炼油化工循环水节能降耗的可行性研究

炼油化工循环水节能降耗的可行性研究

司可 

中国石油哈尔滨石化公司 黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：随着中央提出了“绿水青山就是金山银山”的发展理念，各地加大了对环境保护的重视程度，居民的环境保护意识越来越强，对水资源的保护也愈加重视。化工企业属于环境保护重点监测对象，对环境保护的要求越来越高。在化工企业生产过程中，对水资源的需求量较大，循环冷却水系统属于化工企业重要的用水工程，其消耗的水资源量占企业工业用水的2/3以上，循环水系统的能耗及水资源利用效率，不仅影响企业用水用电成本，还增加了企业环境保护压力，特别是在一些水资源稀缺的地区，这种问题更加突出。因此，化工企业节约用水、降低循环水系统能耗、减排增效是一项重要的工作，做好企业循环水系统运行及管理，对于企业可持续发展意义重大。本文主要分析炼油化工循环水节能降耗的可行性研究。

关键词：离心泵；风机；微阻阀；节能降耗

引言

循环水作为炼油化工企业等大型工业企业之必不可少的公辅系统，在生产中发挥着至关重要的作用。然而，实际生产中因设备老旧、技术落后或其他管理问题，产生了严重的高耗能。在当前国家推进绿色发展、碳中和、碳达峰战略的背景下，需要结合新技术和新方法对循环水的生产进行节能降耗研究，降低企业生产成本的同时实现绿色可持续发展。

1、循环水系统用能现状分析

循环水系统是炼化企业最重要的公用工程，负责将生产装置产生的废热转移到冷却塔排放到大气中，堪称炼化企业的“血液系统”。正因其重要性，为了确定循环水系统万无一失地运行，设计院对循环水系统进行设计时，多采用保守的设计理念，由于在实际运行中与设计工况存在偏差、系统运行不是最佳工况等系列问题，主要体现在以下4个方面：(1)工艺装置冷却负荷设计值偏大，实际运行情况却远小于设计值，而循环水系统按设计热负荷运行，必然导致循环水温升较设计值小，如循环水正常设计温升为10℃，实际运行值只有6℃，甚至更低。(2)循环水系统压降设计偏大，但实际运行过程中的真实压降需求远小于设计值，导致水泵扬程严重偏高，因此通过调节阀人为增加系统压降，阀门增加的压降甚至达到水泵扬程的50%。(3)降低阀门开度也导致循环水流速下降，换热器的结垢速度加快，导致换热器产生垢下腐蚀。(4)冷却塔风机缺乏调节手段，只能通过手段调节风机的停开，循环水温度波动大，影响装置的生产运行。针对循环水系统存在的问题，为保证装置长周期、安全、稳定运行，降低系统用能，本文研究以茂名石化分公司某循环水场为对象，系统优化策略包括水泵系统、管网系统、风机系统等改造措施，并通过对系统进行整体优化，节能优化改造完成后，系统运行稳定，运行方式更科学，节能降耗效果显著。

2、循环水系统节水节电技术分析

2.1提高浓缩倍数

根据循环水系统水量消耗特点，循环水浓缩倍数直接影响水量的消耗及排污量大小。当浓缩倍数较低时（小于4），随着浓缩倍数变大，补充水量大幅度减少，随之排污量也减少。当浓缩倍数变大时（大于4），二者关系曲线较为平直，随着浓缩倍数变大，补充水量下降较慢，随之排污水量也降低较慢。伴随着浓缩倍数增大，循环水系统中含盐量增加，循环水中盐浓度增加，导致容易产生垢质，同时对管道腐蚀加剧。根据循环水系统浓缩倍数与补充水量/蒸发水量关系，为提高循环水系统节水效果，应精细管理，提高循环水浓缩倍数，实现节水目的。在具体操作过程中，可以通过两种方式来提高循环水浓缩倍数：①使用高效水处理药剂，通过合理控制处理剂用量，实现对循环水浓缩倍数的精准控制，达到节水效果，这种方式不需要对补充水进行预处理；②对补充水进行预处理，以提高循环水浓缩系数。这种方式在北方使用较多，北方水质较差，多属于高硬度、高含碱水，这种水质很难通过处理药剂来调节浓缩系数，处理剂的效果优选，对补充水进行预处理效果更好，为最佳选择。

