淺析化工流程循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)的現(xiàn)狀

周江濤

(浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000 )

在化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用普遍，就該系統(tǒng)的實踐應(yīng)用來看，其整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性比較突出，而且涉及到的用戶和用水量比較大，所以該系統(tǒng)在應(yīng)用實踐中表現(xiàn)出高能耗問題。當(dāng)前我國正在積極踐行綠色經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略，要求實現(xiàn)生產(chǎn)過程的節(jié)能、綠色和環(huán)保，而傳統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)與具體的要求相悖，所以需要在綠色生產(chǎn)要求下對具體的技術(shù)應(yīng)用做改造[1]?？偟膩碇v，高耗能問題會影響到企業(yè)的生產(chǎn)效益，所以基于現(xiàn)階段的具體生產(chǎn)目標(biāo)和技術(shù)要求進(jìn)行循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能改造，這可以有效的改善現(xiàn)狀，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)能耗的降低和效益的提升。

1 傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用問題

對目前應(yīng)用的傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)做具體的分析發(fā)現(xiàn)其存在著比較突出的應(yīng)用問題，這些問題對于系統(tǒng)節(jié)能而言非常不利。以下是基于實踐總結(jié)的技術(shù)應(yīng)用問題。

1.1 系統(tǒng)終端高差偏大

對目前化工企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的具體使用做分析會發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)應(yīng)用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)循環(huán)水高程不足的情況，而這種情況的出現(xiàn)和系統(tǒng)的工藝設(shè)計有顯著的關(guān)系。就一般設(shè)計來講，隨著生產(chǎn)規(guī)模越來越大，循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)配合用水裝置，盡可能集中布置，在系統(tǒng)壓力選取時要滿足用戶用水壓力要求[2]。在生產(chǎn)實踐中，如果使用關(guān)小冷卻塔上塔閥門的做法會出現(xiàn)塔閥閥門憋壓的情況，為此水泵輸出揚程要強行提高，以至于輸配管網(wǎng)的壓力會始終保持在比較高的水平，而這種高壓力水平會造成大量浪費的情況。

1.2 管網(wǎng)水力不平衡

對傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)的水路設(shè)計具有比較明顯的復(fù)雜性，而且系統(tǒng)終端的要求是多樣的[3]。要求的差異和技術(shù)的功能差異會造成管網(wǎng)整體水力不均衡的情況。例如，系統(tǒng)在某些時段會進(jìn)行換熱器過流，此時就有可能存在換熱器欠流的情況，這種情況會導(dǎo)致系統(tǒng)當(dāng)中的循環(huán)水流量無法滿足有效的按需分配。這種情況對化工企業(yè)的具體生產(chǎn)而言是顯著的能源浪費。

1.2 泵站供給量持續(xù)調(diào)控能力不足

就循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運行過程分析來看，其會存在一定的工藝負(fù)荷，而且系統(tǒng)在使用中需要對環(huán)境溫度的變化情況做適應(yīng)[4]。在這種情況下，如果僅僅是進(jìn)行水泵開啟臺數(shù)的調(diào)節(jié)，不可能從根本上解決系統(tǒng)中連續(xù)循環(huán)供水水量的調(diào)控問題，所以會出現(xiàn)能耗過大，生產(chǎn)成本浪費的情況。在系統(tǒng)運行中，需要針對實踐做調(diào)節(jié)，這樣，系統(tǒng)的適應(yīng)性會更好，成本控制等也會更加顯著。

2 改造方案

在化工企業(yè)的生產(chǎn)實踐中，強調(diào)節(jié)能，控制成本是現(xiàn)階段的主要生產(chǎn)目標(biāo)，所以需要在實踐中對相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行改造，從而解決具體問題。實踐中的循環(huán)水能效優(yōu)化運行技術(shù)也被稱之為循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，該技術(shù)在傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的問題處理，并結(jié)合智能控制等技術(shù)實現(xiàn)了整體技術(shù)的優(yōu)化，以下是技術(shù)優(yōu)化的分析與討論。

