利用系统工程技术促进工业企业的节水减排.ppt

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1、化工炼油企业节水减排的过程系统工程方法一一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革四四、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理六、一个大型石化企业的实施案例六、一个大型石化企业的实施案例七、结七、结 论论 化工企业节水减排的过程系统工程方法目目 录录1.节水减排是一个世界性的问题，在中国尤其严重地球上所有的水中，只有地球上所有的水中，只有2.5%2.5%是淡水。是淡水。2020世纪世界人口增加近三倍，淡水消耗量增加了世纪世界人口增加近

2、三倍，淡水消耗量增加了6 6倍，其倍，其中工业用水增加了中工业用水增加了2626倍，但水资源并未增加。倍，但水资源并未增加。2020世纪末人世纪末人均占有水量仅为世纪初的均占有水量仅为世纪初的1/181/18。地球上的可饮用水正在面。地球上的可饮用水正在面临枯竭。临枯竭。 另一方面，全世界每年排放工业废水另一方面，全世界每年排放工业废水4260*104260*108 8m m3 3, ,这使得这使得可供人类使用的可供人类使用的1/31/3淡水资源受到污染。淡水资源受到污染。全球全球40%40%的人口得不到安全的饮用水。的人口得不到安全的饮用水。全球全球80%80%的疾病与劣质饮用水有关。的疾病

3、与劣质饮用水有关。 一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（1 1）我国是世界上我国是世界上1313个贫水国家之一，我国人均水资源量仅有个贫水国家之一，我国人均水资源量仅有23002300立方米左右，为世界人均占有量的立方米左右，为世界人均占有量的1/41/4，居世界，居世界149149个个国家的第国家的第110110位。是公认的位。是公认的“贫水国贫水国”。近年来，用水紧张的状况日益加剧。据统计，全国近年来，用水紧张的状况日益加剧。据统计，全国669669个个城市中，有城市中，有400400个城市供水不足。据预测，到个城市供水不足。据预测，到2121世纪中叶，世纪中

4、叶，我国人口达到我国人口达到1616亿峰值时，人均水资源拥有量将减少到亿峰值时，人均水资源拥有量将减少到17501750立方米，届时全国的大部分地区将面临水资源更加紧立方米，届时全国的大部分地区将面临水资源更加紧张、严重缺水的局面张、严重缺水的局面。一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务(2)一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务(3)n除除资资源源性性缺缺水水之之外外，结结构构性性和和水水质质性性缺缺水水又又进进一一步步加加剧剧了了问问题题的的严严重重性性。从从世世界界范范围围看看，由由于于工工业业发发展展迅迅速速，排排放放的的污污水水已已

5、使使可可供供人人类类使使用用水水量量1/3 1/3 的的淡淡水水资资源源受受到到污污染染，约约20%20%的的人人口口缺缺乏乏安安全全饮饮用用水水。我我国国也也不不例例外外，全全国国700700余余条条大大、中中河河流流近近1/21/2受受到到污污染染，78%78%的的城城市市河河道道不不宜作饮用水源，宜作饮用水源，50%50%的城市地下水已受到污染。的城市地下水已受到污染。n许许多多地地方方政政府府已已明明确确了了：“与与本本地地区区水水资资源源承承载载能能力力相相协协调调的的经经济济结结构构体体系系”的的发发展展规规划划思思想想, ,从从“以以需需水水能能力力定定供供水水能能力力”的的模模

6、式式转转变变成成”以以供供水水能能力力定定经经济济结结构构”的发展模式。的发展模式。 n发改委提出：发改委提出：“量水而行量水而行”的方针。的方针。 虽然先进工业国家的工业用淡水量逐年增长，但排虽然先进工业国家的工业用淡水量逐年增长，但排污水量却呈下降趋势。例如，美国污水量却呈下降趋势。例如，美国20002000年淡水用量比年淡水用量比19751975年上升年上升138%138%，但其污水排放量却比，但其污水排放量却比19751975年下降年下降25.4 % 25.4 % 。2.节水减排是国际发展重要趋势一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（4 4）n 原因：原因：

7、提高废水回用率提高废水回用率: : 德国、日本、美国平均废水回用率德国、日本、美国平均废水回用率70%70% 而我国的废水回用率只有而我国的废水回用率只有20-30%20-30%。我国要求达到。我国要求达到60%60%。一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（5 5）美国美国1975-20001975-2000年间水资源开发利用情况年间水资源开发利用情况 （单位：亿米（单位：亿米3 3/ /天）天）时间项目197519852000淡水使用量淡水提取总量流水排放总量回用水量工业循环回用城市废水回用平均回用率18.9928.1945.3013.7413.4912.539.

