探討工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝的節(jié)能減排措施

探討工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝的節(jié)能減排措施摘要：隨著我們工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)冷卻用水占了工業(yè)總水量的70%之多，因此，采用工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝達(dá)到節(jié)能減排的目的顯得尤為重要，本文重點(diǎn)介紹了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水的具體方法，具有現(xiàn)實(shí)的理論指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝節(jié)能減排方法一、前言目前，工業(yè)循環(huán)冷卻水占了工業(yè)用水中的比重較大，而工業(yè)循環(huán)冷卻水在工業(yè)應(yīng)用中的作用很關(guān)鍵，因此，我們必須重視對(duì)循環(huán)冷卻水的處理，采用適宜的工藝控制方法，達(dá)到節(jié)能減排的目的。系統(tǒng)控制與節(jié)能的關(guān)系分析系統(tǒng)中冷卻塔、冷凍主機(jī)、冷卻泵及冷凍泵應(yīng)是一一對(duì)應(yīng)開啟的，應(yīng)采用電動(dòng)閥控制水流，不得讓水流經(jīng)過已停機(jī)部分的管道，而影響處理效率。開機(jī)的順序是：冷卻水泵、電動(dòng)閥、冷卻塔、冷凍主機(jī)，停機(jī)的順序則相反，且冷凍機(jī)停機(jī)要提前半小時(shí)。30kW以上冷卻水泵應(yīng)采用軟啟動(dòng)，多臺(tái)并聯(lián)，最好用變頻控制，根據(jù)外界環(huán)境氣候設(shè)定調(diào)節(jié)水泵功率，節(jié)能效果更好。冷卻塔風(fēng)機(jī)采用雙速電機(jī)以及酌情適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片角度對(duì)于節(jié)能降噪有明顯效果。根據(jù)是否設(shè)置水池設(shè)置位置，產(chǎn)生了循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的不同形式。采用集水型冷卻塔，冷卻水泵盡量降低設(shè)置，并將冷卻水進(jìn)水總管適當(dāng)放大，以增大蓄水量，既減少管道阻力、節(jié)能又保證水泵的正常運(yùn)行。工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝的具體節(jié)能減排方法工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)基本流程一般是：給水管網(wǎng)來的新鮮水經(jīng)循環(huán)水處理裝置緩蝕阻垢處理后進(jìn)入循環(huán)水給水管網(wǎng)，供全廠冷換熱設(shè)備使用，換熱后水溫達(dá)到設(shè)計(jì)值后，進(jìn)入循環(huán)回水管網(wǎng)，一部分經(jīng)冷卻塔換熱后溫度降低10度左右，依靠重力沉降于塔下水池，另一部分約占總水量的3%進(jìn)入旁濾系統(tǒng)，過濾以降低循環(huán)水濁度，再進(jìn)入塔下水池，經(jīng)格柵進(jìn)人吸水池，再經(jīng)過緩蝕阻垢、殺菌滅藻藥劑處理，水質(zhì)穩(wěn)定后，經(jīng)循環(huán)水泵升壓送至循環(huán)水給水系統(tǒng)。要減少循環(huán)水系統(tǒng)用水量，最主要的措施是提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)。循環(huán)水濃縮倍數(shù)的定義如下所示：濃縮倍率：循環(huán)冷卻水中某種鹽分的濃度／補(bǔ)給水中某種鹽分的濃度以循環(huán)量為10000m3／h、冷熱水溫差10℃的循環(huán)水系統(tǒng)為例，不同濃縮倍數(shù)下的補(bǔ)充水率、排污率和節(jié)水率在使用循環(huán)水較使用直流水具有顯著的節(jié)水減排效果，濃縮倍數(shù)在1.5，補(bǔ)充水率為3.31%，折算成節(jié)水率為96.69%；污水排放率為2.23%，折算成減排率為97.77%。