摘要：硝酸行業冷卻循環水系統能耗占據系統整個能耗比重大，對冷卻循環水系統從運行管理、技術改造兩個方面進行優化，對整個系統降低能耗起著關鍵作用，本文結合我司目前已經成功為企業提供優化服務項目的總結，提出循環水系統如何優化的幾種關鍵手段。

　　關鍵詞：交通運輸論文,硝酸,冷卻循環水,系統優化,節能降耗

　　一、引言

　　根據國家“十二五”規劃，節能減排關系著我國經濟結構調整和經濟發展方式轉變，國家將加大對節能減排政策的扶持力度，促進企業進行節能降耗，不僅有利于國民經濟良性發展，還有利于企業可持續發展。硝酸行業節能降耗切入點較多，如工藝優化、換熱設備熱平衡優化、循環水系統優化等，本文重點闡述冷卻循環水系統從運行管理、技術改造兩個方面達到節能降號的目的。

　　二、當前硝酸行業循環水能耗現狀

　　稀硝酸一般是以氨為原料進行生產的， 生產步驟分為氨的接觸氧化和氧化氮吸收兩步：

　　4NH3+5O2─→4NO+6H2O+226kJ(放熱)

　　2NO+O2─→2NO2+57kJ(放熱)

　　3NO2+H2O←→2HNO3+NO+59Kj(放熱)

　　硝酸(包括濃硝酸等)在發生化學反應過程中，發出大量的熱量，為了提高硝酸領域生產速度，降低生產過程中消耗的能耗，所發出大量熱需要通過冷卻循環水進行冷卻，以便維持持續生產。

　　據調查，目前我國硝酸領域冷卻循環水系統普遍存在著高能耗現象，主要由于以下幾個方面原因：

　　1、水管網系統存在水力不平衡現象，為了滿足某部分換熱瓶頸，加大供水量;

　　2、泵站設備配置(循環水泵)由于機械加工水平、偏工況運行等使運行效率低下，未能達到高效供水，能耗偏高;

　　3、用水裝置處于粗放管理方式，未能根據負荷變化進行即時、有效地調節水量，增加泵送能耗;

　　4、泵站管道附件(如閥門等)質量不高，存在“跑冒滴漏”現象比較嚴重，流量有效利用率不高;

　　5、按照常規思路，當初系統設計存在“富裕量”偏大，各參數設計層層加碼，導致系統存在“大馬拉小車”現象，增加泵送能耗;

　　6、泵站配置缺乏經濟運行模式，不便于經濟運行管理，整體運行效率不高。

　　三、流體輸送Go・well技術在硝酸領域的應用

　　1、技術思路

　　以最佳工況運行、最合理能耗為指導原則，從影響水泵能耗最根本的三大要素(輸送流量、合理阻抗、高效運行)入手，著眼于系統整體優化。首先憑借專有的參數采集標準和計算機仿真模擬等技術手段，通過檢測復核系統當前運行工況，準確判斷引起高能耗的各種原因，提出系統節能的最佳解決方案。然后通過整改網絡不利因素、解決換熱瓶頸、優化水力參數設定、量身定制高效節能泵等多種技術手段，消除因設置不合理引起的高能耗;對負荷變化較大的系統，再針對性安裝變流量控制系統，實現變工況節能運行。標本兼治，整體節能，達到最佳節能效果!

　　2、技術手段應用說明

　　2.1水力平衡優化調整

　　系統水力平衡是循環水系統經濟運行關鍵，直接影響到系統實際需水能力即泵站需要供水量，對循環水系統能耗起著直接、決定性的作用。制酸系統裝置用水換熱器數量多，種類各不相同，性能也有所差異，各換熱設備通過管網進行連接，形成一個大的管道網絡，因管道規格、施工現場實際情況、設備布置高低不一、換熱器結垢導致換熱性能下降等各種原因，導致整個管網很容易存在水力失衡現象，在正常供水指標情況下，輕則導致局部換熱器換熱效果欠佳，重則出現局部換熱器回水溫度嚴重偏高或根本使水流無法通過，要使系統全部換熱設備達到正常換熱效果，目前管理人員普遍使用加大供水量、提高供水壓頭的方法，一方面能夠使換熱效果原本不好的換熱器使用效果得到改善，另外一方面也為原本換熱效果正常的裝置提供更大的水量，泵站整體能耗大幅上升。針對系統水力失衡現象，可以通過以下手段進行處理：

　　2.1.1調節各支路阻力系數，達到合理分配水流量目的

　　整個供水管網可以看成一個并聯系統，即并聯于供水總管于回水總管之間，各支路供回水壓力差△P相同，各支路供水流量與該支路阻力系數關系如下：

　　△P1=ξ1×Q12

　　△P2=ξ2×Q22

　　△P3=ξ3×Q32

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　　則：ξ1×Q12=ξ2×Q22=ξ3×Q32……

　　通過調整各支路換熱器進出口閥門，改變該支路阻力系數，從而改變該回路供水流量，此方法適用于系統水力失衡現象不太嚴重情況，也是最簡單、最快捷的一種手段，只需要平時加強裝置管理。