8、265.270.02628%8.456.9114.6432.780.1820.07952%72%25年淡水使用量上升了1.4倍，污水排放量却下降了25%，原因是水回用量增加了6.2倍。一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（6 6）日本几个主要工业行业耗水及回用水状况万米日本几个主要工业行业耗水及回用水状况万米3 3/ /天天19651996化学工业石油化工纤维工业电力工业回用率%耗水量回用率%49.2850.683.083.039.54.924.425.887.480.5178.617.790.2849.1158.672.6耗水量纸浆工业钢铁工业835.448.73

9、38.7826.2269.551.959.9374.444.3我国工业用水形势非常严峻我国工业用水形势非常严峻一一是是用用水水增增长长速速度度较较快快。19981998年年以以来来，我我国国工工业业用用水水年年平平均均增增长长8.5%8.5%，工工业业年年用用水水量量已已达达到到11301130亿亿立立方方米米，占占总总用用水水量量的的20%20%左右。左右。二二是是用用水水效效率率总总体体水水平平较较低低。我我国国工工业业用用水水效效率率与与国国际际先先进进水水平平相相差差悬悬殊殊，19991999年年我我国国每每万万元元工工业业增增加加值值取取水水量量为为330330立立方方米米，约约为为

10、日日本本的的1818倍倍，美美国国的的2222倍倍；工工业业用用水水重重复复利利用用率率约约53%53%，远远低于发达国家低于发达国家75%75%的水平。的水平。三三是是工工业业污污水水排排放放量量大大，污污染染严严重重。目目前前全全国国工工业业用用水水量量占占全全国国总总用用水水量量的的20%20%，但但排排放放的的污污水水量量却却占占全全国国污污水水排排放放总总量量的的49%49%左左右右，绝绝大大多多数数有有毒毒有有害害物物质质随随工工业业污污水水排排入入水水体体，致致使使许许多多城城镇镇的的饮饮用用水水源源受受到到了了不不同同程程度度的的污污染染，部部分分水水源源被被迫迫弃弃用用，加剧

11、了水资源的短缺。加剧了水资源的短缺。一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（7 7）一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（8 8）n2005年化学工业排放废水年化学工业排放废水34亿吨亿吨/年，年，占全国工业废水排放总量的占全国工业废水排放总量的16%，居第，居第一位；一位；n2006年全国主要污染物化学需氧量年全国主要污染物化学需氧量COD和和SO2排放总量不减反增：排放总量不减反增：COD排放排放1431万吨，比万吨，比2005年增长年增长1.2%; SO2排放总量排放总量2594万吨，比万吨，比2005年增长年增长1.8%中国中国石化

12、行业耗水排废指标曾经落后严重石化行业耗水排废指标曾经落后严重, ,现在也有不小差距。现在也有不小差距。一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（9 9）最好炼油厂耗水量排污水量国际水平国内水平0.4m3/t差的平均0.35m3/t3.06m3/t1.37m3/t1.84m3/t0.20m3/t0.15m3/t炼油厂耗水量：炼油厂耗水量：（镇海）一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（1010）炼油化工行业的单位产品水耗强度比较炼油化工行业的单位产品水耗强度比较（2004年）单位单位我国平均我国平均水平水平国国 际际 先先进进乙烯吨产品新鲜水消耗

13、乙烯吨产品新鲜水消耗m m 3 3/ t/ t5.0-6.096.09*1.581.58大型合成氨吨产品新水大型合成氨吨产品新水 （气头）（气头）m m 3 3/ t/ t185*10（煤头）（煤头）m m 3 3/ t/ t35（？）（？）20吨产品排污水吨产品排污水m m 3 3/ t/ t3.0-63.0-60 02 20 0*注； 为2005年的平均数据一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（1111）n正正是是在在这这样样的的背背景景下下, ,去去年年7 7月月1 1日日胡胡锦锦涛涛总总书书记记在在视视察察青青海海中中石石油油格格尔尔木木炼炼油油厂厂时时,

