循环水的经济运行和管理

52四川化工第15卷2012年第2期循环水的经济运行和管理白伟东陈翠杰魏景宏(北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司,北京,100081)摘要循环水作为化工企业必不可少的一个组成部分,在企业生产运行中发挥着重要的作用。循环水系统主要包括了两个系统平衡:供水与工业系统之间热的平衡;循环水回水和空气之间热的平衡。全面、正确、有效地对循环水的两个系统平衡进行管理和操作将为企业带来巨大的经济效益关键词:循环水换热系统平衡经济效益循环水系统可以简单看做如图1所示的一个流(Q1:循环水回水流量,△T1:循环水回水换热前后温程:主要构成部分有凉水塔、循环水泵、引风机、换热差,Q2:空气对流流量,△T2:空气换热前后温差)。器等三大部分。循环水蓄水池中的水通过循环水泵1.2循环水和系统介质二者之间平衡送入系统装置中的换热器,与系统中的各种介质进循环水泵将循环水送入系统与其他介质进行换行换热,加热后的水送到凉水塔;进人凉水塔的水与热,理想状况下,整个换热过程满足公式Q3×△T3逆流的空气进行换热,达到水循环和换热的目的。=Q4×△T4(Q3:循环水进口流量,△T3换热器进出口循环水温差,Q4:系统介质进口流量,△T4:换热器进出口系统介质温差)。水塔2系统运行状况唐山某化工企业20万吨/年二甲醚装置常年维持循环水夏季平均温差3.56℃,冬季平均温差为3.83℃C。唐山某化工企业某一时期生产运行负荷为50%~60%,循环水岗位,共有三台循环水泵,一开两停,凉水塔塔顶有两个风机,全停状态。循环水运图1循环水系统运行简图行情况汇总表见表1。根据表1中的数据绘制的循环水水温变化图1两个系统平衡(见图2),循环水的温差基本恒定在3.83℃左右,系1.1循环水回水空气两者之间平衡统补水量较低,系统生产较为稳定。循环水回水、空气两者之间的平衡直接决定了表1DME装置冬季运行情况统计表循环水泵出水的温度。循环水回水与空气进行换热时间出水温度回水温度温差补水量温差平均值01:0024.528.2达到水冷却的目的,通过凉水塔塔顶的引风机的风02:0024.02.93.9量大小调节来控制循环水的供水温度。理想状况04:0023.827.63.8下,整个换热过程满足公式Q1×△T1=Q2×△T2,05:0023.42.13.7第2期循环水的经济运行和管理时间出水温度回水温度温差补水量温差平均值时间出水温度回水温度温差补水量温差平均值34.122.73.717:0030.333.93.6314m33.608:0022.726.33.618:0034.122.626.33.720:0031.034.5120000526.43.821:0031.034.526.634,5126.93.823:0031.034.414:0023.227.13.927.4注:循环水共三个泵(流量:1200m3h,扬程:50m,转速:1430r/16:0024.428.33.9in,功率:280kW),三泵全开;两台风机(功率:32kW),风机全开17:0025.129.24.14lm318根据表2中的数据绘制的循环水水温变化图25.619:0025.829.8(见图3),循环水的温差基本恒定在356℃左右,系统补水量较大,系统生产较为稳定0026.029.9循环水水温变化团22:0025.929.83.9进水温度四网水温度亠23:0026.00:0025.43.7注:獷环水共三台泵(流量;1200m3/h,扬程:50m,转遠:1430r/min,功率:280kW,扬程:50m),一开两停,风机二台,全关m进水温度口15.0图3夏季循环水水温变化根据GBT501022003工业循环水冷却设计规范规定,循环水的温差为8~12℃,从目前循环水的运行情况看,系统运行比较稳定,Q4X△T4是一个固图2冬季循环水水温变化图定值。循环水温差明显低于国家标准8~12℃,由公式Q3×△T3=Q4×△T4可知,当系统介质Q4表2DME装置夏季运行情况统计表△T4一定时,循环水的进出温差△T3越小,那么所需的循环水量Q3越大。由于系统出水和回水温差较时间出水温度回水温度温差补水量温差平均值小,故可以通过调节循环水泵的进口阀v1的开01:0029.533.13.6130m3度,减小循环水的流量Q,同时调节换热装置中循02:0029.50029.