淺析化工流程循環水系統節能改造技術的現狀

周江濤

(浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000 )

在化工企業生產過程中，傳統循環冷卻水系統應用普遍，就該系統的實踐應用來看，其整體結構的復雜性比較突出，而且涉及到的用戶和用水量比較大，所以該系統在應用實踐中表現出高能耗問題。當前我國正在積極踐行綠色經濟發展戰略，要求實現生產過程的節能、綠色和環保，而傳統循環水系統與具體的要求相悖，所以需要在綠色生產要求下對具體的技術應用做改造[1]。總的來講，高耗能問題會影響到企業的生產效益，所以基于現階段的具體生產目標和技術要求進行循環水系統的節能改造，這可以有效的改善現狀，實現企業生產能耗的降低和效益的提升。

1 傳統循環冷卻水系統技術應用問題

對目前應用的傳統循環冷卻水系統做具體的分析發現其存在著比較突出的應用問題，這些問題對于系統節能而言非常不利。以下是基于實踐總結的技術應用問題。

1.1 系統終端高差偏大

對目前化工企業循環冷卻水系統的具體使用做分析會發現，在系統應用的過程中經常會出現循環水高程不足的情況，而這種情況的出現和系統的工藝設計有顯著的關系。就一般設計來講，隨著生產規模越來越大，循環水系統應配合用水裝置，盡可能集中布置，在系統壓力選取時要滿足用戶用水壓力要求[2]。在生產實踐中，如果使用關小冷卻塔上塔閥門的做法會出現塔閥閥門憋壓的情況，為此水泵輸出揚程要強行提高，以至于輸配管網的壓力會始終保持在比較高的水平，而這種高壓力水平會造成大量浪費的情況。

1.2 管網水力不平衡

對傳統的循環冷卻水系統應用進行分析發現，系統的水路設計具有比較明顯的復雜性，而且系統終端的要求是多樣的[3]。要求的差異和技術的功能差異會造成管網整體水力不均衡的情況。例如，系統在某些時段會進行換熱器過流，此時就有可能存在換熱器欠流的情況，這種情況會導致系統當中的循環水流量無法滿足有效的按需分配。這種情況對化工企業的具體生產而言是顯著的能源浪費。

1.2 泵站供給量持續調控能力不足

就循環冷卻水系統的運行過程分析來看，其會存在一定的工藝負荷，而且系統在使用中需要對環境溫度的變化情況做適應[4]。在這種情況下，如果僅僅是進行水泵開啟臺數的調節，不可能從根本上解決系統中連續循環供水水量的調控問題，所以會出現能耗過大，生產成本浪費的情況。在系統運行中，需要針對實踐做調節，這樣，系統的適應性會更好，成本控制等也會更加顯著。

2 改造方案

在化工企業的生產實踐中，強調節能，控制成本是現階段的主要生產目標，所以需要在實踐中對相應的技術進行改造，從而解決具體問題。實踐中的循環水能效優化運行技術也被稱之為循環水系統節能優化技術，該技術在傳統循環冷卻水系統技術基礎上進行相應的問題處理，并結合智能控制等技術實現了整體技術的優化，以下是技術優化的分析與討論。

2.1 基本原理

要在實踐中利用新技術實現傳統技術的優化，需要對新技術優化的具體原理進行分析。循環水系統節能優化技術，英文縮寫是WECS，其是一種全新的工業循環水系統綜合節能優化運行技術，其遵循的基本原理是熱交換原理和流體力學原理[5]。在系統管網流體參數的基礎上，對閥門的開度以及水泵的具體運行參數等做智能監測，其能夠有效的取代傳統的循環冷卻水系統。對節能控制方法進行具體的優化，同時結合智慧能源、閥門、管網以及終端熱交換器等進行控制的優化，最終的控制效果會更理想。該技術的應用可以實現工業循環水系統的整體能效，從而實現化工企業綜合節能和智能控制兩個主要的目標。該系統的運行可以滿足當前化工企業生產控制的實際要求。

3 改造方案

在WECS技術基礎上針對化工企業流程中的傳統循環冷卻水系統進行節能分析與改造，這于系統的節能效果提升有重要的作用，以下是具體的改造方案分析。

第一是改造方案的基本思路[6]。其思路主要涉及4點要素，分別是循環泵站、管網智慧閥門、終端冷卻設備和冷卻塔。(1)有效使用水泵水量和智慧閥門進行控制優化，在實踐中，將冷卻終端的溫度控制在所設定的可控區域范圍內；(2)利用智慧閥門的打開對位置實現進行智慧調節，從而實現配水平衡狀態的始終保持。在這步工作實施的過程中，需要阻尼降到最低的水平；(3)在線檢測冷卻水的溫度，同時強調冷卻塔智慧閥門和冷卻風機的控制優化，以使冷卻塔的冷卻效果達到最優狀態；(4)強調三項控制[7]。在三項控制實踐中，需要強調水泵組開機臺數和變頻控制優化的一致性。在此4項工作都完成的同時對系統的節能優化效果進行總結和分析，確定存在的問題并加以改善，綜合節能目標的技術要求達標效果會更突出。

