基于企業(yè)水平衡測試的工業(yè)節(jié)水分析

黃東海

大同市節(jié)約用水管理中心

1 引言

水平衡測試是指使用水表、檢測儀對某一生產(chǎn)周期內(nèi)的水系統(tǒng)或機(jī)組的水量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和收集，根據(jù)水量平衡原理，對水量數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，并針對取水過程中出現(xiàn)的問題，提出有效地節(jié)水措施和建議等。水平衡測試的目標(biāo)可以大到一個工廠或企業(yè)、社區(qū)，小到一個用水點(diǎn)。例如：空氣壓縮機(jī)、鍋爐等，在日常工作過程中可以根據(jù)不同部門的需要，分階段的開展企業(yè)水平衡測試。水平衡測試是強(qiáng)化用水過程科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)水的基礎(chǔ)性工作。

2 工業(yè)節(jié)水的重要作用

2.1 工業(yè)節(jié)水能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)社會用水總量控制提供基礎(chǔ)

中國是一個水資源短缺、萬元產(chǎn)值用水量大的國家，并且也是水資源極為匱乏的一個國家。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市工業(yè)用水量也在日益增加，水污染和水資源浪費(fèi)極為嚴(yán)重且和有限的水資源產(chǎn)生沖突。對于工業(yè)企業(yè)來說，水資源不但是生產(chǎn)過程中必不可少的生產(chǎn)原料，而且是最便宜、最廣泛的冷卻源。與此同時，它還是保證安全生產(chǎn)、正常生產(chǎn)的重要材料。工業(yè)企業(yè)用水量占全社會的比重大，節(jié)水潛力巨大。而不同的工業(yè)企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)過程中的水資源的消耗情況不同，只有經(jīng)過實(shí)行以節(jié)水為目的的水平衡測試，才能發(fā)現(xiàn)水在使用中存在的問題，才能采取必要的措施加強(qiáng)用水管理，完成節(jié)水[1]。

2.2 工業(yè)節(jié)水能夠?yàn)樘岣咚Y源利用效率推動社會可持續(xù)發(fā)展提供保障

眾所周知展開工業(yè)節(jié)水不僅僅是指從總量上減少水資源消耗，更是從水質(zhì)上提高水資源的安全性，為社會生產(chǎn)生活提供保障。一直以來，工業(yè)用水都是造成水資源污染的重要來源，做好工業(yè)節(jié)水還要求能夠減少工業(yè)水的污染性。當(dāng)前完成對工業(yè)節(jié)水研究，其能夠展開對工業(yè)水質(zhì)的分析，對于工業(yè)生產(chǎn)中的水排放進(jìn)行有效地處理，由此提高工業(yè)用水的回收率，減少工業(yè)亂排放污水對于整個區(qū)域水資源的影響。

3 企業(yè)水平衡測試

3.1 水平衡測試的概念和水平衡測試的依據(jù)

水平衡主要是指“水量”平衡而言，水平衡是研究用水體系在用水過程中，水的供入、消耗、漏失、排放等環(huán)節(jié)在量上的平衡關(guān)系[2]。因此，對企業(yè)的水平衡則是以企業(yè)為考核對象的水量平衡，亦即該企業(yè)各用水系統(tǒng)的輸入水量之和應(yīng)等于其消耗輸出水量之和。通過水平衡研究水的各項(xiàng)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的問題，并建立一個有針對性的改進(jìn)方案，提出科學(xué)合理的用水策略，挖掘節(jié)約用水的潛能，提高水資源的使用效率，以此來落實(shí)節(jié)約用水的目的。在進(jìn)行水平衡測試的過程中，主要應(yīng)用的依據(jù)有：《企業(yè)水平衡測試通則》、《節(jié)水型企業(yè)評價導(dǎo)則》、《工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品取水定額編制通則》、《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》等[3]。

3.2 水平衡測試的主要內(nèi)容和目的

水平衡測試的主要目的是為了通過水平衡測試來強(qiáng)化企業(yè)對水資源使用的管理，提高水的利用效率，用有限的水量創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價值，使企業(yè)用水更加合理，水的利用效率更高，創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)、社會效益。在水平衡測試中的主要內(nèi)容有以下幾個部分：（1）明確給排水管網(wǎng)，優(yōu)化給排水管網(wǎng)布置圖；（2）確定不同的用水系統(tǒng)，并確定測試周期；（3）收集有關(guān)的參數(shù)及耗水量信息；（4）測試各種水量；（5）總結(jié)測試數(shù)據(jù)；（6）全面均衡、合理用水分析和整改。

