夾點技術(shù)應(yīng)用于水處理項目的技術(shù)方案

基于水夾點技術(shù)的循環(huán)水系統(tǒng)

自動控制及節(jié)水改造方案項目技術(shù)核心:使水的回用量和出水中污染物濃度達到最大，達到最小新鮮用水量和最小排污量。項目目標(biāo)：1、 過程集中控制，確保裝置用水的安全可靠恒定及有效高效管理;2、 關(guān)鍵點自動控制（根據(jù)水夾點控制雜質(zhì)元素含量來通過自動控制閥按夾點雜質(zhì)濃度參數(shù)進行連鎖操作達到最大允許入口濃度及控制中的最大允許出口濃度）；3、 總體節(jié)水不少于15%，爭取到25%。項目路線圖：1、 全廠數(shù)據(jù)收集調(diào)研及測量，特別是針對日標(biāo)節(jié)水水源的冷卻循環(huán)水；2、 和操作工藝及裝置結(jié)合討論確定水夾點控制雜質(zhì)的邊界條件及串聯(lián)回用方案在工藝上面的可行性；3、 將邊界條件及調(diào)研測量數(shù)據(jù)集合后，通過軟件計算得出最節(jié)水方案和最經(jīng)濟方案；4、 工程公司管網(wǎng)改造設(shè)計及儀表選配；5、 系統(tǒng)參數(shù)校正，根據(jù)裝置流量變化控制參數(shù)的邊界條件人工校正，并進行自動調(diào)整；6、 系統(tǒng)維護，水夾點雜質(zhì)控制裝置反饋信息，并優(yōu)化控制雜質(zhì)，包括類型和門檻值；7、 對節(jié)水效果、裝置進水質(zhì)量的穩(wěn)定性、軟件界面的友好性進行評估。水夾點技術(shù)介紹：夾點技術(shù)是用于解決換熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中瓶頸問題的一種過程集成技術(shù)。是上世紀(jì)七十年代末換熱網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化中里程碑意義的進展，并被推廣應(yīng)用于污染防治的質(zhì)量集成中。水夾點技術(shù)是夾點技術(shù)在水系統(tǒng)上的一個應(yīng)用，是過程集成工程設(shè)計技術(shù)在水系統(tǒng)設(shè)計上的一種技術(shù)突破。該技術(shù)在上世紀(jì)九十年代末由英國的Y.P.Wang和RobinSmith提出，從概念上講是水系統(tǒng)操作過程中的質(zhì)量交換集成技術(shù)。水夾點技術(shù)的核心思想是使水的回用量和出水中污染物的濃度達到最大，并找出設(shè)計問題中的瓶頸，預(yù)測出設(shè)計中的最小用水量。如同換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計一樣，水回用過程集成確定一個水夾點，只是水夾點是基于某關(guān)鍵雜質(zhì)的濃度，而換熱網(wǎng)絡(luò)是基于溫度。所以水夾點技術(shù)可以簡化為一個從富含雜質(zhì)的過程流股到水流股之間的質(zhì)量傳遞過程，這個過程可以是現(xiàn)實的，也可以是虛擬的質(zhì)量交換，如水的蒸發(fā)可以理解為一種虛擬的質(zhì)量交換過程。日前夾點技術(shù)已成為世界性的工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而國內(nèi)夾點技術(shù)在換熱網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用也越來越廣泛，但水夾點技術(shù)幾乎沒有應(yīng)用的先例，主要受制于國內(nèi)用戶基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的匱乏及軟件知識產(chǎn)權(quán)的保護。中化熱能工程研究所因為早在上世紀(jì)九十年代開始就關(guān)注此項技術(shù)，并持之以恒地在這一領(lǐng)域進行了大量卓有成效的努力，不僅在傳熱方面而且在水系統(tǒng)方面都采用大量的夾點來進行計算和設(shè)計，為用戶的節(jié)能節(jié)水創(chuàng)造了很多精典案例。