石油化工循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化技術(shù)探析

蓋希朋

摘要：目前，企業(yè)正致力于降低設(shè)備能耗，投入大量人力物力，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高產(chǎn)品效益，提高企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。高耗能是化工企業(yè)的主要特征之一，循環(huán)水系統(tǒng)能耗占化工生產(chǎn)總能耗的絕大部分。循環(huán)水系統(tǒng)是公用系統(tǒng)的重要組成部分。

關(guān)鍵詞：石化;循環(huán)水系統(tǒng);節(jié)能;優(yōu)化

引言：循環(huán)水冷卻系統(tǒng)是石化工業(yè)中一項(xiàng)重要的公用工程。它的用水量占工業(yè)用水量的70%左右。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的性能與產(chǎn)品質(zhì)量直接相關(guān)，其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到生產(chǎn)裝置和設(shè)備的安全。又是石油化工行業(yè)最大的用水量系統(tǒng)。鑒于目前煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)中普遍存在計(jì)量不全、操作不經(jīng)濟(jì)、自動(dòng)化程度低的情況，對(duì)影響目前煉油廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析。對(duì)煉油廠水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。循環(huán)水系統(tǒng)工藝模型有很大的節(jié)能空間。所以，優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行是煉油化工企業(yè)節(jié)水節(jié)電的重要內(nèi)容，具有深遠(yuǎn)的意義。

1.優(yōu)化水輪機(jī)節(jié)能

其主要作用是把有動(dòng)能的水流轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，用機(jī)械能帶動(dòng)葉輪，實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)，控制和產(chǎn)生循環(huán)水。汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)有一個(gè)反向冷卻塔，它要求水在循環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行，以充分利用水的能量。實(shí)踐中，為了進(jìn)一步改善汽輪機(jī)的機(jī)械性能，必須對(duì)其定向張力進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)變換。通過對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行水循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化，能有效地降低能耗，對(duì)減少噪聲及其它環(huán)境污染有一定的現(xiàn)實(shí)意義。針對(duì)水輪機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的改造，一方面降低了機(jī)組的能耗，另一方面有效地提高了機(jī)組在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效率。但是，從目前石化水循環(huán)系統(tǒng)的水輪機(jī)改造技術(shù)來看，由于高壓變頻技術(shù)的限制，也在一定程度上限制了裝置的輸出能力。為此，必須結(jié)合實(shí)際情況，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。

2.循環(huán)水泵葉輪切割的優(yōu)化

我們所說的水泵汽輪機(jī)停車，就是在控制水循環(huán)系統(tǒng)的過程中，降低和控制循環(huán)系統(tǒng)的能耗，同時(shí)也有效地降低了出水過程的能耗。更好地保證切割效果。循環(huán)水系統(tǒng)的控制過程中，應(yīng)根據(jù)壓力控制減少流量。與此同時(shí)，根據(jù)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)間的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整工作，成功地完成了切割工作，并對(duì)常用運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化控制。在現(xiàn)階段，通過進(jìn)一步改善循環(huán)水泵葉輪的切割工作，對(duì)石化企業(yè)生產(chǎn)效率的影響不大，但也是由于公司在泵選型的前期工作中沒有切削泵葉輪。泵在使用過程中應(yīng)充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，否則也會(huì)造成浪費(fèi)。采用循環(huán)水切割技術(shù)，可以降低機(jī)組的總壓力，提高汽輪機(jī)占空比，對(duì)當(dāng)前的切削過程有很大影響，直接關(guān)系到水輪機(jī)循環(huán)效率的轉(zhuǎn)換，從而有效地提高水輪機(jī)的能耗【1】。

3.變頻技術(shù)

實(shí)質(zhì)上，通過石油化工水循環(huán)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的變頻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化控制，同時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出功率。對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造，可有效地降低電機(jī)運(yùn)行過程中的發(fā)電量，降低電機(jī)運(yùn)行中的能耗。若根據(jù)實(shí)際用電需求選擇相應(yīng)的技術(shù)，則需要在電機(jī)旋轉(zhuǎn)的前提下，調(diào)整電機(jī)的供水能力，以降低溫度變化。為實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制節(jié)能目標(biāo)，在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)水循環(huán)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定的條件時(shí)，必須采用變頻技術(shù)對(duì)輸出功率進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)和控制，以控制輸入換熱器的信號(hào)。但是，要應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，還需要大量的資金投入，技術(shù)支持和施工，才能有效地改善水的循環(huán)控制系統(tǒng)。

4.閉路循環(huán)