14、,做做的的重重要要指指示示是是:“:“一一定定要要注注意意节节约约用用水水, ,搞搞好好循循环环利利用用, ,要要提提高高水水资资源源的的利利用用效效率率. .”这这个个指指示示意意味味着着: :如如何何进进一一步步提提高高水水资资源源利利用用效效率率已已成成为为摆摆在在所所有有炼炼油油化化工工企企业业面面前前的头等大事。的头等大事。 一一个个现现代代化化的的石石化化企企业业，不不仅仅工工艺艺装装置置是是全全面面在在计计算算机机的的监监控控之之下下运运行，水汽系统的运行也是全面信息化的。这包括以下一些方面：行，水汽系统的运行也是全面信息化的。这包括以下一些方面：水网络运行实时监测系统水网络运行

15、实时监测系统锅炉用水的水质监测锅炉用水的水质监测循环水自动加药系统循环水自动加药系统污水处理实时监测系统污水处理实时监测系统错错误误观观点点：往往往往认认为为水水是是一一种种取取之之不不尽尽的的廉廉价价资资源源，不不值值得得花花费费投投资资来来对对水水的的使使用用和和排排放放进进行行像像工工艺艺装装置置一一样样控控制制和和检检测测。认认为为利利用用计计算算机和信息技术来控制管理水汽系统是机和信息技术来控制管理水汽系统是“杀鸡用牛刀杀鸡用牛刀”。一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（1212）一、一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务（1313）

16、为什么是错误的？因为：为什么是错误的？因为：n水水是是宝宝贵贵的的战战略略资资源源，浪浪费费水水资资源源将将对对于于子子孙孙后后代有罪；代有罪；n水水价价格格正正在在不不断断提提高高，排排污污价价格格愈愈来来愈愈贵贵，节节水水减减排排关关系系企企业业成成本本效效益益，是是企企业业降降本本增增效效具具有有战战略略意意义的大事；义的大事；n水水的的质质量量对对保保证证工工艺艺装装置置长长周周期期运运行行至至关关重重要要。如如果果循循环环水水质质量量不不好好造造成成结结垢垢，轻轻则则使使传传热热恶恶化化，重重则造成堵塞停车。则造成堵塞停车。n节水减排具有重要社会效益，保护环境有利社区，节水减排具有重

17、要社会效益，保护环境有利社区，改善企业形象。改善企业形象。 一一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革四四、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理六、一个大型石化企业的实施案例六、一个大型石化企业的实施案例七、结七、结 论论 化工企业节水减排的过程系统工程方法目目 录录原料水原料水废水处理厂原原 料料 水水处理处理过程1过程2锅 炉 给水处理蒸汽系统新鲜水蒸汽废水排放离子交换再生水过程3含杂质雨水冷凝水损失锅炉吹出水二二、节水减排的

18、三步骤法节水减排的三步骤法一个典型的化工厂水网络系统二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法n我们许多石化企业的供排水和水处理等公用工程都是随着生产装置的新建和扩建而逐步建成。即没有一次整体规划，更说不上是优化。往往存在小而全、重复建设等现象，计量仪表不全，甚至管网几经改造，企业自己都缺乏完整确切的图纸了。n面对这种现实，虽然我们的节水减排有很大空间潜力，但如何才能有计划、有步骤地一步一步把潜力挖出来，本身就需要一个明确的策略。这里我们提出“三步策略”，以便分清轻重缓急，逐步将节水潜力变成节水减排的现实。实现目标。二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法“三步策略”：n第一步：做好水平衡，

19、提高操作管理水平n第二步：水网络的分析与集成（废水回用） n第三步：污水再生利用 二二、 节水减排的几种途径节水减排的几种途径面向的水量大小全面做好基础计量提高管理水平系统分析水的回用污水再生利用图图2 2 节水减排三步实施策略节水减排三步实施策略大小二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法“三步策略”：n第一步：全面做好第一步：全面做好水平衡和基础计量工基础计量工作，提高操作管理水平作，提高操作管理水平n第二步：深入进行水网络的系统工程分第二步：深入进行水网络的系统工程分 析与集成，大大提高水的回用率。析与集成，大大提高水的回用率。n第三步：污水再生利用第三步：污水再生利用 第一步：全面做

20、好水平衡和基础计量工作，提高操作管理全面做好水平衡和基础计量工作，提高操作管理水平水平为为了了在在摸摸清清底底细细的的基基础础上上进进行行水水系系统统总总体体优优化化分分析析，将将最最容容易易挖挖掘掘的的节节水水潜潜力力挖挖到到手手，实实现现投投资资少少、见见效效快快、收收益益高高的的节节水水减减排排，应当首先进行以下几个方面工作：应当首先进行以下几个方面工作：n将企业水系统的计量仪表配置进行整顿，强化计量，严格考核将企业水系统的计量仪表配置进行整顿，强化计量，严格考核、加强管理、开展群众性节水减排达标活动。、加强管理、开展群众性节水减排达标活动。n确认水系统的基础数据，做好各个装置的水汽平衡

