循环水系统节能优化探讨

薄卫东，杨卫锋，高 强，徐金文，刘晓海

(中国化工正和集团股份有限公司，山东 东营 257342)

循环水系统是石油化工生产中冷却工艺热介质的重要辅助装置，常用的循环水系统是敞开式冷却水系统。在生产过程中，循环水系统的巨大电力消耗在生产成本中占有较大份额，目前循环水系统普遍存在能量使用效率低、能耗高的现象。随着节能环保要求的日益严格和科技的发展，利用现有技术，通过对循环冷却水系统的数据采集、分析和研究，在此基础上根据循环水系统运行工况，量身定做最匹配的节能改造系统优化，对于提高循环水系统利用效率、降低能耗作用明显。本文对循环水系统目前存在效率低系统能耗高的原因进行了分析，并对系统优化方案进行了探讨。

1 目前循环水系统存在的能耗问题

从目前循环水运行的问题看，主要存在的问题总的来说可归纳为两类，一类是循环水动力系统，即循环水泵实际运行与系统不匹配；另一类问题是系统存在能耗高。具体情况如下：

1)水泵与整个系统不太匹配，能耗增加；循环水系统管网特性与循环水泵性能不匹配，为了满足系统末端设备用水增加了管网系统的阻抗从而造成了额外的能量损失。

2)循环水泵偏离设计最佳工况运行，实际运行效率低，水泵使用时间长，容积损失大，整体系统运行效率低。

3)循环水泵出口阀门、装置回水阀门等没有全开，导致有压力损耗。

4)循环水系统末端用水设备高度不同，从而导致水利不平衡，出现某些用水设备冷却水的显热较低，造成换热效率低。

5)循环水水质问题可能导致的结垢、腐蚀增加了系统消耗和系统维护量。

2 系统优化措施

对于循环水系统的优化，主要从以下三个方向提出节能优化措施。

1)局部管网和水力优化，对循环水泵进、出口阀门间管道进行优化调整，通过优化水泵的进、出流态，提高循环水泵的运行效果。

2)工艺调整，对循环水系统管网进行系统优化，循环水换热器根据设计换热温差要求，逐台调整进、出水阀门开度，在保证系统正常生产的前提下，纠正换热设备的流量偏差，使其实际运行工况在设计值要求范围内，以降低循环水消耗量。在一个循环水系统中，所有用水设备保持进水阀门全开，通过控制出水阀门开度来控制系统压差，逐步优化循环水管网系统压差计用水设备的流速，是循环水高效运行的重要调节手段。

3)循环水泵优化，目前针对循环数泵优化升级改造是循环水系统节能改造的重点方向之一，针对水泵运行效率较低的问题，根据原循环水泵的运行工况及系统管路特性，按“合理流量、最低阻抗、最高效率”的循环水系统经济运行原则量身定做适合循环水系统最佳工况的循环水泵，替换目前处于不利工况、低效率运行的水泵，可有效降低无效能耗，提高输送效率，达到最佳的节能效果。

3 预期节能效果

通过局部管网的水力优化、工艺调整，可以使循环水系统高效运行，对于优化整个循环水系统的给、回水温差具有重要帮助，对于提高循环水在管网和换热器管束中的流速同样意义重大。目前大部分循环水系统的换热温差一般都是在6～8℃，通过局部优化和有效调整，是可以达到8℃以上的换热温差。通过工艺调整，特别是对不同位置高度的换热器进行局部调整，是保证整个系统高效运行的有效手段。

循环水泵的优化是循环水系统节能优化的最重要手段，特别是循环水泵的电机一般都是高压电机，耗电量大，根据系统工况选择最佳扬程和流量的循环水泵，可以提高循环水泵的运行效率，同时大大节约用电，从循环水泵改造的成功案例效果看，选用高效节能泵可在原有循环水泵的耗电量上减少15%～30%的用电量，从而达到节能降耗的效果。

4 结束语

循环水系统的节能优化对于石油化工行业有着非常重要的意义，因为循环水系统无论是从节水还是节电的效果上看，都是石化化工行业节能降耗、实现降本增效的重要手段。随着日趋严格的环保要求和石化行业的现实需要，节水、节电越来越重要，循环水系统的节能空间巨大，随着科技的发展，循环水系统的节能空间还会进一步挖掘提升。系统优化、工艺调整和高效节能循环水泵的应用，对于循环水系统的高效运行缺一不可。对于循环水系统的节能优化，是一个循序渐进，持续改进的过程，需要常抓不懈，才能不断降低循环水系统的能耗。