基于企业水平衡测试的工业节水分析

黄东海

大同市节约用水管理中心

1 引言

水平衡测试是指使用水表、检测仪对某一生产周期内的水系统或机组的水量数据进行监测和收集，根据水量平衡原理，对水量数据进行整理和分析，并针对取水过程中出现的问题，提出有效地节水措施和建议等。水平衡测试的目标可以大到一个工厂或企业、社区，小到一个用水点。例如：空气压缩机、锅炉等，在日常工作过程中可以根据不同部门的需要，分阶段的开展企业水平衡测试。水平衡测试是强化用水过程科学管理，实现节水的基础性工作。

2 工业节水的重要作用

2.1 工业节水能够为实现社会用水总量控制提供基础

中国是一个水资源短缺、万元产值用水量大的国家，并且也是水资源极为匮乏的一个国家。随着社会经济的快速发展，城市工业用水量也在日益增加，水污染和水资源浪费极为严重且和有限的水资源产生冲突。对于工业企业来说，水资源不但是生产过程中必不可少的生产原料，而且是最便宜、最广泛的冷却源。与此同时，它还是保证安全生产、正常生产的重要材料。工业企业用水量占全社会的比重大，节水潜力巨大。而不同的工业企业在实际的生产过程中的水资源的消耗情况不同，只有经过实行以节水为目的的水平衡测试，才能发现水在使用中存在的问题，才能采取必要的措施加强用水管理，完成节水[1]。

2.2 工业节水能够为提高水资源利用效率推动社会可持续发展提供保障

众所周知展开工业节水不仅仅是指从总量上减少水资源消耗，更是从水质上提高水资源的安全性，为社会生产生活提供保障。一直以来，工业用水都是造成水资源污染的重要来源，做好工业节水还要求能够减少工业水的污染性。当前完成对工业节水研究，其能够展开对工业水质的分析，对于工业生产中的水排放进行有效地处理，由此提高工业用水的回收率，减少工业乱排放污水对于整个区域水资源的影响。

3 企业水平衡测试

3.1 水平衡测试的概念和水平衡测试的依据

水平衡主要是指“水量”平衡而言，水平衡是研究用水体系在用水过程中，水的供入、消耗、漏失、排放等环节在量上的平衡关系[2]。因此，对企业的水平衡则是以企业为考核对象的水量平衡，亦即该企业各用水系统的输入水量之和应等于其消耗输出水量之和。通过水平衡研究水的各项环节中出现的问题，并建立一个有针对性的改进方案，提出科学合理的用水策略，挖掘节约用水的潜能，提高水资源的使用效率，以此来落实节约用水的目的。在进行水平衡测试的过程中，主要应用的依据有：《企业水平衡测试通则》、《节水型企业评价导则》、《工业企业产品取水定额编制通则》、《用能单位能源计量器具配备和管理通则》等[3]。

3.2 水平衡测试的主要内容和目的

水平衡测试的主要目的是为了通过水平衡测试来强化企业对水资源使用的管理，提高水的利用效率，用有限的水量创造更大的经济价值，使企业用水更加合理，水的利用效率更高，创造更好的经济、社会效益。在水平衡测试中的主要内容有以下几个部分：（1）明确给排水管网，优化给排水管网布置图；（2）确定不同的用水系统，并确定测试周期；（3）收集有关的参数及耗水量信息；（4）测试各种水量；（5）总结测试数据；（6）全面均衡、合理用水分析和整改。

3.3 水平衡测试方法

在现代企业水资源优化配置中，企业水平衡测试主要采用的方式有管道泄露量测试方式和水平衡测试方式。①管道泄露量测试方式是通过企业用水的静态测试，关闭企业所有分水表阀门，打开总供水阀门，静止2h后观察总水表的运行情况。若是总水表不运行则表示企业的水管理的泄露量为零。若是总水表运行，则需要溯洄查找出泄漏管线或是泄漏点，并且采取相应的补救措施，确保管道不泄漏。管道泄漏量的另一种动态测试法，是为了满足连续生产的企业的水平衡测试需求所展开的方式，其是让企业总水表和所有分水表都处于运行状态，经过2h的数用水累积之后，分别读取总水表和各个分水表上的数值，所有分水表的变化数值要能够等于总水表数值，若是不想等，则考虑分表本身的误差以及管道的泄漏量情况[4]。②水平衡测试方法。企业生产性质不同、规模大小不同，其所采用的测试方式是不同的，所花费的时间也不同。当前从原理上讲，无论采用何种测试方式，其都要在测试管道泄漏量基础上，将测试计算结果与数理统计计算进行有效地结合，全面分析企业的水平衡。当前有一级平衡法、逐级平衡法和综合平衡法。一级平衡法是完成对企业所有用水系统的瞬间测试，这种测试方式仅仅满足对用水形式较为简单，用水总量较为稳定的企业。逐级平衡测试法是完成对企业各个不同用水设施的用水情况的测试，该种测试方法的应用可以减少参与测试的人力资源，优化测试组织活动。综合平衡测试法一般以直接冷却水、间接冷却水、生产用水、生活用水、补充用水、回用水为线索，按生产用水系统、辅助生产用水系统、附属生产用水系统等用水单元进行平衡。水平衡测试涉及范围广、技术含量较高、知识丰富，是一个多层次、多视点的复杂系统的综合平衡。

