浅析化工流程循环水系统节能改造技术的现状

周江涛

(浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000 )

在化工企业生产过程中，传统循环冷却水系统应用普遍，就该系统的实践应用来看，其整体结构的复杂性比较突出，而且涉及到的用户和用水量比较大，所以该系统在应用实践中表现出高能耗问题。当前我国正在积极践行绿色经济发展战略，要求实现生产过程的节能、绿色和环保，而传统循环水系统与具体的要求相悖，所以需要在绿色生产要求下对具体的技术应用做改造[1]。总的来讲，高耗能问题会影响到企业的生产效益，所以基于现阶段的具体生产目标和技术要求进行循环水系统的节能改造，这可以有效的改善现状，实现企业生产能耗的降低和效益的提升。

1 传统循环冷却水系统技术应用问题

对目前应用的传统循环冷却水系统做具体的分析发现其存在着比较突出的应用问题，这些问题对于系统节能而言非常不利。以下是基于实践总结的技术应用问题。

1.1 系统终端高差偏大

对目前化工企业循环冷却水系统的具体使用做分析会发现，在系统应用的过程中经常会出现循环水高程不足的情况，而这种情况的出现和系统的工艺设计有显著的关系。就一般设计来讲，随着生产规模越来越大，循环水系统应配合用水装置，尽可能集中布置，在系统压力选取时要满足用户用水压力要求[2]。在生产实践中，如果使用关小冷却塔上塔阀门的做法会出现塔阀阀门憋压的情况，为此水泵输出扬程要强行提高，以至于输配管网的压力会始终保持在比较高的水平，而这种高压力水平会造成大量浪费的情况。

1.2 管网水力不平衡

对传统的循环冷却水系统应用进行分析发现，系统的水路设计具有比较明显的复杂性，而且系统终端的要求是多样的[3]。要求的差异和技术的功能差异会造成管网整体水力不均衡的情况。例如，系统在某些时段会进行换热器过流，此时就有可能存在换热器欠流的情况，这种情况会导致系统当中的循环水流量无法满足有效的按需分配。这种情况对化工企业的具体生产而言是显著的能源浪费。

1.2 泵站供给量持续调控能力不足

就循环冷却水系统的运行过程分析来看，其会存在一定的工艺负荷，而且系统在使用中需要对环境温度的变化情况做适应[4]。在这种情况下，如果仅仅是进行水泵开启台数的调节，不可能从根本上解决系统中连续循环供水水量的调控问题，所以会出现能耗过大，生产成本浪费的情况。在系统运行中，需要针对实践做调节，这样，系统的适应性会更好，成本控制等也会更加显著。

2 改造方案

在化工企业的生产实践中，强调节能，控制成本是现阶段的主要生产目标，所以需要在实践中对相应的技术进行改造，从而解决具体问题。实践中的循环水能效优化运行技术也被称之为循环水系统节能优化技术，该技术在传统循环冷却水系统技术基础上进行相应的问题处理，并结合智能控制等技术实现了整体技术的优化，以下是技术优化的分析与讨论。

2.1 基本原理

要在实践中利用新技术实现传统技术的优化，需要对新技术优化的具体原理进行分析。循环水系统节能优化技术，英文缩写是WECS，其是一种全新的工业循环水系统综合节能优化运行技术，其遵循的基本原理是热交换原理和流体力学原理[5]。在系统管网流体参数的基础上，对阀门的开度以及水泵的具体运行参数等做智能监测，其能够有效的取代传统的循环冷却水系统。对节能控制方法进行具体的优化，同时结合智慧能源、阀门、管网以及终端热交换器等进行控制的优化，最终的控制效果会更理想。该技术的应用可以实现工业循环水系统的整体能效，从而实现化工企业综合节能和智能控制两个主要的目标。该系统的运行可以满足当前化工企业生产控制的实际要求。

3 改造方案

在WECS技术基础上针对化工企业流程中的传统循环冷却水系统进行节能分析与改造，这于系统的节能效果提升有重要的作用，以下是具体的改造方案分析。

第一是改造方案的基本思路[6]。其思路主要涉及4点要素，分别是循环泵站、管网智慧阀门、终端冷却设备和冷却塔。(1)有效使用水泵水量和智慧阀门进行控制优化，在实践中，将冷却终端的温度控制在所设定的可控区域范围内；(2)利用智慧阀门的打开对位置实现进行智慧调节，从而实现配水平衡状态的始终保持。在这步工作实施的过程中，需要阻尼降到最低的水平；(3)在线检测冷却水的温度，同时强调冷却塔智慧阀门和冷却风机的控制优化，以使冷却塔的冷却效果达到最优状态；(4)强调三项控制[7]。在三项控制实践中，需要强调水泵组开机台数和变频控制优化的一致性。在此4项工作都完成的同时对系统的节能优化效果进行总结和分析，确定存在的问题并加以改善，综合节能目标的技术要求达标效果会更突出。