21、图表；确认水系统的基础数据，做好各个装置的水汽平衡图表；n采用先进的循环水处理技术；采用先进的循环水处理技术；n做好凝结水回收，力争达到锅炉给水标准（因为省一吨新鲜水做好凝结水回收，力争达到锅炉给水标准（因为省一吨新鲜水只有只有1.3-2.5元元/吨，而省一吨锅炉给水为吨，而省一吨锅炉给水为10元元/吨）；吨）；n加强管理、严格考核、强化计量，开展群众性节水减排达标活加强管理、严格考核、强化计量，开展群众性节水减排达标活动。动。 二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法n这里要着重强调这里要着重强调循环水处理技术循环水处理技术提高是一项投资少、提高是一项投资少、见效快的措施。由于一般石化企业

22、所用的新鲜水中，见效快的措施。由于一般石化企业所用的新鲜水中，补充循环水用量占总新鲜水用量的补充循环水用量占总新鲜水用量的40%-80%，所，所以如何降低这部分水用量显然占有重要地位。我国大以如何降低这部分水用量显然占有重要地位。我国大多数石化企业循环水的浓缩倍数只有多数石化企业循环水的浓缩倍数只有2.0-3.0，而国，而国际上常常在际上常常在5.0-8.0，所以，我们有很大的提高浓缩，所以，我们有很大的提高浓缩倍数的空间。倍数的空间。n如果采取先进的化学药剂，加上自动控制的加药技术，如果采取先进的化学药剂，加上自动控制的加药技术，完全有可能将完全有可能将浓缩倍数由浓缩倍数由2-3提高到提高到

23、5-7。则可将循。则可将循环水环水补充水量节省补充水量节省20-40%，这不仅相应地减少了，这不仅相应地减少了20-40%排废，而且有显著经济效益排废，而且有显著经济效益。二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法第二步：水的回用第二步：水的回用水网络系统的优化水网络系统的优化指指工工艺艺系系统统排排出出的的各各种种废废水水不不经经处处理理或或者者经经简简单单处处理理即即可可直直接接应应用用于于循循环环水水系系统统或或工工艺艺装装置置。也也可可以以将将这这些些相相对对污污染染不不大大的的水水集集合合起起来来，形形成成“中中水水道道”，变变成成相相对对清清静静的的水水源源以以供供全全厂厂利利用用

24、。这这一一步步特特点点是是投投资资费费往往往往用用于于管管道道建建设设及及过过滤滤设设备备，费费用用不不太太高高，可可望望短短期期或或中期回收中期回收第三步：污水再生利用第三步：污水再生利用 经经过过前前两两步步处处理理后后，排排出出污污水水量量已已大大为为减减少少。对对不不得得不不末末端端排排出出的的污污水水，通通过过一一定定设设备备，如如反反渗渗透透离离子子交交换换，软软化化等等进进行行处处理理，使使其其达达到到回回用用标标准准，再再返返回回系系统统中中使使用。这一步特点是设备投资大，投资回报周期长。用。这一步特点是设备投资大，投资回报周期长。二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法不能

25、一步到位不能一步到位从最从最便宜和最有效的方法开始便宜和最有效的方法开始行动阶梯行动阶梯:t提高控制提高控制t水的回用水的回用t水的再生水的再生t管理管理t改进设计改进设计20-30%20-30%10-20%10-20%10-20%节省节省节水节水100%80%60%40%20%0%再设计再设计再生再生再利用再利用提高控制提高控制管理管理投资成本投资成本二二、 节水减排的几种途径节水减排的几种途径一一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.1 3.1 水网络系统的变革水网络系统的变

26、革 3.2 3.2 中水道中水道 3.3 3.3 零排放零排放四四、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理 六六. .节水减排的分步实施策略节水减排的分步实施策略七七. . 结论结论 化工企业节水减排的过程系统工程方法目目 录录新鲜水P1废水处理T2P2P3T2T3排放三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.1 3.1 水网络系统的变革水网络系统的变革（1）早期企业水网络早期企业水网络直用直排直用直排P1P2P3废水处理T1T2T3排放三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.1 3.1 水网络系统的变革水网络系统