第二是需要明確改造實踐中的技術利用。系統的具體改造中涉及較多的先進技術，分析這些技術的應用過程以及應用步驟，對于技術應用推廣和技術應用專業性提升有積極的意義。技術利用主要涉及如下內容：(1)對循環水管網系統和冷卻循環水系統的動態優化與改造[8]。在技術改造的過程中需要強調WECS分支技術的合理、有效運用。例如，管網中的冷卻循環水量要進行智能改變，這樣可以使支管所對應的水流量在循環水冷卻系統的需求基礎上進行分配，這樣，系統在多變的工況下，動態水以及熱力兩項指標能夠保持相對平衡，從而使系統的具體使用滿足管網輸配能耗最小的目的。此外，在實踐中結合上位機軟件對系統管網中各單元的熱量指標進行計算，實現換熱量輸配的全方面分析，這樣可以保證技術節能、行為節能和管理節能三個目標的綜合實現。(2)強調泵閥一體智能變頻技術和終端溫控閥的優化改造。就泵閥一體智能變頻技術和終端溫控泵閥優化改造的具體實施來看，需要將多變量終端溫度控制解耦控制算法的內容融入其中，來保證泵組實際運行參數滿足改造方案提出的各項工藝要求。在工作實施方面，需要利用智慧閥門對每個系統終端的冷卻設備進行參數測量，特別是流量測定。在測量基礎上對其進行分配和調節，實現一體化控制目標。在一體化控制之后，還需要以冷卻終端設備的實際變化情況為基本依據，同時結合具有先進性的解耦控制算法對智慧閥門的常規運行與智能化做切換，從而提升控制效率。此外還需要引入泵閥一體化智能變頻技術，保證水泵機組輸入輸出功率平穩。最后，利用冷卻溫度最優控制算法進行控制優化，整體控制效果進一步加強。(3)做差異性分析[9]。其主要的對象是循環水終端用戶高程，通過差異性分析達到循環水系統壓力分級水平的有效提升，整體循環冷卻水系統實踐中能耗會顯著降低。

綜上，在明確方案技術原理的基礎上對技術改造方案的具體實施進行分析，能夠為實踐工作提供指導和幫助。

4 改造效果

基于改造方案對化工企業的循環冷卻水系統進行改造，其會產生顯著的效果。

從整體分析，利用具體的技術內容對傳統的循環冷卻水系統進行改造，在改造的過程中涉及到較多的內容，比如在具體改造的過程中涉及到了智能閥門的相關內容和WECS的相關技術內容。通過此次改造的具體實施，主管網壓力明顯降低，這種情況滿足了設備的節能降耗要求，而且此種情況對泄漏量的有效減少也起到了積極的幫助。

在傳統循環冷卻水系統上進行改造，具體使用WECS節能優化改造方案，該方案的實施將化工企業生產設備系統和冷卻塔等多個終端進行相互關聯[10]。與此同時，系統當中還增加了為終端用戶所準備的智能增壓泵，該泵和連鎖運行的配合使用有效提升了泵站中泵閥的集成應變能力，泵閥的現實應用價值顯著提升。此外，在實施技術改造之后，循環冷卻水系統的總管壓力出現明顯下降，這種情況使得系統運行的節能效果更加顯著。

5 反思與建議

化工企業生產實踐中勢必會利用到水、電等資源或能源，如果不能夠對具體的生產過程進行控制與處理，則會出現能源消耗過大，資源浪費較多的情況，這種情況不僅對化工企業自身的成本控制不利，還會對社會能源緊張和資源應用緊張問題緩解也非常不利。綠色經濟發展戰略的推進目的就是要實現企業生產的節能降耗，所以企業在生產實踐中需要基于綠色經濟發展戰略對自身的發展情況進行改造。

化工企業循環冷卻水系統的具體使用存在著高耗能、水資源浪費等問題。針對這樣的情況，對系統的具體使用做分析，明確技術缺陷和系統優化的方向，這于實踐工作的開展有積極的意義。

文章對傳統的循環冷卻水系統技術應用現狀進行了分析，發現技術應用存在著三方面的顯著問題，也正是這三個問題造成了系統應用中的大量資源和能源浪費，所以基于現代化智能控制等技術提出了技術改造的基本方向，在具體方向上對系統改造的原理以及具體措施進行分析，明確了技術改造中的細節，并對技術改造的具體實施方案做了討論。在實踐中應用完整的技術方案，并取得了不錯的效果，這說明技術改造方案的整體效果是比較顯著的。在技術改造的過程中，明確問題，同時強調問題分析的完整性、技術改造的針對性與現實性，對整個優化過程意義重大。

6 結束語

在綠色經濟發展大背景下，企業生產實踐需要強調節能和環保，積極的對自身的生產實踐做分析，明確技術缺陷，并在缺陷的基礎上進行相關工作的推進?；て髽I循環冷卻水系統的應用存在著非常明顯的資源、能源浪費，使得化工企業的能源消耗高居不下，生產成本也長期處于高位，這對于企業自身的效益實現非常不利，所以文章就系統節能技術改造進行相關分析，旨在為實踐提供幫助。