楊麗莉 劉乘雨

摘 要：工業(yè)生產(chǎn)離不開水資源，水資源是制約我國(guó)工業(yè)發(fā)展的因素之一，做好企業(yè)的節(jié)水對(duì)于保護(hù)水資源，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展有著重要意義。本文對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水途徑進(jìn)行分析，并對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：石化企業(yè);循環(huán)冷卻;節(jié)水技術(shù)

我國(guó)平均水資源比較短缺，如何最大限度地節(jié)約和保護(hù)水資源，是石化企業(yè)必須面對(duì)的問題，同時(shí)，用水價(jià)格的上漲，使得企業(yè)用水成本上升，如何科學(xué)合理地節(jié)水，將是企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、降本增效的重要工作。石化企業(yè)是用水大戶，循環(huán)冷卻水在石化企業(yè)用水的比例高達(dá)70%左右，對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行節(jié)水管理，對(duì)推動(dòng)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展有著積極意義。

1 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水途徑

石化企業(yè)采用的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為敞開式或密閉式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)存在排污、蒸發(fā)、滲漏和風(fēng)吹等因素影響而出現(xiàn)水量損失，蒸發(fā)損失量是由冷卻水量、氣候條件和冷卻幅度等決定，風(fēng)吹損失量還會(huì)受到冷卻塔、風(fēng)速等影響，滲漏損失量是由冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理水平?jīng)Q定，排污水量與水質(zhì)要求、污水處理方法、補(bǔ)充水質(zhì)和濃縮倍數(shù)等有著很大的聯(lián)系?？梢愿鶕?jù)上述因素來制定循環(huán)冷卻系統(tǒng)的節(jié)水運(yùn)行措施，主要有：對(duì)循環(huán)冷卻工藝進(jìn)行優(yōu)化，可以有效地降低蒸發(fā)量;進(jìn)一步提升濃縮倍數(shù);避免出現(xiàn)風(fēng)吹損失;加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)管理，減少冷卻水滲漏損失;采用可代替水源，降低新水使用量。

2 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)

2.1 優(yōu)化冷卻處理工藝，降低蒸發(fā)損失

為了通過降低蒸發(fā)量達(dá)到節(jié)水效果，可以采取如下措施：

2.1.1 裝置間熱聯(lián)合及熱供料技術(shù)

通過熱聯(lián)合可以把熱量剩余較大的裝置輸送給其他裝置，當(dāng)作熱源來對(duì)介質(zhì)進(jìn)行加熱，可以在循環(huán)系統(tǒng)中獲取到適宜的熱匹配，可以起到熱能優(yōu)化應(yīng)用的效果。熱供料，可以通過上游形成的物流不對(duì)其進(jìn)行冷卻處理，或者不完全進(jìn)行冷卻，采取直接方式或通過緩沖罐輸送到下游，可以作為下游的進(jìn)料。上述兩種供料方式可以不再通過冷卻或完全冷卻，可以有效減小冷卻水的蒸發(fā)損失。某石化公司就采用供料熱聯(lián)合方式，將減壓渣油中的一些熱料提供給溶劑脫瀝青裝置，可以起到很好的節(jié)約蒸發(fā)量的目的。

2.1.2 空氣冷卻

應(yīng)用空冷換熱器來取代部分水冷換熱裝置，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行空冷處理。

2.1.3 干濕式冷卻塔

在該裝置內(nèi)部安裝具備足夠換熱面積空冷器，冷卻水可通過散熱器和環(huán)境中的冷空氣進(jìn)行熱交換，再通過冷卻塔淋水區(qū)，該種冷卻塔比普通冷卻塔有著更好的蒸發(fā)水節(jié)能效果。

2.1.4 閉式冷卻塔

該種冷卻裝置采用軸流風(fēng)機(jī)，把空氣輸送給換熱管束，由于管束中充滿閉式循環(huán)冷卻水，還存在著循環(huán)噴淋水，外界冷空氣可以在形成的噴淋水膜中完成熱交換，對(duì)傳熱處理過程進(jìn)行了強(qiáng)化片時(shí)。管束下部形成的噴淋水會(huì)進(jìn)往以下部的填料區(qū)域，可以更好地通過敞開噴淋完成熱交換。