2.1 基本原理

要在實踐中利用新技術(shù)實現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)化，需要對新技術(shù)優(yōu)化的具體原理進(jìn)行分析。循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)，英文縮寫是WECS，其是一種全新的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)綜合節(jié)能優(yōu)化運行技術(shù)，其遵循的基本原理是熱交換原理和流體力學(xué)原理[5]。在系統(tǒng)管網(wǎng)流體參數(shù)的基礎(chǔ)上，對閥門的開度以及水泵的具體運行參數(shù)等做智能監(jiān)測，其能夠有效的取代傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。對節(jié)能控制方法進(jìn)行具體的優(yōu)化，同時結(jié)合智慧能源、閥門、管網(wǎng)以及終端熱交換器等進(jìn)行控制的優(yōu)化，最終的控制效果會更理想。該技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的整體能效，從而實現(xiàn)化工企業(yè)綜合節(jié)能和智能控制兩個主要的目標(biāo)。該系統(tǒng)的運行可以滿足當(dāng)前化工企業(yè)生產(chǎn)控制的實際要求。

3 改造方案

在WECS技術(shù)基礎(chǔ)上針對化工企業(yè)流程中的傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能分析與改造，這于系統(tǒng)的節(jié)能效果提升有重要的作用，以下是具體的改造方案分析。

第一是改造方案的基本思路[6]。其思路主要涉及4點要素，分別是循環(huán)泵站、管網(wǎng)智慧閥門、終端冷卻設(shè)備和冷卻塔。(1)有效使用水泵水量和智慧閥門進(jìn)行控制優(yōu)化，在實踐中，將冷卻終端的溫度控制在所設(shè)定的可控區(qū)域范圍內(nèi)；(2)利用智慧閥門的打開對位置實現(xiàn)進(jìn)行智慧調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)配水平衡狀態(tài)的始終保持。在這步工作實施的過程中，需要阻尼降到最低的水平；(3)在線檢測冷卻水的溫度，同時強調(diào)冷卻塔智慧閥門和冷卻風(fēng)機的控制優(yōu)化，以使冷卻塔的冷卻效果達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)；(4)強調(diào)三項控制[7]。在三項控制實踐中，需要強調(diào)水泵組開機臺數(shù)和變頻控制優(yōu)化的一致性。在此4項工作都完成的同時對系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化效果進(jìn)行總結(jié)和分析，確定存在的問題并加以改善，綜合節(jié)能目標(biāo)的技術(shù)要求達(dá)標(biāo)效果會更突出。

第二是需要明確改造實踐中的技術(shù)利用。系統(tǒng)的具體改造中涉及較多的先進(jìn)技術(shù)，分析這些技術(shù)的應(yīng)用過程以及應(yīng)用步驟，對于技術(shù)應(yīng)用推廣和技術(shù)應(yīng)用專業(yè)性提升有積極的意義。技術(shù)利用主要涉及如下內(nèi)容：(1)對循環(huán)水管網(wǎng)系統(tǒng)和冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化與改造[8]。在技術(shù)改造的過程中需要強調(diào)WECS分支技術(shù)的合理、有效運用。例如，管網(wǎng)中的冷卻循環(huán)水量要進(jìn)行智能改變，這樣可以使支管所對應(yīng)的水流量在循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的需求基礎(chǔ)上進(jìn)行分配，這樣，系統(tǒng)在多變的工況下，動態(tài)水以及熱力兩項指標(biāo)能夠保持相對平衡，從而使系統(tǒng)的具體使用滿足管網(wǎng)輸配能耗最小的目的。此外，在實踐中結(jié)合上位機軟件對系統(tǒng)管網(wǎng)中各單元的熱量指標(biāo)進(jìn)行計算，實現(xiàn)換熱量輸配的全方面分析，這樣可以保證技術(shù)節(jié)能、行為節(jié)能和管理節(jié)能三個目標(biāo)的綜合實現(xiàn)。(2)強調(diào)泵閥一體智能變頻技術(shù)和終端溫控閥的優(yōu)化改造。就泵閥一體智能變頻技術(shù)和終端溫控泵閥優(yōu)化改造的具體實施來看，需要將多變量終端溫度控制解耦控制算法的內(nèi)容融入其中，來保證泵組實際運行參數(shù)滿足改造方案提出的各項工藝要求。在工作實施方面，需要利用智慧閥門對每個系統(tǒng)終端的冷卻設(shè)備進(jìn)行參數(shù)測量，特別是流量測定。在測量基礎(chǔ)上對其進(jìn)行分配和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)一體化控制目標(biāo)。在一體化控制之后，還需要以冷卻終端設(shè)備的實際變化情況為基本依據(jù)，同時結(jié)合具有先進(jìn)性的解耦控制算法對智慧閥門的常規(guī)運行與智能化做切換，從而提升控制效率。此外還需要引入泵閥一體化智能變頻技術(shù)，保證水泵機組輸入輸出功率平穩(wěn)。最后，利用冷卻溫度最優(yōu)控制算法進(jìn)行控制優(yōu)化，整體控制效果進(jìn)一步加強。(3)做差異性分析[9]。其主要的對象是循環(huán)水終端用戶高程，通過差異性分析達(dá)到循環(huán)水系統(tǒng)壓力分級水平的有效提升，整體循環(huán)冷卻水系統(tǒng)實踐中能耗會顯著降低。

