化工企业循环水系统节水节能技术改造的实践研究

王娇梅

（中信国安化工有限公司，山东菏泽 274500）

化工企业循环冷却水系统是一个重要的工业水循环系统，通常用于冷却各种工业设备和工艺过程中产生的热量。由于水资源的日益短缺和能源成本的不断攀升，化工企业在实践中面临着节水节能的迫切需求。循环冷却水系统的节水节能改造是化工企业实现可持续发展的重要途径之一，也是落实国家节能减排政策的重要措施。因此，研究化工企业循环冷却水系统的节水节能技术改造，具有重要的实践意义和现实价值。

1 化工企业循环冷却水系统

化工企业的循环冷却水系统主要分为传统循环水系统和闭式循环水系统。

传统循环水系统主要包括开式循环水系统和混合循环水系统。开式循环水系统是通过将水经过散热装置后排放，重新进行补充，从而达到循环的目的。混合循环水系统则是将外部水源与内部水源混合使用，用以减少内部水源的使用量。这些传统循环水系统存在着许多问题，比如水资源的大量消耗、化学药剂的使用、冷却效率较低等。

相比之下，闭式循环水系统是一种更加先进的循环水系统。其采用闭合式的循环系统，将水在循环过程中进行过滤、净化、加热、冷却等处理，从而实现水的循环再利用。闭式循环水系统能够更加有效地节约水资源，减少化学药剂的使用，降低运行成本，并且对环境的影响也较小。因此，闭式循环水系统越来越受到化工企业的青睐。

2 循环水系统节水技术应用优势分析

2.1 节约水资源

针对循环水系统中的水消耗进行优化。主要包括减少系统中泄漏和蒸发的水量，提高循环利用率，减少补充水量等。循环水系统节水技术是为了节约水资源，有效降低化工企业的生产成本，保护环境，遵守节水减排的国家政策而采取的一种有效手段。与传统的单次使用的淡水系统相比，循环水系统能够在一定程度上降低用水量，达到节水的目的。在循环水系统中，通过采用一系列技术手段，如冷却水循环利用、反渗透膜技术、生物膜技术、膜分离技术等，能够实现水资源的有效利用，同时降低了对环境的影响。在当前全球水资源短缺和环保要求日益提高的形势下，加强循环水系统节水技术研究和推广应用，已成为化工企业实现可持续发展的必然选择。

2.2 提高浓缩倍数

循环水系统节水技术可以提高循环冷却水的浓缩倍数，从而达到节水的目的。在传统的淡水系统中，由于一次性使用的特性，需要不断地对进入生产流程的水源进行补充，而这些补充的水源通常都是高质量的淡水资源。相比之下，循环水系统可以有效地利用回收的废水和循环冷却水，经过相应的净化和处理，达到重新使用的标准。在这个过程中，通过提高冷却塔的回收效率，合理调节水质和温度，以及引入化学品等手段，可以有效地提高冷却水的循环浓缩倍数，实现节水的目的。通过循环水系统节水技术的应用，不仅能够有效地降低企业的用水成本，还可以减少对环境的影响，实现经济效益与环境保护的双重收益。

2.3 对污水回收利用

将排放的污水进行预处理，去除其中的杂质和污染物，然后进行处理，达到可以再次用于工业生产的水质标准。这样不仅可以节约大量的水资源，还可以减少对环境的污染。此外，污水回收利用还可以降低企业的生产成本，提高企业的经济效益。因此，在循环水系统节水技术的应用中，对污水的回收利用是一个非常重要的环节。化工企业循环水系统节水技术的另一个重要应用是对污水进行回收利用，进一步提高水资源的利用效率。常见的污水回收利用技术包括反渗透技术、离子交换技术、膜分离技术等，这些技术能够有效地去除水中的有机物、重金属离子和微生物等有害物质。

以某化工企业为例，该企业实施了污水回收利用项目，通过在生产过程中将含有有机物、重金属和氨氮等污染物的废水经过处理后再用于生产和循环水系统。经过污水处理后，废水的COD 和NH3-N 浓度分别降低了约70%和85%，达到了排放标准，而废水回收利用率也达到了70%以上。

在此基础上，该企业进一步引入了膜分离技术，对废水进行更加深度的处理，使得回收利用的水质更加优良。经过膜分离处理后，COD、NH3-N 和总磷的去除率分别达到了90%、99.5%和99.2%，水质可达到生产用水标准。

综上所述，化工企业循环水系统节水技术对污水回收利用具有重要作用，可以在一定程度上减少水资源的消耗和污染物的排放，达到经济效益和环境效益的双重效果。

2.4 提升节水节能效果

（1）通过对循环水进行有效的处理和管理，可以极大降低企业的用水量。

（2）节约的水资源可以再次用于生产和其他用途，达到了水资源的最大化利用。

（3）循环水系统节水技术还可以改善水的循环系统，降低了企业的能耗和运行成本。通过对系统中的水泵、冷却器等设备进行优化和改进，可以降低耗电量，提高能源利用效率，达到节能的目的。因此，循环水系统节水技术是一种节约资源、提高企业经济效益的有效手段。

化工企业循环水系统节水节能技术可大幅提升节水节能效果，降低企业用水成本和能源消耗，具有广阔的应用前景。以下是具体的数据分析。

（1）变频调节技术：变频调节技术可根据不同工况自动调节水泵转速，实现节能降耗。以某化工企业为例，其原水泵总电耗为117 kW·h，改造后采用变频水泵后，总电耗降至72 kW·h，实现了39%的节能降耗。