2.1.5 海水冷卻

如果石化企業(yè)臨近海洋，可以將海水作為冷卻介質(zhì)，不再單獨(dú)設(shè)置冷水塔，也不會(huì)出現(xiàn)蒸發(fā)損失，而海水會(huì)對(duì)處理設(shè)備材質(zhì)提出更高要求，需要較多的投資。

2.2 提高濃縮倍數(shù)

采用補(bǔ)充軟化水、加酸處理等技術(shù)，可以使石化企業(yè)循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)變大，還可以起到很好的節(jié)水效果，如果將濃縮倍數(shù)從原來的1.5提升至2.0，可以節(jié)約50%的水量，有著很可觀的經(jīng)濟(jì)效益，但提高濃縮倍數(shù)以后，會(huì)導(dǎo)致含鹽量變大，存在著換熱處理設(shè)備腐蝕和結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。主要的技術(shù)有：

2.2.1 加酸技術(shù)

在循環(huán)冷卻水持續(xù)運(yùn)行過程中，如果水溫變高、鹽類濃縮等因素影響，水中的碳酸錳、碳酸鈣等會(huì)析出結(jié)垢，對(duì)水體中加酸會(huì)使中和堿度，鈣、鎂離子濃度就會(huì)相應(yīng)的提升，濃縮倍數(shù)就會(huì)變高。

2.2.2 補(bǔ)充軟化水

對(duì)循環(huán)水全部或部分進(jìn)行軟化，可以有效提高循環(huán)冷卻水濃度。如果采用混合補(bǔ)水方式，可將軟化水與原冷卻水作為補(bǔ)充水，可以降低水體出現(xiàn)腐蝕和結(jié)垢可能性，還可降低設(shè)備運(yùn)行成本和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，軟化水處理多采用膜法、藥劑法等。

2.2.3 水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)

對(duì)循環(huán)冷卻水中加入分散劑、緩蝕劑等，可以起到穩(wěn)定水體質(zhì)量的作用，在保證高濃縮倍數(shù)的前提下，避免或緩解換熱設(shè)備、冷卻管道的結(jié)垢和腐蝕，起到較好的節(jié)水效果。

2.2.4 旁流處理技術(shù)

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，會(huì)受到補(bǔ)水中的泥沙、腐蝕物、黏泥等物質(zhì)的污染，會(huì)出現(xiàn)水體蒸發(fā)濃縮、水質(zhì)變差等問題，處理設(shè)備和冷卻管線的傳熱效果會(huì)受到影響，嚴(yán)重情況下會(huì)引發(fā)安全事故。旁流處理技術(shù)，可以把部分循環(huán)水引出來，進(jìn)行脫除鹽分、過濾處理和軟件等，對(duì)提高循環(huán)水質(zhì)發(fā)揮著重要作用，旁流處理為成本較小的節(jié)水處理方式，還可以與化學(xué)處理方式進(jìn)行配合，有利于延長(zhǎng)處理設(shè)備使用壽命，提高循環(huán)冷卻效果，減少排污量和補(bǔ)水量，避免水處理藥劑流失等。

2.2.5 成套處理技術(shù)

隨著循環(huán)水處理技術(shù)的進(jìn)步，很多專業(yè)水處理公司不再依賴于單一的水處理方式，將水質(zhì)監(jiān)測(cè)與加藥、鈍化預(yù)膜、化學(xué)清洗等技術(shù)集為一體，形成完善的水成套處理技術(shù)。當(dāng)前，循環(huán)冷卻水成套處理技術(shù)已經(jīng)成為石化企業(yè)的首選，對(duì)循環(huán)冷卻水質(zhì)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)水和排污控制，根據(jù)工藝需要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)加藥，保證循環(huán)冷卻水高濃縮倍數(shù)運(yùn)行，可有效降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少藥劑的消耗，保證循環(huán)冷卻水的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，有著很好的節(jié)水效果。

