大型化工石化企業(yè)通用節(jié)能技術(shù)淺析

安曉英 張康 張莉紅

（中海油天津化工研究設(shè)計院，天津 300131）

一、引言

國家工信部2011年初提出目標(biāo)，2015年我國單位工業(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%。

要達到以上目標(biāo)就要求現(xiàn)有企業(yè)及即將建設(shè)的各類企業(yè)以節(jié)能減排為首要任務(wù)，節(jié)約能源資源的同時減少污染物的排放，而應(yīng)用新技術(shù)，新設(shè)備是實現(xiàn)該目標(biāo)的一條捷徑。本文就大型化工石化類企業(yè)中常用的三種節(jié)能節(jié)水技術(shù)予以簡單分析，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技術(shù)【1】

國家發(fā)展和改革委員會自2008年5月起已經(jīng)陸續(xù)公布了三批“國家重點節(jié)能技術(shù)推廣目錄”其中對于“工業(yè)冷卻塔用混流式水輪機技術(shù)”做了較為詳細介紹。

水輪機的工作動力來自循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水的重力勢能以及循環(huán)水泵的富余揚程，工作時保證冷卻塔的技術(shù)參數(shù)，而且循環(huán)水泵的能耗不變。水輪機的輸出軸直接與風(fēng)機連接并帶動其轉(zhuǎn)動，取消了原電機驅(qū)動風(fēng)機系統(tǒng)，節(jié)約了電能。

某石化企業(yè)投入150萬元對一座4500m3/h流量的機械通風(fēng)冷卻塔進行改造，改造完成后相對應(yīng)改造前做了對比，如表1，改造前冷卻塔風(fēng)機電機年耗電量約為175萬kWh，改造后完全省去本部分電耗，經(jīng)濟效益、環(huán)境效率顯著。

表1 混流式水輪機技術(shù)改造前后對比

2、 中水循環(huán)冷卻水技術(shù)

大型化工類石化類企業(yè)一般都是用水大戶，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，化工石化類企業(yè)中循環(huán)冷卻水補水為最大耗水點，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標(biāo)水，一般為二級處理，具有不受氣候影響、不與臨近地區(qū)爭水，就地可取、穩(wěn)定可靠、保證率高等優(yōu)點。再生水雖不能飲用，但它可以用于一些水質(zhì)要求不高的場合，如沖廁所、沖洗汽車、噴灑道路、綠化等。再生水工程技術(shù)可以認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，后者更適宜細菌藻類生長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?？捎行Х乐刮⑸镂：Α＝鉀Q了微生物藻類危害，中水循環(huán)可以達到和新鮮水補水循環(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，例如濾料過濾、微濾、納濾、反滲透等技術(shù)。經(jīng)過預(yù)處理，濾料過濾處理系統(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。

天津濱海能源發(fā)展股份有限公司和中海油天津化工研究設(shè)計院【2】聯(lián)合開發(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m3。

新鮮水系統(tǒng)改中水循環(huán)系統(tǒng)后投入和運行費用基本無變化，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，從而進一步降低藥劑費用。

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效益，環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

3、 凝結(jié)水閉式收集技術(shù)

大型石化化工類企業(yè)往往也是蒸汽消耗大戶，尤其石化類企業(yè)，很多工藝過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)對蒸汽冷凝水進行了相關(guān)回收，但是主要使用開式回收方式，所面臨的問題主要體現(xiàn)在未能充分合理地利用高溫飽和冷凝水的熱能，無法克服嚴重的水泵汽蝕現(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，經(jīng)常出現(xiàn)汽塞、水錘和壓力不均等現(xiàn)象，同時，不能在各種條件下進行疏水閥合理選型。其冷凝水收集箱是開口式的，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。

國家發(fā)展和改革委員會提出的“重點推廣節(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)”是一項可以實現(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)水收集至集水罐進行汽水分離后，采用由PLC控制的離心泵以全密閉方式自動加壓輸送至規(guī)定位置，對其余熱余壓進行回收再利用。產(chǎn)品由多路共網(wǎng)器、集水罐、離心泵、自控柜、PLC控制器及通用閥門等構(gòu)成。

該套設(shè)施可以實現(xiàn)凝結(jié)水回收過程中汽水分離、消除汽蝕、多路共網(wǎng)、自力增壓、自動感應(yīng)、數(shù)字控制技術(shù)；乏汽回收熱交換過程中乏汽瞬時液化連續(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、自力增強器、噴吸器、集水罐、管道元件、電動泵、電控等組成。具體見圖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目設(shè)計可產(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小時統(tǒng)計，每年相比較開始回收系統(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)相對于其他技改措施較為容易實現(xiàn)，且節(jié)能節(jié)水量相當(dāng)可觀，大型石化化工類企業(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】國家發(fā)展改革委員會.國家重點節(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)場應(yīng)用.工業(yè)水處理.2005.12.