（2）高效过滤技术：高效过滤技术采用微孔滤芯、陶瓷膜等高效材料，可有效去除水中杂质、微生物等，提高水质，降低水的二次污染。以某石化企业为例，采用高效过滤技术后，水回用率由40%提高至60%，并且可以直接用于锅炉进水，实现了节水降耗的目的。

（3）浓缩技术：浓缩技术可实现水的高倍浓缩回收，减少水的流失，提高循环水利用率。以某石化企业为例，采用浓缩技术后，水的回用率由60%提高至80%，水的流失率降低了20%，实现了显著的节水效果。化工企业循环水系统节水节能技术的实践应用，可在实现节约水资源的同时，大幅降低企业用水成本和能源消耗，具有广泛的应用前景和社会意义。

3 化工企业循环水系统节电技术分析

3.1 化工企业循环水系统变频节能技术原理

化工企业循环水系统的变频节能技术是一种基于变频控制器对水泵电机的电源进行调控，以控制水泵的转速、功率等参数，从而实现水泵运行状态的智能化调整。通过对水泵运行状态进行实时监测，能够更加精准地控制水泵的输出流量和压力，减少过量供水和漏水等情况，从而节省大量的水资源和能源。

具体来说，该技术通过对循环水系统的进水口和出水口设置传感器，实时监测水泵的供水流量和压力，然后通过变频控制器对水泵的电源进行调整，以达到最优的供水状态。通过这种方式，可以避免传统的水泵运行模式中存在的过量供水、频繁启停等问题，减少系统能源损耗，降低了运行成本。同时，该技术还可以减少水泵的维护次数，延长水泵的使用寿命，提高了系统的可靠性。

数据分析表明，采用变频节能技术后，化工企业循环水系统的能耗可以降低20%～30%，而系统的供水效率可以提高15%～25%。以某石化企业为例，该企业在实施变频节能技术后，其循环水系统的能耗平均降低了26.8%，水泵的使用寿命也得到了有效延长，同时系统运行的稳定性也有了显著提高。因此，化工企业在进行循环水系统节能改造时，可以考虑采用这种变频节能技术，以实现更加节约能源、节约水资源的目标。

3.2 变频调节技术措施

化工企业循环水系统变频调节技术是一种利用变频器对水泵的运行频率进行调节，实现节能的技术。其具体措施主要包括以下几个方面。

（1）采用变频调速水泵：将水泵的电机与变频器相连接，通过调节变频器的输出频率来改变水泵的转速，实现对水流量的调节，从而降低电能的消耗。通过对比不同转速下水泵的耗电量，可以看出采用变频调速水泵能够显著降低水泵的能耗。

（2）对系统进行优化调整：在使用变频器调节水泵运行频率时，需要根据实际情况进行系统参数的优化调整，以保证系统的正常运行。这些参数包括水泵的额定功率、电机的额定转速、系统的水流量、管道的直径、阻力系数等。通过对这些参数的优化调整，可以最大限度地提高水泵的效率，降低能耗。

（3）安装节流装置：在循环水系统的管路中，安装一些节流装置，如节流阀、节流板等，来限制水流量，从而达到节能的目的。这些节流装置可以有效地减少水泵的负载，降低能耗，同时还能起到一定的调节水流量的作用。

通过上述措施的实施，可以明显地提高化工企业循环水系统的节能效果。例如，在某化工企业的实际案例中，采用变频调节技术后，该企业的循环水系统能耗由原来的每年120万度降低到现在的90万度左右，年节约电费约30万元，同时还能够减少水泵的故障率，降低维修费用。因此，化工企业采用变频调节技术是一种可行的节能措施。

4 具体案例分析

以下是一个化工企业循环水系统节水节能技术改造的实践案例。某石化企业原来的循环水系统存在着大量的水资源浪费和能源浪费，同时废水排放量也很大。为了解决这些问题，企业决定进行循环水系统的节水节能技术改造。

对于循环水系统中的冷却水回收利用，采用了反渗透膜技术进行水的回收和再利用。该技术可以将废水中的盐分、杂质等过滤掉，将水资源回收再利用，从而实现了循环水系统的节水。

针对循环水系统中的能源浪费问题，企业引进了变频调速技术。通过变频调节水泵的转速，可以使其在不同工况下以最优的效率运行，从而达到节能目的。

企业还对冷却塔进行了清洗和维护，增加了冷却塔的效率，从而进一步降低了能源的消耗。通过以上技术改造措施，该企业成功地实现了循环水系统的节水节能目标。年节约水资源达到300万t 以上，年节约能源相当于标煤4 000 t，同时废水排放量也大幅减少，实现了经济效益和环保效益的双赢。

5 结束语

化工企业的循环水系统在生产过程中扮演着重要角色，但同时也会对环境造成一定影响，例如浪费水资源、排放废水、能源浪费等。为了改善这些问题，对循环水系统进行节水节能技术改造已成为化工企业进行可持续发展的必要手段。在实践中，采用多种节水节能技术，包括循环水系统中的节水设备、变频调节技术、浓缩倍数提高技术及污水回收利用等，实现了循环水系统的高效运行，在降低化工企业生产成本、提升经济效益的同时，降低了对环境的负面影响，促进了化工企业的可持续发展。但同时也应该注意到，在进行循环水系统的节水节能技术改造中，需要考虑多方面的因素，例如实际情况、经济效益、技术水平等，进行全面的评估和调整，才能实现最佳效果。