3.3 水平衡測試方法

在現(xiàn)代企業(yè)水資源優(yōu)化配置中，企業(yè)水平衡測試主要采用的方式有管道泄露量測試方式和水平衡測試方式。①管道泄露量測試方式是通過企業(yè)用水的靜態(tài)測試，關(guān)閉企業(yè)所有分水表閥門，打開總供水閥門，靜止2h后觀察總水表的運(yùn)行情況。若是總水表不運(yùn)行則表示企業(yè)的水管理的泄露量為零。若是總水表運(yùn)行，則需要溯洄查找出泄漏管線或是泄漏點(diǎn)，并且采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施，確保管道不泄漏。管道泄漏量的另一種動態(tài)測試法，是為了滿足連續(xù)生產(chǎn)的企業(yè)的水平衡測試需求所展開的方式，其是讓企業(yè)總水表和所有分水表都處于運(yùn)行狀態(tài)，經(jīng)過2h的數(shù)用水累積之后，分別讀取總水表和各個分水表上的數(shù)值，所有分水表的變化數(shù)值要能夠等于總水表數(shù)值，若是不想等，則考慮分表本身的誤差以及管道的泄漏量情況[4]。②水平衡測試方法。企業(yè)生產(chǎn)性質(zhì)不同、規(guī)模大小不同，其所采用的測試方式是不同的，所花費(fèi)的時間也不同。當(dāng)前從原理上講，無論采用何種測試方式，其都要在測試管道泄漏量基礎(chǔ)上，將測試計(jì)算結(jié)果與數(shù)理統(tǒng)計(jì)計(jì)算進(jìn)行有效地結(jié)合，全面分析企業(yè)的水平衡。當(dāng)前有一級平衡法、逐級平衡法和綜合平衡法。一級平衡法是完成對企業(yè)所有用水系統(tǒng)的瞬間測試，這種測試方式僅僅滿足對用水形式較為簡單，用水總量較為穩(wěn)定的企業(yè)。逐級平衡測試法是完成對企業(yè)各個不同用水設(shè)施的用水情況的測試，該種測試方法的應(yīng)用可以減少參與測試的人力資源，優(yōu)化測試組織活動。綜合平衡測試法一般以直接冷卻水、間接冷卻水、生產(chǎn)用水、生活用水、補(bǔ)充用水、回用水為線索，按生產(chǎn)用水系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)用水系統(tǒng)、附屬生產(chǎn)用水系統(tǒng)等用水單元進(jìn)行平衡。水平衡測試涉及范圍廣、技術(shù)含量較高、知識豐富，是一個多層次、多視點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)的綜合平衡。

4 水平衡測試在企業(yè)中的使用

4.1 掌握企業(yè)用水的實(shí)際情況

通過梳理了企業(yè)水網(wǎng)布局、各類水設(shè)備設(shè)施的分布和運(yùn)行狀況，還有水表的安裝，了解了企業(yè)生產(chǎn)用水技術(shù)、用水性質(zhì)與用水點(diǎn)之間的定量關(guān)系[5]。同時還可以對企業(yè)的各個用水設(shè)施、在不同時空條件下的用水實(shí)際情況。如，在鋼鐵企業(yè)水平衡測試中，根據(jù)現(xiàn)場測試以及自有計(jì)算數(shù)據(jù)繪制出企業(yè)用水量的變化數(shù)據(jù)圖，通過測試分析x 鋼鐵廠總?cè)∷窟_(dá)到4000m3/h，取水主要有市政供水、中水回用以及當(dāng)?shù)睾恿魉慈?。根?jù)既有的水平衡計(jì)算算法，推斷該剛忒企業(yè)的管道泄漏量為50m3/h。同時還完成對該鋼鐵廠的重復(fù)率用水、排放水、消耗水、供出水等的測試、計(jì)算出排放率、消耗率以及供出率。

4.2 企業(yè)節(jié)水潛力分析

在測試計(jì)算得到企業(yè)用水的基本水平參數(shù)，繼而需要完成對用水水平評價，展開企業(yè)節(jié)水潛力分析。首先是根據(jù)企業(yè)的水平衡測試數(shù)據(jù)分析得知，企業(yè)工業(yè)用水的重復(fù)利用率情況，通過對比企業(yè)所在行業(yè)的生產(chǎn)用水指標(biāo)規(guī)定要求，得出該企業(yè)在用水管理、節(jié)水以及水環(huán)保方面所做出的努力。其次是基于企業(yè)用水?dāng)?shù)據(jù)信息和水平衡關(guān)系，按照相關(guān)地區(qū)和行業(yè)的節(jié)水要求，對企業(yè)用水的效率和效益等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，以此來找出各個用水階段的節(jié)約用水的潛能，制定出具有可靠性的管理機(jī)制和工藝手段。

4.3 構(gòu)建企業(yè)用水檔案

為企業(yè)開展現(xiàn)場測試之前，要從企業(yè)生產(chǎn)和用水情況調(diào)查這兩個方面來進(jìn)行，并開展查詢和訪問，收集生產(chǎn)和使用水的有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)范的要求開展歸檔和分類、分析，形成一套具有完整性、細(xì)致的圖、表，并對水平衡測試的數(shù)據(jù)、文字進(jìn)行相應(yīng)的記錄。

