安曉英 張康 張莉紅

（中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院，天津 300131）

一、引言

國(guó)家工信部2011年初提出目標(biāo)，2015年我國(guó)單位工業(yè)增加值能耗、二氧化碳排放量和用水量分別要比“十一五”末降低18%、18%以上和30%。

要達(dá)到以上目標(biāo)就要求現(xiàn)有企業(yè)及即將建設(shè)的各類(lèi)企業(yè)以節(jié)能減排為首要任務(wù)，節(jié)約能源資源的同時(shí)減少污染物的排放，而應(yīng)用新技術(shù)，新設(shè)備是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的一條捷徑。本文就大型化工石化類(lèi)企業(yè)中常用的三種節(jié)能節(jié)水技術(shù)予以簡(jiǎn)單分析，為相關(guān)企業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

二、節(jié)能新技術(shù)淺析

本文主要介紹可以應(yīng)用于大型化工石化類(lèi)企業(yè)的三種節(jié)能節(jié)水技術(shù)：

1、 工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機(jī)技術(shù)【1】

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)自2008年5月起已經(jīng)陸續(xù)公布了三批“國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄”其中對(duì)于“工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機(jī)技術(shù)”做了較為詳細(xì)介紹。

水輪機(jī)的工作動(dòng)力來(lái)自循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的重力勢(shì)能以及循環(huán)水泵的富余揚(yáng)程，工作時(shí)保證冷卻塔的技術(shù)參數(shù)，而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機(jī)的輸出軸直接與風(fēng)機(jī)連接并帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，取消了原電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，節(jié)約了電能。

某石化企業(yè)投入150萬(wàn)元對(duì)一座4500m3/h流量的機(jī)械通風(fēng)冷卻塔進(jìn)行改造，改造完成后相對(duì)應(yīng)改造前做了對(duì)比，如表1，改造前冷卻塔風(fēng)機(jī)電機(jī)年耗電量約為175萬(wàn)kWh，改造后完全省去本部分電耗，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效率顯著。

表1 混流式水輪機(jī)技術(shù)改造前后對(duì)比

2、 中水循環(huán)冷卻水技術(shù)

大型化工類(lèi)石化類(lèi)企業(yè)一般都是用水大戶(hù)，在水資源日益緊張的今天，節(jié)約新鮮水資源已經(jīng)迫在眉睫。除工藝用水外，化工石化類(lèi)企業(yè)中循環(huán)冷卻水補(bǔ)水為最大耗水點(diǎn)，如果利用中水替代循環(huán)冷卻水系統(tǒng)新鮮水將大大降低循環(huán)水系統(tǒng)新鮮水消耗量。

與新鮮水比較中水屬于再生水，是污水處理廠處理達(dá)標(biāo)水，一般為二級(jí)處理，具有不受氣候影響、不與臨近地區(qū)爭(zhēng)水，就地可取、穩(wěn)定可靠、保證率高等優(yōu)點(diǎn)。再生水雖不能飲用，但它可以用于一些水質(zhì)要求不高的場(chǎng)合，如沖廁所、沖洗汽車(chē)、噴灑道路、綠化等。再生水工程技術(shù)可以認(rèn)為是一種介于建筑物生活給水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)之間的雜用供水技術(shù)。再生水的水質(zhì)指標(biāo)低于城市給水中飲用水水質(zhì)指標(biāo)，但高于污染水允許排入地面水體的排放標(biāo)準(zhǔn)。

中水和新鮮水比較，后者更適宜細(xì)菌藻類(lèi)生長(zhǎng)從而沉積堵塞管路等，為防止發(fā)生微生物的危害，選擇合適殺菌劑至關(guān)重要。從目前運(yùn)行的中水循環(huán)冷卻系統(tǒng)看，推薦使用TS-52809A殺菌滅藻劑和TS-867殺菌滅藻劑，配合使用，殺菌滅藻、剝離粘泥效果極佳。可有效防止微生物危害。解決了微生物藻類(lèi)危害，中水循環(huán)可以達(dá)到和新鮮水補(bǔ)水循環(huán)一樣的效果，目前的水處理技術(shù)可以將污水處理到人們所需要的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。城市污水所含雜質(zhì)少于0.1%，采用的常規(guī)污水深度處理，例如濾料過(guò)濾、微濾、納濾、反滲透等技術(shù)。經(jīng)過(guò)預(yù)處理，濾料過(guò)濾處理系統(tǒng)出水可以滿足生活雜用水，包括房屋沖廁、澆灑綠地、沖洗道路和一般工業(yè)冷卻水等用水要求。

