送水源的種類、溫度情況，選擇水流相對穩(wěn)定的管段，避免因水流中夾帶氣相或伴有喘流、渦流等情況，易引發(fā)測試數(shù)據(jù)的失真。

④對作為物料反應(yīng)周期為循環(huán)時(shí)段的用水設(shè)備，自始至終跟蹤整個(gè)反應(yīng)周期的工藝流程進(jìn)行測試，以了解該反應(yīng)周期用水工況的水量變化和同時(shí)段的產(chǎn)能情況，避免以短時(shí)段的瞬時(shí)數(shù)據(jù)或某一反應(yīng)過程的量值進(jìn)行盲目推斷，影響到反應(yīng)周期全過程的用水真實(shí)性，失去了測試的意義。

⑤對間斷性用水工藝設(shè)備，應(yīng)多加觀察和了解間斷性用水的原因、規(guī)律和用水時(shí)間等。有條件的情況下，應(yīng)長時(shí)間進(jìn)行跟蹤測試，求其平均值。

⑥對同一設(shè)備或工藝在取用多種水源時(shí)應(yīng)分水種進(jìn)行單獨(dú)測試，并理順各水源的來源、去向和水源對該設(shè)備或工藝運(yùn)行過程中的作用、使用過程中輸入和輸出之間的關(guān)系、水源發(fā)生質(zhì)變或相變的變更性質(zhì)等。唯有了解清楚，才能對各所測用水?dāng)?shù)據(jù)有一個(gè)合理的交代，對上下游工藝流程起到承上啟下的作用，使“水”在流轉(zhuǎn)過程的量、質(zhì)、溫變化過程層次分明、量化準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)詳實(shí)，有利于水的三維平衡計(jì)算，挖掘節(jié)水、節(jié)能方面的潛在能量。

⑦對于24小時(shí)連續(xù)性正常用水的工況和設(shè)備裝置，可根據(jù)不同的輸供水管道口徑、材質(zhì)、水源種類、水溫、水壓、水質(zhì)等情況，采用流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場跟蹤測試即可。測試時(shí)間視測出水量的瞬時(shí)流量變化值的穩(wěn)定狀況而決定測試時(shí)間的長短。

⑧對企業(yè)已配置水表、流量計(jì)等計(jì)量器具的，應(yīng)定時(shí)定點(diǎn)進(jìn)行抄表并進(jìn)行數(shù)據(jù)認(rèn)定，同時(shí)在工作條件許可的情況下應(yīng)對已配置的表計(jì)輔之抽測，以此來校檢該表計(jì)的計(jì)量精度。在兩種測試方法所累計(jì)的數(shù)值誤差率在計(jì)量表計(jì)允許范圍內(nèi)即該表計(jì)的數(shù)據(jù)可采用，如誤差率超過允許誤差范圍內(nèi)，首先檢查校檢過程中的準(zhǔn)確性后再來判斷企業(yè)所裝表計(jì)的完好情況，并告知企業(yè)進(jìn)行更換或維修，待恢復(fù)正常后才能采集。

⑨對已經(jīng)校檢并認(rèn)可的計(jì)量表計(jì)的計(jì)量數(shù)值，如是單一輸送可直接采用，如該計(jì)量表計(jì)下掛多處用水點(diǎn)或跨工藝、工序和車間時(shí)，應(yīng)對下掛的各用水點(diǎn)分別進(jìn)行測試，以反平衡的方式來推算，印證該計(jì)量表計(jì)所轄計(jì)量范圍和下掛用水點(diǎn)之間的水量平衡狀態(tài)是否符合水平衡測試通則的有關(guān)規(guī)定（≤5%），并應(yīng)詳細(xì)了解所轄地、用水設(shè)備的稱謂等，從而理順其上下游關(guān)系及用水網(wǎng)絡(luò)。

5、技術(shù)評價(jià)

通過對南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司的水平衡測試和用水?dāng)?shù)據(jù)的匯總分析，發(fā)現(xiàn)值得推廣的節(jié)水亮點(diǎn)和潛在的節(jié)水潛力。

（1）推廣的亮點(diǎn)

①農(nóng)一分廠蒸汽冷凝水的集中收集，分質(zhì)使用；

②農(nóng)二分廠蒸汽冷凝水的余熱利用和凝水分層次梯級優(yōu)化使用；

③農(nóng)二分廠工藝殘液中的余熱利用；

④農(nóng)三分廠根據(jù)天氣溫度和工藝條件，利用循環(huán)冷卻水替代溴化鋰制冷系統(tǒng)的冷媒水使用；

⑤氯堿分廠合成爐夾套熱水供鍋爐取用的節(jié)能工藝；

⑥熱電分廠利用冷渣機(jī)產(chǎn)出熱能來提升進(jìn)爐爐水溫度，達(dá)到節(jié)約燃煤為目的的余熱利用工藝。

以上種種工藝改進(jìn)都是圍繞節(jié)水、節(jié)電、節(jié)煤和減排為目的，也達(dá)到預(yù)期的效果。

（2）節(jié)水潛力

①熱電分廠廢水二級加壓站用水改造；

②農(nóng)三分廠針對工藝變化實(shí)施的節(jié)電改造；

③農(nóng)一分廠的凝水再次利用工藝改造；

④氯堿分廠的凝水余熱利用方面改造；

⑤農(nóng)二分廠泵機(jī)軸封水回收利用改造；

⑥原水處理中澄清濾液水回用改造；

⑦非常規(guī)水源（中水）的接收與利用；

⑧生活中的衛(wèi)生保潔用水的節(jié)水改造。

結(jié)語

總結(jié)多年水平衡測試的經(jīng)驗(yàn)和各種類型企業(yè)的實(shí)例，有充分的理由說明水平衡測試工作的開展是提升企業(yè)節(jié)約用水水平、開展節(jié)水技改的一種有效手段和方式。通過水平衡測試，既能使企業(yè)了解自身的優(yōu)勢和亮點(diǎn)，以利推廣，也使企業(yè)清楚自身存在的不足和可挖掘的潛力，以利通過節(jié)水節(jié)能方面的技術(shù)改造來完善工藝，推動企業(yè)節(jié)水、節(jié)能和減排工作提升一個(gè)新高度。

用水工況是隨著工藝的更新、工況的變化、設(shè)備的更替而改變的，是屬動態(tài)管理范疇，沒有最好，只有更好。節(jié)水節(jié)能工作永無止境，唯有持之以恒、永不止步，其節(jié)水工作才能領(lǐng)先于潮流。

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