　　2.1.2采取局部加壓，解決高區或遠區換熱瓶頸問題

　　中大型硝酸生產裝置供水最高點一般均在30米以上，因此供水泵站常規設計需要按照最高供水點滿足正常用水條件為首要條件，使整體供水壓力提高，而一般用水設備布置位置不高，按照最高點設計供水壓力綽綽有余，存在著能耗浪費現象，雖然某些系統可以適當下調供水壓力，但高位壓力控制根不合理，往往會產生水汽化形成斷流、擾流形成非滿管流增加管路阻力等不利影響。如一般高度用水設備需水壓力0.3MPa，為了滿足高點使用要求，供水壓力提高到0.35MPa，所需要水泵供水揚程提高16.7%。據水泵消耗功率計算公式：

　　即水泵所消耗功率與揚程一次方成正比，水泵能耗也增加16.7%

　　因局部高點需水量所占整體供水量不大，因此系統壓力按照正常換熱器要求進行設計，對局部高點進行局部加壓，可使系統能耗大幅降低。該方式我公司成功應用于江蘇大和氯堿有限公司、嘉興慶安化工有限公司、張家港華昌化工有限公司等企業，取得良好的使用效果，節電率基本達到30%以上。

　　2.1.3采取局部降溫，降低該支路供水溫度，提高換熱器冷卻效果：

　　針對局部加壓處理方式，主要是針對高區換熱設備供水壓力欠缺的系統，但當前往往存在系統換熱瓶頸不是在高區，而是在低區，由于換熱器本身設計缺陷等原因，通過加大供水量還不能有效解決換熱效果問題，我公司開發出針對單個支回路管道進行局部降溫技術，該技術通過半導體使通過該支路水溫較整體循環水供水溫度下降4℃左右。使夏季在冷卻塔正常冷卻能力達到32℃時供水溫度，通過局部降溫技術處理，供應給該支路溫度只有28℃左右。

　　2.2更換現場處于低效率運行水泵為與系統相匹配的高效節能泵

　　現有水泵效率低下，主要由兩個方面導致：一、本身機械性能、水力模型不優秀;二、水泵性能曲線與管路特性不相匹配，導致偏工況運行，偏離高效區。水泵額定工況與實際運行工況關系圖如下：

　　ECOWELL高效節能泵采用先進水力模型，每臺泵出廠之前需經嚴格地性能試驗，確保泵體本身水力性能優異。同時，更換高效節能泵之前，對系統運行數據進行詳細調查測試，并通過計算機模擬軟件分析，能夠準確分析出管路特性曲線，并根據管路特性曲線，提供與系統相匹配、“量身定做”的高效節能泵，能夠使水泵處于高效區運行。

　　2.3提供能源管理系統，為泵站經濟運行提供管理、決策依據

　　泵站作為循環水系統消耗能源主要部分，對于配置多臺水泵、多種規格的泵站，按照泵站經濟運行原則，我公司開發具有針對性的泵站能源管理系統，硝酸生產過程中，需水量需要根據不同負荷進行有效調節，對系統在需要特定供水能力前提下，通過各種規格水泵性能參數疊加、組合、模擬等手段，提供開機模式決策依據，包括開啟哪種組合模式，該種模式下各臺水泵運行在什么樣的工況下，使供水能耗最低。該系統可以集成以下功能：

　　A、顯示系統運行參數。包括流量、壓力、溫度、設備開啟狀態等，可以為現場操作人員提供集中監控的人機界面;

　　B、判斷運行模式合理性。根據當前供水要求及實際運行模式，判斷當前運行模式是否合理、經濟，若不經濟，系統自動提示合理的運行模式，指導操作人員合理操作;

　　C、提供每臺泵運行合理工況決策。對于復雜系統，在正確的操作模式下，能夠根據預先編制程序自動計算出各臺設備具體運行工況，使能耗最低，如某系統實際需要供水能力為9300t/h，開啟泵位號為A#、B#、C#，并計算出維持三臺泵出口壓力分別為多少為該系統最經濟的運行方式;

　　D、統計設備運行時間及定期更換易損件提示，現在絕大部分系統或企業只是在換易損件損壞時再更換，達不到預防效果，該系統增加易損件維修記錄窗口，根據實際運行時間，及時提示易損件需要更換，提高設備運行保障能力;

　　E、該集成系統可以獨立組成一個系統，也可以根據需要，與現有DCS等系統對接，方便企業操作管理。

　　四、應用案例

　　從○四年開始，目前流體輸送Go・well技術已經成功應用于國民經濟各行各業，包括鋼鐵、石油、化工、中央空調、鋁業、熱電、合成氨等，并為國內多家硝酸系統成功進行節能技改。

　　序號 企業名稱 技改前功率

　　(kW) 技改后功率

　　(kW) 小時節電量

　　(kW) 節電率

　　(%) 備注

　　1 山東華鴻化工有限公司 164.7+164.7+115.2 131.3+135.9+58.09 119.31 26.8

　　2 山東華陽迪爾化工有限公司 223+224.8+223.9 197.4+199.3+197.3 77.7 11.56

　　3 山東寧陽迪爾化工有限公司 128.3+125.7 109.2+106.9 37.9 14.92

　　4 廣西柳州化工股份有限公司 842.5+793.4+700.4 638.6+610.8+572.0 514.9 22

　　5 南京化學工業有限公司 1761.7(總) 1186(總) 575.7 32.6 稀硝酸系統

　　6 南京化學工業有限公司 401.7+401.7 320+320 163.4 20.3 濃硝酸系統

　　五、結束語

　　流體輸送Go・well技術從系統優化入手，技改方式可靠，節電效果顯著，不對系統正常運行產生任何影響，并能夠合理運用各種技術手段，解決系統換熱瓶頸問題，提高系統整體運行效率。