环水进出口阀门(V-6和V-7)的开度,增加循环水04:0029.633.2在换热装置中停留时间,使得系统循环水温差达到s:0029.633.23.606:0029.733.23.58~12℃,达到充分换热和充分利用系统能量的目07:0029.7的8:0029.933.33.40930.133.73.6297m33.53效益分析10:0030.033.63.611:33.43.1冬季循环水效益12:0030.333.3.413:0030.433.8系统循环水水泵处于全开状态,循环水流量为14:0030.433.915:0030.5Q1=1200m3/h,循环水平均温差为△T1=3.83℃则可以计算:循环水泵的功率280kW,小时耗电量四川化工第15卷2012年第2期为280kW/h,电价0.60元/kW/h,年电费约为换热总温差8℃左右的要求。这样半年(400h)气134.4万元。温相对较高时期可带来的直接经济效益为:根据相关国家标准可知,该企业循环水的进回M2=P×0.60元/kW·h×8000h/2水的温差383℃远低于国家标准,按照国家相关规则M2=280kW×0.60元/kW·h×4000h定,循环水夏季温差控制在8C左右,冬季温差控制67.20万元在12℃左右。生产负荷一定情况下,Q4×△T为固在相同条件下,减小循环水流量Q3,可减少开定值,所以根据公式Q3×△T3=Q4×△T4计算,当泵的台数和负荷,通过系统的调整可满足系统对压△T3=12℃时,Q3=383m3/h力的要求,可以减少磨损、延长泵的使用寿命△Q=(1200m3/h-383m/h)=817m3/h=4结论(817m3×1000kg/m3)/(1h×3600s/h)226.94kg/s通过以上计算分析不难发现,20万吨/年的二H=50m;甲醚装置每年运行约需花费人工费用约为120万P=△Q×H=22694kg/s×50m=11347kg·元/年,而由于日常疏于对循环水的管理,则由循环n/s=111.24kW水温差造成的经济损失可达到100多万元/年。循所以在50%~60%负荷条件下,循环水半年环水作为化工企业最基础的组成部分,有效的管理(4000k)气温相对较低时期可节省的电费为:和运行将可以为公司节省较大的生产运行成本,也M1=11125X0.60元/kW·h×400h=是增加公司利润的一个重要组成部分266988元=20.70万元32夏季循环水效益参考文献[1]张荣德.焦化循环水冷却系统节能降耗技术的应用[].冶金能夏季循环水系统的循环水泵出现开三台泵,风源,1999,18(5):19-20.机开两个的情况循环水平均温差为3.57℃(生产(2]张立平鲍建芝,安会强,等.优化循环冷却水系统提高循环水负荷100%)。那么在此情况下,减小V-4阀门的开浓缩倍数[]河北化工,200,29(9):42-43度,延长循环水在换热装置内的停留时间同时将循[3]GB10287,工业循环水冷却设计规范[S]环水泵改为两开一停,开两个风机,加大风机的转41cB150102005业循环水冷却设计规范[Sl速,加大对循环水进行对流换热将足可以满足系统Economic Operation and Management of the Circulating Wateri Weidong, Chen Cuijie, Wei JinghongChina Nil Research Center for Pro ficiency Testing, Co, Ltd, Beijing 100081, China)Abstract Circulating water is an indispensable part in the chemical industry, it plays an important role during the process of chemical production, Circulating water system mainly consists of two systems The firstbalance is heat balance between water supply and industrial system; The second balance is the heat balancebetween circulating backwater and air. Comprehensive, correct, effective management and operation onthe two balance of circulating water system, will bring huge economic efficiency for the enterpriseKey words: circulating water; heat transfer; system balance; economic benefit