在石化水循環(huán)系統(tǒng)中采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)，一方面可有效降低系統(tǒng)內(nèi)冷卻水與周圍環(huán)境的接觸，另一方面，可有效避免其它物質(zhì)對(duì)閉路水循環(huán)系統(tǒng)的干擾。對(duì)節(jié)能換熱換熱器進(jìn)行控制，可對(duì)循環(huán)水參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并加入添加劑。采用該控制方式，可實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)水系統(tǒng)的最優(yōu)控制。水質(zhì)量的主要影響因素是鋼結(jié)構(gòu)的變化和一般參數(shù)?；谶@一點(diǎn)，為了真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備的循環(huán)運(yùn)行，在分析不同類型設(shè)備時(shí)，必須考慮相關(guān)設(shè)備的使用性能。確保封閉循環(huán)水系統(tǒng)在運(yùn)行狀態(tài)下穩(wěn)定、高效。通過循環(huán)控制，有效地改善了系統(tǒng)的抗干擾狀態(tài)，降低了系統(tǒng)功耗，達(dá)到了節(jié)能優(yōu)化的目標(biāo)。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，為實(shí)現(xiàn)石油化工生產(chǎn)的節(jié)能優(yōu)化，企業(yè)必須使用大量的設(shè)備【2】。

5.節(jié)能水泵

石油化工水循環(huán)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中需要多臺(tái)發(fā)電機(jī)同時(shí)供電，供電過程需要大量的電能。對(duì)石油化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的優(yōu)化。從而可以用節(jié)能泵替代原水泵，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)性能的控制，是整個(gè)石化閉路水循環(huán)系統(tǒng)性能的重要組成部分。減少水的能耗，可進(jìn)一步提高節(jié)能泵的循環(huán)控制效率;

另外，采用流體輸送可以使水循環(huán)系統(tǒng)得到更好的輸出效果，節(jié)能泵壓力控制可以獲得很好的節(jié)能效果。比如，某石化企業(yè)循環(huán)水領(lǐng)域有450 kW循環(huán)水泵3臺(tái)，公務(wù)用泵2臺(tái)。1個(gè)循環(huán)水泵作為備用，單臺(tái)電動(dòng)泵每天耗電10500 kWh，同時(shí)用電機(jī)和水泵同時(shí)打開會(huì)產(chǎn)生很大的能耗。為此，用節(jié)能水泵取代了兩臺(tái)循環(huán)水泵，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，每臺(tái)電機(jī)每天消耗電力6400 kWh。假定石油化工企業(yè)的循環(huán)水裝置每年運(yùn)行300天，電價(jià)0.8元，經(jīng)計(jì)算，每年可節(jié)省約200萬元。流體輸送技術(shù)被應(yīng)用于石化企業(yè)的水循環(huán)系統(tǒng)。節(jié)能泵與普通泵相比，有效地降低了泵的高度。原泵出口壓力0.67 MPa，節(jié)能泵出口壓力0.4 MPa。從而在保證裝置正常換熱的同時(shí)，減小了揚(yáng)程，節(jié)能效果好【3】。

6.循環(huán)水系統(tǒng)壓力優(yōu)化

循環(huán)水壓的優(yōu)化基于系統(tǒng)的最小供水壓力。利用 PLUS軟件建立了循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)模型，確定了循環(huán)水系統(tǒng)各換熱用戶所需要的壓力高度和主循環(huán)水系統(tǒng)提供的水頭壓力。針對(duì)循環(huán)水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，采用局部超壓技術(shù)，設(shè)置管道泵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行降壓，對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造，使管網(wǎng)壓力達(dá)到最小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在空氣和真空設(shè)備中，水設(shè)備在優(yōu)化水模型后并聯(lián)。為了改善串聯(lián)式冷水機(jī)組的優(yōu)化改造水平，對(duì)分段式冷水機(jī)組循環(huán)水管進(jìn)行了選擇。同時(shí)，調(diào)節(jié)各裝置的供水壓力，確保裝置循環(huán)水回流平穩(wěn)送至冷卻塔，確保裝置循環(huán)水系統(tǒng)正常運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：總體而言，高能耗是化工企業(yè)的主要特征之一，循環(huán)水系統(tǒng)能耗占化工生產(chǎn)總能耗的絕大部分。公司應(yīng)注重開發(fā)新的節(jié)能技術(shù)，降低設(shè)備能耗，并投入大量人力物力，在保證裝置正常運(yùn)行的前提下，降低設(shè)備能耗，降低水循環(huán)系統(tǒng)能耗，提高生產(chǎn)運(yùn)行效率。以增加產(chǎn)業(yè)的利潤(rùn)，增強(qiáng)企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]高瑩，李軍.水輪機(jī)節(jié)能技術(shù)在石化行業(yè)循環(huán)水冷卻塔中的應(yīng)用[J].中外能源，2014，19：98-100.

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[3]唐培紅，徐偉.淺談化工行業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用[J].化工管理：2016，06：165.