石油化工循环水系统节能优化技术研究

石油化工循环水系统节能优化技术研究

张智森 孙鹏

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孙鹏 410901197506120514**

摘要:众所周知，化工行业一直是高能耗行业，其生产过程通常面临着极大的能源消耗，由此而造成的经济支出占据生产成本相当一部分，循环水系统作为化工生产过程中能源消耗的大头，必须要通过节能技术对其进行改造与优化，才能满足化工企业的低能耗的生产需求，达到理想的节能效果。

关键词：石油化工；循环水系统；节能优化技术

石油化工行业是我国工业体系的重要组成部分，关系到社会基本的能源供应，与国民经济的发展有着非常密切的联系。而对石油化工的生产而言，循环水系统发挥的作用是非常重要的，但同时循环水系统也面临着能源消耗大的缺陷，已经对石油化工的正常生产活动形成了影响，在这样的情况下，采取合理的节能技术来对循环水系统进行优化，以提高其能源利用效率是非常有必要的。

1.水轮机改造与应用

化工生产过程中直接应用的能量形式主要为机械能，水轮机则是将水的动能转化为机械能的重要装置。在水轮机系统，当水流处于循环状态下时，通过逆冷却塔的作用，对循环水的输出进行控制，便可以实现对水能向机械能的转化，以供化工生产进行利用。在这一过程中，水轮机的机械效率直接影响到能量的转化效率，对其设计布局进行改造，以定向对水轮机电压进行控制，便可以在一定程度上实现节能的目的。水轮机改造通常要与电能的消耗情况进行结合，才能保证节能效果的实现。目前石油化工水轮机改造主要是在冷却塔风机系统中，用循环水余压驱动来代替电机驱动，如此便可减少冷却塔风机的能量消耗，这一过程优化了水轮机在实际生产过程中的利用效率，同时也减小了噪声其他污染的产生。这一技术改造措施适用于高位装置的循环水系统，自流回水能够产生较大的压力，进而才可以带动水轮机转动^[1]。若是循环水系统缺少高位装置，那么水轮机的能量归根结底来自于水泵的驱动，能量在这一过程中至少要损失60%，无法切实做到有效的节能。并且冷却塔还普遍存在震动的现象，维修比较困难，更是增添了改造的难度，这就需要工作人员结合实际情况进行改造。

2.变频调速技术

根据频率与转速、流量之间的线性关系，在实际应用过程中，可以通过改变频率来使得水泵的流量降低，进而降低水泵功率，达到节约能量消耗的目的，就石油化工水循环系统而言，通过对其整个系统进行合理的设计或者优化，就完全可以通过变频结构来对系统输出功率进行调节，进而降低电机运行过程中的能源损耗。若是仅从能源需求的角度来进行优化，那么就应基于电机的运行状态进行变频调速，以通过对供水量范围的调节，实现对电机功率的调控，减少这一过程中温度的变化，达到节约控制能源的目的。但若是电机转速维持在一定范围内，就要协调电机的输出功率，来保证辅助换热信号器的输入状态。变频器比较适用于化工生产工艺变化复杂的生产场景下，设备运行参数不断变化，变频器也就可以根据工况对频率进行调整，减少不必要的能源消耗^[2]。变频技术虽然应用效果较好，但是其针对流体机械，效率波动极大，特别是当流体机械转速低于设计转速50%的时候，效率将会急剧下降。在实际变频改造过程当中，应当充分考虑资金、技术等方面的因素，再决定是否进行变频改造，否则很有可能无法取得良好的节能效果。

3.更换高效叶轮技术

叶轮是水泵中的一个重要旋转结构，与水泵的运行效率有着非常密切的联系，在石油化工循环水系统中，水泵很有可能会因为叶轮效率低而使得水体流速过慢，影响到正常的水体循环，造成不必要的能源消耗，这就需要更换高效的叶轮，提高水泵运行效率，以更好的适应石油化工循环水系统的运行环境。叶轮的更换通常需要先对水泵的流量、压力等参数进行测试，继而根据实际参数对水泵叶轮进行设计，以确保叶轮更换后与蜗壳的间距符合设计标准，促使其实际运行状态与设计状态保持一个较小的差异，优化其运行效率，以节约一定的能源。叶轮更换操作简单，所耗费的时间也短，不会对石油化工生产造成太大的影响，因此被广泛应用。也有部分企业通过对叶轮进行切削，作为高效叶轮进行使用，也能在一定程度上提高水泵的利用效率^[3]。

4.智能阀门技术

石油化工循环水系统中阀门是不可缺少的重要装置，传统机械阀门控制效率低下，循环水系统存在严重的动态热力与水力失调的情况，阻碍了循环水系统效率的提升，而在循环水系统中对智能阀门进行应用，通过其智能化的水路通断控制，能够实现对水路系统的有效优化，切实解决以往循环水系统中动态热力与水力失调的不足之处，使得水路循环保持较高的运行效率，以达到明显的节能效果。

5.更换节能水泵

石油化工循环水系统中，水泵消耗的电能占据了系统总消耗电能相当一部分，这对循环水系统节能效果的实现而言是非常不利的。对此可以采用更加节能的水泵来对原有高能耗的水泵进行替换，一方面保证循环水系统的整体输出效果，另一方结合节能水泵的压力控制，来实现一定的能源节约。以某石油化工企业循环水系统为例，其共有450kw循环水泵3台，其中2台日常用，1台备用，正常工作状态下每台水泵每日消耗电量为10500KW·h,而将其更换为节能水泵后，其每台水泵每日消耗电量仅为6400kW·h，以当地8角/度的电费来算，两台水泵每日可节省（10500-6400）×0.8×2=6560元，以每年300个工作日来算，则可以节省6560×300=1968000元，由此可见节能水泵所节约的电能是非常可观的。而在石油化工循环水系统中，节能水泵出口压力0.4MPa，完全能满足循环水系统的使用需求

^[4]。

6.闭路循环水系统

闭路循环水系统简单来讲就是将循环水系统与外界隔绝，一方面避免其同外接发生热量交流，造成能量损失，另一方面则避免外界环境中的一些物质或者杂质进入到循环水系统中，影响循环水的换热效率。水体中的杂质容易在换热器中结垢，使得其热转换效率大大降低，对此可在闭路循环水系统中采用软化水，降低其中的碳酸盐含量，在保证较高换热效率的同时，来减少结垢情况的出现，同时也降低一些添加剂的使用。美国等发达国家对蒸发式冷却的研究较为深入，并建立了一套系统性的理论体系，在石油化工循环水系统中可考虑对这一闭式冷却塔系统进行应用，以实现一定的节能效果。

结束语：

综上所述，随着石油化工行业的不断发展，利用节能循环水系统以节约能源已经成为行业共识，本文着重对循环水系统中的一些节能优化技术进行了分析，旨在为石油化工生产循环水系统的改造提供一定的参考价值，以确保石油化工企业节能目标的实现。

参考文献：

[1]范金勇.石油化工循环水系统节能优化技术探析[J].化工管理,2019,{4}(33):57-58.

[2]陈鑫.化工循环水系统整体优化分析与改造[J].广东化工,2018,45(11):141-143.

[3]鹿纪广,夏亮,刘锦程,袁文博.石油化工循环水系统节能优化技术探析[J].化工管理,2017,{4}(19):112-114.

[4]邢兵,厉勇,张英.循环水闭式运行系统在石化行业的应用研究[J].当代化工,2017,46(06):1168-1171+1175.