4 水平衡测试在企业中的使用

4.1 掌握企业用水的实际情况

通过梳理了企业水网布局、各类水设备设施的分布和运行状况，还有水表的安装，了解了企业生产用水技术、用水性质与用水点之间的定量关系[5]。同时还可以对企业的各个用水设施、在不同时空条件下的用水实际情况。如，在钢铁企业水平衡测试中，根据现场测试以及自有计算数据绘制出企业用水量的变化数据图，通过测试分析x 钢铁厂总取水量达到4000m3/h，取水主要有市政供水、中水回用以及当地河流水源三中。根据既有的水平衡计算算法，推断该刚忒企业的管道泄漏量为50m3/h。同时还完成对该钢铁厂的重复率用水、排放水、消耗水、供出水等的测试、计算出排放率、消耗率以及供出率。

4.2 企业节水潜力分析

在测试计算得到企业用水的基本水平参数，继而需要完成对用水水平评价，展开企业节水潜力分析。首先是根据企业的水平衡测试数据分析得知，企业工业用水的重复利用率情况，通过对比企业所在行业的生产用水指标规定要求，得出该企业在用水管理、节水以及水环保方面所做出的努力。其次是基于企业用水数据信息和水平衡关系，按照相关地区和行业的节水要求，对企业用水的效率和效益等各项指标进行分析，以此来找出各个用水阶段的节约用水的潜能，制定出具有可靠性的管理机制和工艺手段。

4.3 构建企业用水档案

为企业开展现场测试之前，要从企业生产和用水情况调查这两个方面来进行，并开展查询和访问，收集生产和使用水的有关统计数据，根据规范的要求开展归档和分类、分析，形成一套具有完整性、细致的图、表，并对水平衡测试的数据、文字进行相应的记录。

4.4 出现的问题以及节约用水的建议

经过水平衡测试和测试结果的评价分析，发现企业仍具有一定的节水潜力[6]。当前大多数企业水平衡测试数据结果都呈现出以下的问题：如，（1）企业在排放水的平衡管理中，存在着相关水处理设备不齐全的情况。（2）在工业生产对于水资源的重复利用率不够高，存在采用超标准的补水处理，因此产生水资源利用率不高的情况。（3）还存在用水指标偏高的情况。在企业生产用水中，存在相关指标偏高的情况，这直接导致在企业水平衡测试中虽然指标系数是符合要求的，但是整体上还是存在水资源浪费的情况。基于上述普遍存在的问题，要求能够采用相应的节水措施。因此对于对企业的工业用水的实际情况，由此对症下药提出以下几点节水建议：（1）有关循环水系统的意见。根据工艺要求，对循环水供应系统的进出口管进行扩管，以此来增加水量。改造完成以后，生产过程中只需打开两台泵中的一台，即可满足冷却循环用水的需要。此外，变频调速技术可以用来控制和调节水压和水量，让电机以便在恒压供水系统总是处于稳定和平衡状态的操作。（2）蒸汽管道相关的建议。蒸汽供应系统的容量远远大于吸收的蒸汽量，造成系统中的蒸汽产生冷凝水并排出，因为凝结水设施布置在第一层的表后，站在企业的角度来讲，无形之中提升了蒸汽的使用成本。策略：在蒸汽输送的主要方向的一部分串联，串联的应用蒸汽管道不去除，可以添加一个阀门或添加法兰盲板进行切断，如果企业的产能得到了扩展，蒸汽的消耗则可以恢复使用。此外，还安装了二级蒸汽流量计（涡街流量计）来详细计算蒸汽用量。（3）对于蒸汽冷凝液再利用的建议。在测试过程中可以发现，一些设备应用蒸汽以后产生的凝结水没有得到回收以及使用。建议：应该考虑排放蒸汽冷凝水的喷水冷却装置回收后，不仅重复利用，而且可以产生更多的蒸汽能量，同时可以减少使用或不使用软水，这样能够有效降低使用自来水的成本效益。

4.5 节水评价指标的具体分析

水平衡测试结果分析的评价指标往往包含了企业产品的取水量、水重复利用率、冷却水循环率、锅炉水回用率、排水量、消耗水量等，在此其中，单位产品企业生产产品取水量，水重复利用率，冷却水循环率和锅炉冷凝水回用率表[7]。

单位产品取水量（V）：V=生产取水量/产量×100%

水重复利用率（Q）：Q=C/Y×100%=C/（Q+C）×100%

冷却水循环率（R冷）：R冷=Vcr/Vct×100%

锅炉水回用率（R凝）:R凝=C凝/Z×100%

式中：

Vcr——冷却水循环使用的量；

Vct——冷却水的总量，即为：循环水的总量以及补充水的总量之和；

C——重复利用水量；

Y——总用水量；

C凝——蒸汽冷凝水回用水量；

Z——锅炉蒸汽发气量。

可以说，在企业的实际生产用水中，这些水平衡测试指标能够为工业节水提供更加直接有效地节水支持。

5 结论

企业水平衡测试是企业节水的基础和切实可行的策略。掌握大量城市或地区的基础使用水数据，对各地用水基数不明确、重点不清晰、发展方向模糊的现状进行分析。它可以使各级政府和主管单位制定更加科学、合理的节约用水规划、用水量预测和用水配额，并且还能根据区域状况具有针对性的制定用水规范和标准，以此来确定区域取用水的科学和高效。只有以节约用水为目的进行水平衡测试，才能发现企业生产用水过程中存在的问题，并使用必需的策略来强化用水的管理，达到节约用水的目的。