隨著濃縮倍數(shù)升高，節(jié)水減排效果提高，節(jié)水率和減排率提高，但提高的幅度逐漸下降。目前，由于水源緊張，水價(jià)上漲，排污收費(fèi)增加，個(gè)別企業(yè)循環(huán)水濃縮倍數(shù)已提升至6以上。目前我國化工企業(yè)循環(huán)水濃縮倍率一般在2左右，如果都提高到6，可減少循環(huán)水補(bǔ)充水40%，減少污水排放80%。要提高循環(huán)水濃縮倍率，主要通過以下幾種方法：1.對(duì)水處理配方進(jìn)行優(yōu)化提高循環(huán)水濃縮倍率，在補(bǔ)充水水質(zhì)不變的情況下，最顯著的結(jié)果就是循環(huán)水中的含鹽量提高，濁度增大，微生物增多等。如處理不當(dāng)，將加速設(shè)備管道的腐蝕，并導(dǎo)致裝置利用率的降低和循環(huán)水水質(zhì)的惡化。通過調(diào)整循環(huán)水處理配方，循環(huán)水濃縮倍率可以提高到3-4。循環(huán)水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行情況下。加藥、加酸設(shè)施的安全可靠是水處理的基礎(chǔ)，因此要求循環(huán)水系統(tǒng)有較高水平的水質(zhì)在線監(jiān)測和自動(dòng)加藥系統(tǒng)，因此要以系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定、可靠，減少操作波動(dòng)為首要條件，選用與系統(tǒng)相適應(yīng)的自動(dòng)連續(xù)加藥(加酸)設(shè)備。高濃縮倍數(shù)運(yùn)行時(shí)，循環(huán)水離子含量和污染物含量增加，濁度和微生物控制難度加大，需要加強(qiáng)旁流處理和殺菌。配備旁流過濾器，其流量為循環(huán)水量的3%-5%，以降低循環(huán)水中的懸浮物、膠體和部分微生物，有利于控制循環(huán)水腐蝕及結(jié)垢。2.改善循環(huán)水補(bǔ)充水水質(zhì)在循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)不變的前提下，要提高循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，最直接的方法就是提高循環(huán)水補(bǔ)充水的水質(zhì)。特別是對(duì)于補(bǔ)水水質(zhì)較差，或受客觀條件限制，無法大幅提高水處理劑的性能時(shí)，也可以采取對(duì)補(bǔ)充水進(jìn)行預(yù)處理的辦法，改善補(bǔ)水水質(zhì)，以利于循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的提高。這種措施在北方高堿、高硬水系尤其適用，而且綜合效益明顯，目前在一些企業(yè)已得到了成功應(yīng)用。按《石油化工給水排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，石油化工敞開式循環(huán)水水質(zhì)要求Ca2+質(zhì)量濃度為30-500mR／L，而石為，石油化工企業(yè)給水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為Ca2+質(zhì)量濃度≤175mg／L。假設(shè)循環(huán)水Ca2+質(zhì)量濃度為500mg／L，補(bǔ)充水Ca2+質(zhì)量濃度為175mg/L，則循環(huán)水濃縮數(shù)倍數(shù)為2.86。若采用順流再生固定床技術(shù)對(duì)循環(huán)水補(bǔ)充水進(jìn)行離子交換處理，生成的軟水中陽離子質(zhì)量濃度約為80mg/L。這樣，在不改變循環(huán)水水質(zhì)狀況的情況下，循環(huán)水濃縮倍數(shù)可達(dá)到6.25倍，補(bǔ)充水量由大約2%降低為1.4%，節(jié)水30%。采用循環(huán)水分級(jí)濃縮串聯(lián)補(bǔ)水技術(shù)近年來，我國電力系統(tǒng)開發(fā)了一種經(jīng)濟(jì)適用的循環(huán)水濃縮串聯(lián)補(bǔ)水技術(shù)。該工藝將循環(huán)水分成兩級(jí)進(jìn)行處理，補(bǔ)給水串聯(lián)運(yùn)行。