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)水冷卻工藝達到節(jié)能減排的目的顯得尤為重要，本文重點介紹了循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水的具體方法，具有現(xiàn)實的理論指導意義。關鍵詞：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)應用中的作用很關鍵，因此，我們必須重視對循環(huán)冷卻水的處理，采用適宜的工藝控制方法，達到節(jié)能減排的目的。系統(tǒng)控制與節(jié)能的關系分析系統(tǒng)中冷卻塔、冷凍主機、冷卻泵及冷凍泵應是一一對應開啟的，應采用電動閥控制水流，不得讓水流經(jīng)過已停機部分的管道，而影響處理效率。開機的順序是：冷卻水泵、電動閥、冷卻塔、冷凍主機，停機的順序則相反，且冷凍機停機要提前半小時。30kW以上冷卻水泵應采用軟啟動，多臺并聯(lián)，最好用變頻控制，根據(jù)外界環(huán)境氣候設定調(diào)節(jié)水泵功率，節(jié)能效果更好。冷卻塔風機采用雙速電機以及酌情適當調(diào)整風機葉片角度對于節(jié)能降噪有明顯效果。根據(jù)是否設置水池設置位置，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置，并將冷卻水進水總管適當放大，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入循環(huán)水給水管網(wǎng)，供全廠冷換熱設備使用，換熱后水溫達到設計值后，進入循環(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%進入旁濾系統(tǒng)，過濾以降低循環(huán)水濁度，再進入塔下水池，經(jīng)格柵進人吸水池，再經(jīng)過緩蝕阻垢、殺菌滅藻藥劑處理，水質穩(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，水價上漲，排污收費增加，個別企業(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.對水處理配方進行優(yōu)化提高循環(huán)水濃縮倍率，在補充水水質不變的情況下，最顯著的結果就是循環(huán)水中的含鹽量提高，濁度增大，微生物增多等。如處理不當，將加速設備管道的腐蝕，并導致裝置利用率的降低和循環(huán)水水質的惡化。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)運行情況下。加藥、加酸設施的安全可靠是水處理的基礎，因此要求循環(huán)水系統(tǒng)有較高水平的水質在線監(jiān)測和自動加藥系統(tǒng)，因此要以系統(tǒng)運行的穩(wěn)定、可靠，減少操作波動為首要條件，選用與系統(tǒng)相適應的自動連續(xù)加藥(加酸)設備。高濃縮倍數(shù)運行時，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)水腐蝕及結垢。2.改善循環(huán)水補充水水質在循環(huán)水系統(tǒng)水質不變的前提下，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)水補充水的水質。特別是對于補水水質較差，或受客觀條件限制，無法大幅提高水處理劑的性能時，也可以采取對補充水進行預處理的辦法，改善補水水質，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)已得到了成功應用。按《石油化工給水排水水質標準》，石油化工敞開式循環(huán)水水質要求Ca2+質量濃度為30-500mR／L，而石為，石油化工企業(yè)給水水質標準為Ca2+質量濃度≤175mg／L。假設循環(huán)水Ca2+質量濃度為500mg／L，補充水Ca2+質量濃度為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對循環(huán)水補充水進行離子交換處理，生成的軟水中陽離子質量濃度約為80mg/L。這樣，在不改變循環(huán)水水質狀況的情況下，循環(huán)水濃縮倍數(shù)可達到6.25倍，補充水量由大約2%降低為1.4%，節(jié)水30%。采用循環(huán)水分級濃縮串聯(lián)補水技術近年來，我國電力系統(tǒng)開發(fā)了一種經(jīng)濟適用的循環(huán)水濃縮串聯(lián)補水技術。該工藝將循環(huán)水分成兩級進行處理，補給水串聯(lián)運行。第1級原水進入第1級機組循環(huán)水系統(tǒng)低濃縮倍率運行，(濃縮倍率小于等于2)，第1級循環(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級機組循環(huán)補給水，第2級機組的循環(huán)水系統(tǒng)采用高濃縮倍率運行(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給水或循環(huán)水系統(tǒng)補給水。該技術已在西柏坡電廠成功運行多年，與常規(guī)循環(huán)水單級濃縮處理系統(tǒng)比較，其優(yōu)點主要有：(1)濃縮倍率高。綜合循環(huán)水濃縮倍率可達6～9，節(jié)水效果明顯、排污量較小、經(jīng)濟、安全、可靠；(2)解決了提高濃縮倍率與凝汽器管材結垢或腐蝕的矛盾；(3)對循環(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；(4)減少了廢水排放量；(5)節(jié)約投資、占地面積小。與空冷技術相比，分級濃縮串聯(lián)補水技術工程造價低(約是空冷的1／10)。缺點是冷卻水系統(tǒng)的蒸發(fā)、風吹損失需另尋辦法解決。空冷技術耗水率低，缺點是工程造價高、運行管理復雜。以1200MW規(guī)模電廠為例，采用分級濃縮串聯(lián)補水技術，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)濟效益和社會效益。按石家莊市工業(yè)企業(yè)用水價2.98元／m3計，節(jié)約水費4666.68萬元／a。1年即可收回投資。采用空冷技術，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.采用空冷技術來實現(xiàn)節(jié)能減排空氣冷卻方式和水冷卻方式的討論持續(xù)了相當長的時間，到目前為止仍在進行兩者之間的經(jīng)濟分析與討論。但是，空冷器的優(yōu)越性越來越得到人們的認可，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)只有個別單元采用了空冷技術，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)已有裝置在設計中廣泛采用了空冷技術。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)水技術有困難，并且該地區(qū)缺水嚴重、土地資源和能源相對豐富，因此空冷技術在該地區(qū)特別適用。楊相益在《空冷凝汽器在石油化工裝置中的應用》一文中對某濱海煉油廠新建柴油加氫精制裝置中汽輪機凝汽設備選擇空冷和水冷方案做了技術經(jīng)濟比較，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、結束語：工業(yè)作為用水大戶，應該把循環(huán)水的節(jié)能減排放在首位，目前我國工業(yè)循環(huán)水冷卻工藝技術在應用實踐都相對落后，還有潛力可挖，相關部門應加大推進工業(yè)循環(huán)水的節(jié)能減排措施，從環(huán)境保護角度切實的積極推進節(jié)水政策