天津?yàn)I海能源發(fā)展股份有限公司和中海油天津化工研究設(shè)計(jì)院【2】聯(lián)合開(kāi)發(fā)的3000m3/h循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中水利用工程，2003年使用至今，效果較好。每年可節(jié)約新鮮水3280萬(wàn)m3。

新鮮水系統(tǒng)改中水循環(huán)系統(tǒng)后投入和運(yùn)行費(fèi)用基本無(wú)變化，由于再生水一般偏酸性，所以水處理藥劑和新鮮水相比較可減少酸性處理藥劑投加劑量，從而進(jìn)一步降低藥劑費(fèi)用。

再生水是城市的第二水源。城市污水再生利用是提高水資源綜合利用率，減輕水體污染的有效途徑之一。再生水合理回用既能減少水環(huán)境污染，又可以緩解水資源緊缺的矛盾，是貫徹可持續(xù)發(fā)展的重要措施。污水的再生利用和資源化具有可觀的社會(huì)效益，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

3、 凝結(jié)水閉式收集技術(shù)

大型石化化工類(lèi)企業(yè)往往也是蒸汽消耗大戶(hù)，尤其石化類(lèi)企業(yè)，很多工藝過(guò)程均需要用到蒸汽直接加熱或間接加熱，間接加熱換熱用蒸汽冷凝水既具有熱力資源又是很好的軟化水資源。雖然目前多數(shù)企業(yè)已經(jīng)對(duì)蒸汽冷凝水進(jìn)行了相關(guān)回收，但是主要使用開(kāi)式回收方式，所面臨的問(wèn)題主要體現(xiàn)在未能充分合理地利用高溫飽和冷凝水的熱能，無(wú)法克服嚴(yán)重的水泵汽蝕現(xiàn)象，在多參數(shù)蒸汽使用壓力下，非同期使用用汽設(shè)備的冷凝水回收時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)汽塞、水錘和壓力不均等現(xiàn)象，同時(shí)，不能在各種條件下進(jìn)行疏水閥合理選型。其冷凝水收集箱是開(kāi)口式的，冷凝水和大氣相通，由于壓降閃蒸造成系統(tǒng)產(chǎn)生大量二次閃蒸汽，散失了部分熱量，為防止輸送水泵汽蝕又兌入冷水，回收水溫僅在70℃左右。

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)提出的“重點(diǎn)推廣節(jié)能技術(shù)（第二批）”中“乏汽與凝結(jié)水閉式全熱能回收技術(shù)”是一項(xiàng)可以實(shí)現(xiàn)高效冷凝水閉式回收的技術(shù)。

該技術(shù)將蒸汽放熱后形成的凝結(jié)水收集至集水罐進(jìn)行汽水分離后，采用由PLC控制的離心泵以全密閉方式自動(dòng)加壓輸送至規(guī)定位置，對(duì)其余熱余壓進(jìn)行回收再利用。產(chǎn)品由多路共網(wǎng)器、集水罐、離心泵、自控柜、PLC控制器及通用閥門(mén)等構(gòu)成。

該套設(shè)施可以實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水回收過(guò)程中汽水分離、消除汽蝕、多路共網(wǎng)、自力增壓、自動(dòng)感應(yīng)、數(shù)字控制技術(shù)；乏汽回收熱交換過(guò)程中乏汽瞬時(shí)液化連續(xù)控制技術(shù)。

蒸汽凝結(jié)水閉式回收裝置主要由閃蒸罐、多路共網(wǎng)器、自力增強(qiáng)器、噴吸器、集水罐、管道元件、電動(dòng)泵、電控等組成。具體見(jiàn)圖1。

圖1 冷凝水閉式回收工藝流程

最大回收量5～300 t/h，最高工作壓力1.6MP，最高回收凝結(jié)水溫度170℃。

天津某在建大型化工項(xiàng)目設(shè)計(jì)可產(chǎn)生蒸汽冷凝水210t/h（0.25MPa ，溫度138.89℃，焓值584.459kJ/kg），與70℃熱水（焓值293.53 kJ/kg）比較，按照年生產(chǎn)8000小時(shí)統(tǒng)計(jì)，每年相比較開(kāi)始回收系統(tǒng)可節(jié)能量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤16676tce。

三、總結(jié)

以上文章中提到的節(jié)能節(jié)水技術(shù)相對(duì)于其他技改措施較為容易實(shí)現(xiàn)，且節(jié)能節(jié)水量相當(dāng)可觀，大型石化化工類(lèi)企業(yè)應(yīng)用以上三種技術(shù)可以大幅度減少企業(yè)年耗電量，耗水量。

【1】國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì).國(guó)家重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)推廣目錄 2008-2010.

【2】商永鑫，劉光華，李映川.中水回用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用.工業(yè)水處理.2005.12.