綜上，在明確方案技術(shù)原理的基礎(chǔ)上對技術(shù)改造方案的具體實施進(jìn)行分析，能夠為實踐工作提供指導(dǎo)和幫助。

4 改造效果

基于改造方案對化工企業(yè)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造，其會產(chǎn)生顯著的效果。

從整體分析，利用具體的技術(shù)內(nèi)容對傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造，在改造的過程中涉及到較多的內(nèi)容，比如在具體改造的過程中涉及到了智能閥門的相關(guān)內(nèi)容和WECS的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。通過此次改造的具體實施，主管網(wǎng)壓力明顯降低，這種情況滿足了設(shè)備的節(jié)能降耗要求，而且此種情況對泄漏量的有效減少也起到了積極的幫助。

在傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)上進(jìn)行改造，具體使用WECS節(jié)能優(yōu)化改造方案，該方案的實施將化工企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)和冷卻塔等多個終端進(jìn)行相互關(guān)聯(lián)[10]。與此同時，系統(tǒng)當(dāng)中還增加了為終端用戶所準(zhǔn)備的智能增壓泵，該泵和連鎖運行的配合使用有效提升了泵站中泵閥的集成應(yīng)變能力，泵閥的現(xiàn)實應(yīng)用價值顯著提升。此外，在實施技術(shù)改造之后，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的總管壓力出現(xiàn)明顯下降，這種情況使得系統(tǒng)運行的節(jié)能效果更加顯著。

5 反思與建議

化工企業(yè)生產(chǎn)實踐中勢必會利用到水、電等資源或能源，如果不能夠?qū)唧w的生產(chǎn)過程進(jìn)行控制與處理，則會出現(xiàn)能源消耗過大，資源浪費較多的情況，這種情況不僅對化工企業(yè)自身的成本控制不利，還會對社會能源緊張和資源應(yīng)用緊張問題緩解也非常不利。綠色經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)目的就是要實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能降耗，所以企業(yè)在生產(chǎn)實踐中需要基于綠色經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略對自身的發(fā)展情況進(jìn)行改造。

化工企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的具體使用存在著高耗能、水資源浪費等問題。針對這樣的情況，對系統(tǒng)的具體使用做分析，明確技術(shù)缺陷和系統(tǒng)優(yōu)化的方向，這于實踐工作的開展有積極的意義。

文章對傳統(tǒng)的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用存在著三方面的顯著問題，也正是這三個問題造成了系統(tǒng)應(yīng)用中的大量資源和能源浪費，所以基于現(xiàn)代化智能控制等技術(shù)提出了技術(shù)改造的基本方向，在具體方向上對系統(tǒng)改造的原理以及具體措施進(jìn)行分析，明確了技術(shù)改造中的細(xì)節(jié)，并對技術(shù)改造的具體實施方案做了討論。在實踐中應(yīng)用完整的技術(shù)方案，并取得了不錯的效果，這說明技術(shù)改造方案的整體效果是比較顯著的。在技術(shù)改造的過程中，明確問題，同時強調(diào)問題分析的完整性、技術(shù)改造的針對性與現(xiàn)實性，對整個優(yōu)化過程意義重大。

6 結(jié)束語

在綠色經(jīng)濟發(fā)展大背景下，企業(yè)生產(chǎn)實踐需要強調(diào)節(jié)能和環(huán)保，積極的對自身的生產(chǎn)實踐做分析，明確技術(shù)缺陷，并在缺陷的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)工作的推進(jìn)?；て髽I(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應(yīng)用存在著非常明顯的資源、能源浪費，使得化工企業(yè)的能源消耗高居不下，生產(chǎn)成本也長期處于高位，這對于企業(yè)自身的效益實現(xiàn)非常不利，所以文章就系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造進(jìn)行相關(guān)分析，旨在為實踐提供幫助。