4.4 出現(xiàn)的問題以及節(jié)約用水的建議

經(jīng)過水平衡測試和測試結(jié)果的評價分析，發(fā)現(xiàn)企業(yè)仍具有一定的節(jié)水潛力[6]。當(dāng)前大多數(shù)企業(yè)水平衡測試數(shù)據(jù)結(jié)果都呈現(xiàn)出以下的問題：如，（1）企業(yè)在排放水的平衡管理中，存在著相關(guān)水處理設(shè)備不齊全的情況。（2）在工業(yè)生產(chǎn)對于水資源的重復(fù)利用率不夠高，存在采用超標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)水處理，因此產(chǎn)生水資源利用率不高的情況。（3）還存在用水指標(biāo)偏高的情況。在企業(yè)生產(chǎn)用水中，存在相關(guān)指標(biāo)偏高的情況，這直接導(dǎo)致在企業(yè)水平衡測試中雖然指標(biāo)系數(shù)是符合要求的，但是整體上還是存在水資源浪費(fèi)的情況?；谏鲜銎毡榇嬖诘膯栴}，要求能夠采用相應(yīng)的節(jié)水措施。因此對于對企業(yè)的工業(yè)用水的實(shí)際情況，由此對癥下藥提出以下幾點(diǎn)節(jié)水建議：（1）有關(guān)循環(huán)水系統(tǒng)的意見。根據(jù)工藝要求，對循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)出口管進(jìn)行擴(kuò)管，以此來增加水量。改造完成以后，生產(chǎn)過程中只需打開兩臺泵中的一臺，即可滿足冷卻循環(huán)用水的需要。此外，變頻調(diào)速技術(shù)可以用來控制和調(diào)節(jié)水壓和水量，讓電機(jī)以便在恒壓供水系統(tǒng)總是處于穩(wěn)定和平衡狀態(tài)的操作。（2）蒸汽管道相關(guān)的建議。蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于吸收的蒸汽量，造成系統(tǒng)中的蒸汽產(chǎn)生冷凝水并排出，因?yàn)槟Y(jié)水設(shè)施布置在第一層的表后，站在企業(yè)的角度來講，無形之中提升了蒸汽的使用成本。策略：在蒸汽輸送的主要方向的一部分串聯(lián)，串聯(lián)的應(yīng)用蒸汽管道不去除，可以添加一個閥門或添加法蘭盲板進(jìn)行切斷，如果企業(yè)的產(chǎn)能得到了擴(kuò)展，蒸汽的消耗則可以恢復(fù)使用。此外，還安裝了二級蒸汽流量計(jì)（渦街流量計(jì)）來詳細(xì)計(jì)算蒸汽用量。（3）對于蒸汽冷凝液再利用的建議。在測試過程中可以發(fā)現(xiàn)，一些設(shè)備應(yīng)用蒸汽以后產(chǎn)生的凝結(jié)水沒有得到回收以及使用。建議：應(yīng)該考慮排放蒸汽冷凝水的噴水冷卻裝置回收后，不僅重復(fù)利用，而且可以產(chǎn)生更多的蒸汽能量，同時可以減少使用或不使用軟水，這樣能夠有效降低使用自來水的成本效益。

4.5 節(jié)水評價指標(biāo)的具體分析

水平衡測試結(jié)果分析的評價指標(biāo)往往包含了企業(yè)產(chǎn)品的取水量、水重復(fù)利用率、冷卻水循環(huán)率、鍋爐水回用率、排水量、消耗水量等，在此其中，單位產(chǎn)品企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品取水量，水重復(fù)利用率，冷卻水循環(huán)率和鍋爐冷凝水回用率表[7]。

單位產(chǎn)品取水量（V）：V=生產(chǎn)取水量/產(chǎn)量×100%

水重復(fù)利用率（Q）：Q=C/Y×100%=C/（Q+C）×100%

冷卻水循環(huán)率（R冷）：R冷=Vcr/Vct×100%

鍋爐水回用率（R凝）:R凝=C凝/Z×100%

式中：

Vcr——冷卻水循環(huán)使用的量；

Vct——冷卻水的總量，即為：循環(huán)水的總量以及補(bǔ)充水的總量之和；

C——重復(fù)利用水量；

Y——總用水量；

C凝——蒸汽冷凝水回用水量；

Z——鍋爐蒸汽發(fā)氣量。

可以說，在企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)用水中，這些水平衡測試指標(biāo)能夠?yàn)楣I(yè)節(jié)水提供更加直接有效地節(jié)水支持。

5 結(jié)論

企業(yè)水平衡測試是企業(yè)節(jié)水的基礎(chǔ)和切實(shí)可行的策略。掌握大量城市或地區(qū)的基礎(chǔ)使用水?dāng)?shù)據(jù)，對各地用水基數(shù)不明確、重點(diǎn)不清晰、發(fā)展方向模糊的現(xiàn)狀進(jìn)行分析。它可以使各級政府和主管單位制定更加科學(xué)、合理的節(jié)約用水規(guī)劃、用水量預(yù)測和用水配額，并且還能根據(jù)區(qū)域狀況具有針對性的制定用水規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以此來確定區(qū)域取用水的科學(xué)和高效。只有以節(jié)約用水為目的進(jìn)行水平衡測試，才能發(fā)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)用水過程中存在的問題，并使用必需的策略來強(qiáng)化用水的管理，達(dá)到節(jié)約用水的目的。