第1級(jí)原水進(jìn)入第1級(jí)機(jī)組循環(huán)水系統(tǒng)低濃縮倍率運(yùn)行，(濃縮倍率小于等于2)，第1級(jí)循環(huán)排污水經(jīng)過濾、弱酸離子交換樹脂脫堿軟化處理后作為第2級(jí)機(jī)組循環(huán)補(bǔ)給水，第2級(jí)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)采用高濃縮倍率運(yùn)行(濃縮倍率小于等于4.5，且循環(huán)水總濃縮倍率大于等于6.0)，其排污水經(jīng)澄清過濾和反滲透處理后可作為鍋爐補(bǔ)給水或循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)給水。該技術(shù)已在西柏坡電廠成功運(yùn)行多年，與常規(guī)循環(huán)水單級(jí)濃縮處理系統(tǒng)比較，其優(yōu)點(diǎn)主要有：(1)濃縮倍率高。綜合循環(huán)水濃縮倍率可達(dá)6～9，節(jié)水效果明顯、排污量較小、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠；(2)解決了提高濃縮倍率與凝汽器管材結(jié)垢或腐蝕的矛盾；(3)對(duì)循環(huán)水濃縮倍率2倍左右的循環(huán)水裝置，改造方便，適用性強(qiáng)；(4)減少了廢水排放量；(5)節(jié)約投資、占地面積小。與空冷技術(shù)相比，分級(jí)濃縮串聯(lián)補(bǔ)水技術(shù)工程造價(jià)低(約是空冷的1／10)。缺點(diǎn)是冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)、風(fēng)吹損失需另尋辦法解決。空冷技術(shù)耗水率低，缺點(diǎn)是工程造價(jià)高、運(yùn)行管理復(fù)雜。以1200MW規(guī)模電廠為例，采用分級(jí)濃縮串聯(lián)補(bǔ)水技術(shù)，需投資4000萬元左右，解決了約占1／2循環(huán)水水量的排污損失(1566萬t/a左右)，具有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。按石家莊市工業(yè)企業(yè)用水價(jià)2.98元／m3計(jì)，節(jié)約水費(fèi)4666.68萬元／a。1年即可收回投資。采用空冷技術(shù)，投資約5億元左右，節(jié)水約3200萬t／a。水投資分別為：2.55元／t和15.6元／t。4.采用空冷技術(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排空氣冷卻方式和水冷卻方式的討論持續(xù)了相當(dāng)長的時(shí)間，到目前為止仍在進(jìn)行兩者之間的經(jīng)濟(jì)分析與討論。但是，空冷器的優(yōu)越性越來越得到人們的認(rèn)可，以空冷代替水冷的趨勢仍日益明顯。目前，國內(nèi)化工企業(yè)只有個(gè)別單元采用了空冷技術(shù)，但在西部電力行業(yè)已廣泛推行。資料介紹在中東缺水地區(qū)已有裝置在設(shè)計(jì)中廣泛采用了空冷技術(shù)。其顯著效果是循環(huán)水用水量降低50%-70%左右，總用水量降低25%～35%，減少污水排放30%～40%。使用空冷技術(shù)不可避免帶來裝置占地面積的增大和電耗的增高。由于西部地區(qū)黃河流域水中氯離子含量高，采用高濃縮倍率循環(huán)水技術(shù)有困難，并且該地區(qū)缺水嚴(yán)重、土地資源和能源相對(duì)豐富，因此空冷技術(shù)在該地區(qū)特別適用。楊相益在《空冷凝汽器在石油化工裝置中的應(yīng)用》一文中對(duì)某濱海煉油廠新建柴油加氫精制裝置中汽輪機(jī)凝汽設(shè)備選擇空冷和水冷方案做了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終選擇了空冷方案。通過分析，空冷流程可顯著降低水耗量，但電耗明顯增加，蒸汽用量變化不大，但總能耗較水冷流程要低，系統(tǒng)排污量大幅度降低。投資增加是空冷流程推廣困難的主要原因。四、結(jié)束語：工業(yè)作為用水大戶，應(yīng)該把循環(huán)水的節(jié)能減排放在首位，目前我國工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐都相對(duì)落后，還有潛力可挖，相關(guān)部門應(yīng)加大推進(jìn)工業(yè)循環(huán)水的節(jié)能減排措施，從環(huán)境保護(hù)角度切實(shí)的積極推進(jìn)節(jié)水政策