第二是需要明确改造实践中的技术利用。系统的具体改造中涉及较多的先进技术，分析这些技术的应用过程以及应用步骤，对于技术应用推广和技术应用专业性提升有积极的意义。技术利用主要涉及如下内容：(1)对循环水管网系统和冷却循环水系统的动态优化与改造[8]。在技术改造的过程中需要强调WECS分支技术的合理、有效运用。例如，管网中的冷却循环水量要进行智能改变，这样可以使支管所对应的水流量在循环水冷却系统的需求基础上进行分配，这样，系统在多变的工况下，动态水以及热力两项指标能够保持相对平衡，从而使系统的具体使用满足管网输配能耗最小的目的。此外，在实践中结合上位机软件对系统管网中各单元的热量指标进行计算，实现换热量输配的全方面分析，这样可以保证技术节能、行为节能和管理节能三个目标的综合实现。(2)强调泵阀一体智能变频技术和终端温控阀的优化改造。就泵阀一体智能变频技术和终端温控泵阀优化改造的具体实施来看，需要将多变量终端温度控制解耦控制算法的内容融入其中，来保证泵组实际运行参数满足改造方案提出的各项工艺要求。在工作实施方面，需要利用智慧阀门对每个系统终端的冷却设备进行参数测量，特别是流量测定。在测量基础上对其进行分配和调节，实现一体化控制目标。在一体化控制之后，还需要以冷却终端设备的实际变化情况为基本依据，同时结合具有先进性的解耦控制算法对智慧阀门的常规运行与智能化做切换，从而提升控制效率。此外还需要引入泵阀一体化智能变频技术，保证水泵机组输入输出功率平稳。最后，利用冷却温度最优控制算法进行控制优化，整体控制效果进一步加强。(3)做差异性分析[9]。其主要的对象是循环水终端用户高程，通过差异性分析达到循环水系统压力分级水平的有效提升，整体循环冷却水系统实践中能耗会显著降低。

综上，在明确方案技术原理的基础上对技术改造方案的具体实施进行分析，能够为实践工作提供指导和帮助。

4 改造效果

基于改造方案对化工企业的循环冷却水系统进行改造，其会产生显著的效果。

从整体分析，利用具体的技术内容对传统的循环冷却水系统进行改造，在改造的过程中涉及到较多的内容，比如在具体改造的过程中涉及到了智能阀门的相关内容和WECS的相关技术内容。通过此次改造的具体实施，主管网压力明显降低，这种情况满足了设备的节能降耗要求，而且此种情况对泄漏量的有效减少也起到了积极的帮助。

在传统循环冷却水系统上进行改造，具体使用WECS节能优化改造方案，该方案的实施将化工企业生产设备系统和冷却塔等多个终端进行相互关联[10]。与此同时，系统当中还增加了为终端用户所准备的智能增压泵，该泵和连锁运行的配合使用有效提升了泵站中泵阀的集成应变能力，泵阀的现实应用价值显著提升。此外，在实施技术改造之后，循环冷却水系统的总管压力出现明显下降，这种情况使得系统运行的节能效果更加显著。

5 反思与建议

化工企业生产实践中势必会利用到水、电等资源或能源，如果不能够对具体的生产过程进行控制与处理，则会出现能源消耗过大，资源浪费较多的情况，这种情况不仅对化工企业自身的成本控制不利，还会对社会能源紧张和资源应用紧张问题缓解也非常不利。绿色经济发展战略的推进目的就是要实现企业生产的节能降耗，所以企业在生产实践中需要基于绿色经济发展战略对自身的发展情况进行改造。

化工企业循环冷却水系统的具体使用存在着高耗能、水资源浪费等问题。针对这样的情况，对系统的具体使用做分析，明确技术缺陷和系统优化的方向，这于实践工作的开展有积极的意义。

文章对传统的循环冷却水系统技术应用现状进行了分析，发现技术应用存在着三方面的显著问题，也正是这三个问题造成了系统应用中的大量资源和能源浪费，所以基于现代化智能控制等技术提出了技术改造的基本方向，在具体方向上对系统改造的原理以及具体措施进行分析，明确了技术改造中的细节，并对技术改造的具体实施方案做了讨论。在实践中应用完整的技术方案，并取得了不错的效果，这说明技术改造方案的整体效果是比较显著的。在技术改造的过程中，明确问题，同时强调问题分析的完整性、技术改造的针对性与现实性，对整个优化过程意义重大。

6 结束语

在绿色经济发展大背景下，企业生产实践需要强调节能和环保，积极的对自身的生产实践做分析，明确技术缺陷，并在缺陷的基础上进行相关工作的推进。化工企业循环冷却水系统的应用存在着非常明显的资源、能源浪费，使得化工企业的能源消耗高居不下，生产成本也长期处于高位，这对于企业自身的效益实现非常不利，所以文章就系统节能技术改造进行相关分析，旨在为实践提供帮助。