項目概略：一、 項目對象設(shè)定：全公司水系統(tǒng)，但考慮到全公司水系統(tǒng)過于復(fù)雜，對于計算效果及管網(wǎng)改造不是一個好的選擇。所以進行層級處理。將廢水中污染物對工藝的要求、產(chǎn)品精度的影響以及對設(shè)備腐蝕性、地理位置遠(yuǎn)近等因素綜合考慮后，將類型相同、或類型不同但雜質(zhì)進出口極限濃度相同的的區(qū)域作為一個最基層級的考慮對象，可考慮將煉油作業(yè)區(qū)按作業(yè)區(qū)或相似作業(yè)區(qū)的框架進行分割成近十個左右最基層級對象。然后將基層級對象作為整體用水對象來考慮進行第二層級的全公司水夾點優(yōu)化。二、 目標(biāo)對象確定：范圍越大達到的節(jié)水節(jié)能效果越好。在此選擇延遲焦化裝置和潤滑油加氫裝置作為一個整體進行方案設(shè)計。三、 技術(shù)參數(shù)設(shè)定及計算路線：3.1各裝置的極限進出口濃度根據(jù)《石油化工廢水處理手冊》所確定。單就延遲焦化裝置，其含油進水極限為50mg/L，出水極限為200mg/L，所以含油進水極限流量為4kg/h，而含COD進水極限為200mg/L，含COD出水極限為800mg/L，所以進水極限流量為16kg/h，通過條件設(shè)定下的量化計算得到裝置的極限進出口濃度下的各操作的極限流量，為26.27T/h（在此僅以含油廢水作為對象）。但如果將延遲焦化裝置和潤滑油加氫裝置集合在一起作為一個整體計算，則優(yōu)化節(jié)水的空間會增加很多。其含油進水極限為50mg/L，出水極限為200mg/L，含油進水極限流量為7.84kg/h，而含COD進水極限為200mg/L，含COD出水極限為800mg/L，所以進水極限流量為31.36kg/h，通過條件設(shè)定下的量化計算得到裝置的極限進出口濃度下的各操作的極限流量，為52.27T/h。因延遲焦化裝置處于煉油廠用水的指標(biāo)中間位置，其裝置的前后水都可以循環(huán)利用，所以這個裝置的流量放大對全廠節(jié)水具有很重要的意義。3.2水夾點確定：通過對研究系統(tǒng)內(nèi)的所有操作進行分析，確定當(dāng)COD濃度為5000mg/L時為供水流量的最大處，此處為新鮮水夾點之所在，此時的流量就是系統(tǒng)所需的最小新鮮水流量， 為t/h3.3按日前裝置實際用水量與通過夾點技術(shù)計算的用量相比，新技術(shù)可節(jié)水22%，一般來講這個數(shù)值會有些出入，主要因為有些小流量的損耗及不經(jīng)濟的回用，但這些損失在第二層次的回流應(yīng)用中可以輕松回用。所以可以認(rèn)為整體改造調(diào)整約可節(jié)水22%。3.4為了管理的可靠與有效，同時也是為了最大限度地充分應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)節(jié)水，必須對日標(biāo)交換的質(zhì)量控制元素進行監(jiān)控，所以需要增加一系列的在線探頭和控制儀表（主要為鈉表、電導(dǎo)率、PH計等）。具體細(xì)化需要和工藝結(jié)合進行方案設(shè)計。項目經(jīng)濟性及投資回收周期：項日按日前高橋石化黃浦江取水成本0.06元/噸，處理成本1.80元/噸，排污成本1.20元/噸來計算合計為3.06元/噸，如果達到改造方案的低限值節(jié)水20%計，全煉油廠實際用水量為1000萬噸，全年可節(jié)水200萬噸，經(jīng)濟價值約為600萬元。按保守估計，管網(wǎng)改造可以做到最經(jīng)濟的方式進行，一般不超過1000萬元?；旧隙寥昕墒栈赝顿Y成本。項目合作方式：從長期合作方式角度出發(fā)，我們可以進行多種方式的合作。選擇一、課題研究方面的合作，用戶進行課題立項進行整體評估后由用戶進行改造實施，中化方面可提供技術(shù)支持。選擇二、用戶委托中化方面進行整體實施。選擇三、用戶和中化進行項日節(jié)水費用按年度一定比例進行節(jié)水費分成。前期投入硬件由用戶投入，軟件由中化投入。節(jié)水按現(xiàn)有市場價值進行計算。選擇四