2.3 控制風(fēng)吹損失

冷卻塔風(fēng)機(jī)把填料碎沫水抽出來會(huì)出現(xiàn)風(fēng)損，會(huì)使循環(huán)冷卻水損失0.2-0.5%，風(fēng)損對(duì)散熱并沒有作用。對(duì)風(fēng)吹損失進(jìn)行控制可以在風(fēng)筒進(jìn)口部位安裝收水器，水滴會(huì)跟隨濕空氣不斷向中運(yùn)行，當(dāng)被收水器攔截后，就可以進(jìn)行再次應(yīng)用，安裝機(jī)械收水器以后，風(fēng)吹損失可以減少0.1%左右。

2.4 降低滲漏損失

對(duì)循環(huán)冷卻水管網(wǎng)滲漏損失進(jìn)行控制，主要采用加強(qiáng)運(yùn)維管理和計(jì)量來實(shí)現(xiàn)，可采用陰極保護(hù)等避免冷卻管道受到腐蝕，對(duì)被保護(hù)部位施加陰極電流，金屬受到極化作用會(huì)使電位向著負(fù)方向運(yùn)移，當(dāng)減小到腐蝕電池陽極初始電位條件下，陰、陽兩極不存在電位差，電子便不會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，管道腐蝕就會(huì)得到有效控制。冷卻管網(wǎng)滲漏檢測(cè)可以采用聲波法、大地濕度檢測(cè)法、區(qū)域流量測(cè)定法等， 根據(jù)準(zhǔn)確找到滲漏部位并進(jìn)行維修。

2.5 替代水源

化工企業(yè)的二級(jí)排水可以用作循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充，是一種可再生水源，通過深度處理以后可以將水中的鹽分、需氧污染物質(zhì)、懸浮物等消除掉，可以滿足循環(huán)冷卻系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的要求，再對(duì)水體中投加生物分散劑、阻垢劑和殺菌劑等，可以避免水體中受到腐蝕和結(jié)垢，并設(shè)置生物粘泥、過濾器等輔助裝置，對(duì)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控，保證冷卻水量和水質(zhì)達(dá)到使用要求。比如，某石化公司將再生水應(yīng)用到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，再對(duì)循環(huán)水工藝進(jìn)行合理優(yōu)化，循環(huán)水濃縮倍數(shù)得到大幅提升，使冷卻系統(tǒng)的補(bǔ)水量和排水量得到控制，循環(huán)冷卻系統(tǒng)利用再生水50萬t，節(jié)約新水60萬t。

2.6 其他節(jié)水技術(shù)

將塔池匯水池中水分充分利用起來，可以將其用作清洗用水，可以起到節(jié)約用水的目的。循環(huán)冷卻停止以后，可將塔池內(nèi)水用來清洗內(nèi)部，對(duì)后續(xù)循環(huán)塔池進(jìn)行清泥，可以降低新水使用量。還可以采用液位控制來對(duì)排污量進(jìn)行監(jiān)控，不再采用邊排污邊補(bǔ)水的方式，合理控制排污量，在塔池液位達(dá)到生產(chǎn)工藝要求后，再進(jìn)行排污置換，同時(shí)，液位降低以后方可以進(jìn)行補(bǔ)水，可以達(dá)到很好的節(jié)水效果。做好員工的教育培訓(xùn)，明確崗位責(zé)任，提高員工的節(jié)水降耗意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)節(jié)水的管理。

3 結(jié)束語

綜上所述，原來對(duì)水資源的粗放式管理已經(jīng)就適用于現(xiàn)代企業(yè)，做好節(jié)水工作對(duì)保護(hù)水資源、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益都有著積極作用，雖然化工企業(yè)的循環(huán)冷卻水節(jié)水能力得到大幅提升，但與國(guó)外先進(jìn)水平還有著一定的差距，需要繼續(xù)做好循環(huán)冷卻系統(tǒng)的節(jié)水改造，研發(fā)提高水質(zhì)的藥劑，做好冷卻水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，不斷提高節(jié)水技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]康阿青.電廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水及零排放技術(shù)研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2019（07）：199-201.

作者簡(jiǎn)介：

楊麗莉（1978- ），大專，蘭州石化公司石油化工廠。

劉乘雨（1989- ），本科，蘭州石化公司石油化工廠。