2.2变频调节技术措施

通过变频技术来调节水泵转速比传统通过阀门或挡板来调节流量的方法具有明显优势。在采用变频控制技术时，具体控制方案可以在循环水出口处设置一个压力传感器和温度传感器，监测循环水的温度与压力变化情况。当循环水温度升高，高于设定的温度上限时，通过变频控制技术，调节电机功率至上限，提高循环水流量。当检查到循环水温度低于温度下限时，通过变频控制技术，调节电机功率至下限。当监测到循环水温度处于最高温度与最低温度之间时，变频控制技术通过智能化控制实现无级调速，使水泵达到最近工作状态，达到节能降耗的目的。变频控制技术自动化程度高、控制效果好、安全平稳、噪音小，能够有效较低水泵和风机的无效功率，提升节能效果，同时由于控制更加平稳，水泵、风机及管道设备的损耗低，维修费用低、使用寿命得到延长。

2.3节约燃料的措施

在炼油过程中，大量燃料用于生产，这会加剧环境破坏。雾霾、酸雨、大气破坏和土地干旱等恶劣的环境对人民的生产和生活产生了巨大影响。为了保护环境，减少工业对环境的负面影响，一些企业正在使用新填料进行生产。采用新包装取代了所有真空塔中原有的四级包装，不仅降低了真空塔的压力，而且降低了真空塔中供电的压力。当新包装用于生产时，进入真空炉时，长土油的温度可以保持在349℃，真空炉的出口温度可以降低378℃7℃。更换这种新包装使操作更加方便，提高了生产效率，与原来的包装相比，燃料消耗减少了56公斤/小时。长期生产将降低企业成本，提高生产效率。

2.4优化炼油结构，实现装置大型化

炼油结构是一个复杂而庞大的系统。优化结构包括多套设备的集成设计、产品质量的优化和逆向设备的改进。设备和设备的组合改进不仅减少了设备数量和投资成本，而且还节约了能耗和运营成本。而由于设备规模庞大，在同一规模下，双设备费率的投资和能耗高于单设备费率，节能效果更显着。例如，如果炼油厂生产单位投资指数为0.6，能耗变化指数为0.3，则两个单位费率的投资增长约24%，能耗与单个单位费率相比增长约19%。与单个设备组相比，三个设备组的投资增加约55%，能耗增加约29%。由此可见，石油炼制规模和大型企业生产设施的增加将带来巨大的效益。提高炼油规模，引进先进的低能耗、低排放设备和装置，是实现石油节能效果的重要途径。

2.5污水回收利用

通过提高浓缩倍数实现节水及减少排污量的措施效果有限，主要是受到生产规模的影响，因此，需要考虑其他节水措施。通常化工企业具有较为完备的工业用水生产系统及供排水系统，利用这些系统，能够实现对生产废水的回收利用，可作为循环水使用。目前，较多的化工企业开展污水回收利用技术研究，企业排放污水达到二级标准，在此基础上再进行深度处理，可作为循环水来源。目前对生产用水回收利用有两种方式，一种是对回收污水只进行简单处理，而对于循环水阶段则加强控制，提高循环水水质，这种回收方式对回用水的处理成本相对较低，回收速度快、投资小，但这种污水回收处理方式也存在弊端，即对循环水系统控制技术要求较高，也会导致循环水控制成本上升。

结束语

总而言之，炼油化工循环水系统的耗能高有多方面的原因，主要因循环水量较大、配用电机功率较高，生产中的设备、运行问题导致的高能耗会造成巨大浪费，无形中增加企业生产成本，因此需要结合生产实际，从系统内部和外部两方面分析原因、对症下药，并结合合同能源管理或其他模式，降低企业自身风险和技术成本投入，实现快速回收投资，并达到节能降耗、降低经营成本和可持续化发展的目的。

参考文献：

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2. 杨凯，石化炼油节能优化措施及节能效果[A].综述与专论，2018（2）：27-28.

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