27、的变革（2）水回用水回用时代的水系统时代的水系统P1P2T1T2T3P3三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.1 3.1 水网络系统的变革水网络系统的变革（3）用水分布用水分布- -处理分布化的水网络系统处理分布化的水网络系统P1P2T1T2T3P3三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.1 3.1 水网络系统的变革水网络系统的变革（4）用水分布用水分布处理分布化的水网络处理分布化的水网络P1P2T1T2T3P3补充新鲜水固体排废三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.1 3.1 水网络系统的变革水网络系统的变革（5）液体液体零排放零排放的封闭式网络

28、系统的封闭式网络系统三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.2 3.2 中水道中水道n中间水道的设置必要性中间水道的设置必要性n常规用水网络中考虑水的回用时各用水单元之间直接常规用水网络中考虑水的回用时各用水单元之间直接由管道连接。但对于用水单元多的大规模系统，这种由管道连接。但对于用水单元多的大规模系统，这种结构却存在网络过于复杂、不便于运行和控制的缺点；结构却存在网络过于复杂、不便于运行和控制的缺点；n网络柔性不足网络柔性不足 ：当生产中一个用水单元的水量、水质当生产中一个用水单元的水量、水质状况发生变化时，将影响其他用水单元的运行；状况发生变化时，将影响其他用水单元的运行；n

29、设置中间水道，具有简化网络的设计、运行和控制的设置中间水道，具有简化网络的设计、运行和控制的优点，显著增加了网络的柔性。优点，显著增加了网络的柔性。 三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.2 3.2 中水道中水道废水处理厂1ikn新鲜水供应新鲜水供应新新的的水水环环路路模模式式 三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革污水新鲜水中 水 三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革 3.3 3.3 零排放零排放何谓何谓“零排放零排放” ” ？所谓零排放是指将液体污水排放下降到零，而所有所谓零排放是指将液体污水排放下降到零，而所有的杂质均浓缩到固体中去。简称的杂质均浓缩到

30、固体中去。简称ZLD（Zero Liguid Discharge）。由于以下一些原因，有些由于以下一些原因，有些企业不得不考虑采用企业不得不考虑采用ZLD:：n当地环境保护要求特别严厉当地环境保护要求特别严厉n企业靠近当地江河或饮用水源企业靠近当地江河或饮用水源(水库水库)n十分缺水的地区十分缺水的地区n公众对工厂排污十分反感公众对工厂排污十分反感n经济上考虑：如果开发新的水源供水比全部回收经济上考虑：如果开发新的水源供水比全部回收排水还昂贵时。排水还昂贵时。三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.3 3.3 零排放零排放零排放技术是综合应用膜分离、蒸发结晶和零排放技术是综合应用膜

31、分离、蒸发结晶和/或干燥等或干燥等物理、化学、生化过程，将废水当中的固体杂质浓缩至物理、化学、生化过程，将废水当中的固体杂质浓缩至很高浓度，大部分水已返回循环回用，剩下少量伴随固很高浓度，大部分水已返回循环回用，剩下少量伴随固体废料的水，可以根据每个企业具体情况选择以下出路体废料的水，可以根据每个企业具体情况选择以下出路中一种，而不排出系统：中一种，而不排出系统：n. 蒸发蒸发/结晶结晶n. 蒸发蒸发/干燥干燥n. 太阳蒸发池自然蒸发太阳蒸发池自然蒸发n. 用于生产副产品用于生产副产品,进入固体产品进入固体产品n. 喷入焚烧炉作为垃圾处理喷入焚烧炉作为垃圾处理n. 被固体废料被固体废料(例如飞

32、灰例如飞灰)吸收，作为固体废料处理吸收，作为固体废料处理n由于其设备必须高耐腐蚀性材料由于其设备必须高耐腐蚀性材料(例如钛材例如钛材)制造，因此制造，因此价格昂贵。因此，采用前应当慎重进行可行性经济评估。价格昂贵。因此，采用前应当慎重进行可行性经济评估。三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.3 3.3 零排放零排放San Juan Station, New Mexico三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.3 3.3 零排放零排放Madero/PEMEX, Mexico - ZLDn集成集成 ZLD 系统系统n生物处理生物处理Organic laden efflue

33、nt from refineryVillage sewagen物理物理/化学处理化学处理Refinery inorganic waste streamsPretreatment for ROn反反渗透渗透Reverse Osmosis (RO)Significant volume reduction & economic water recoveryRecovers good quality water for cooling towern咸水的浓缩蒸发与结晶咸水的浓缩蒸发与结晶Final recovery stepProduces solids for landfillRecovers hi

34、gh purity water for boiler makeup treatment三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.3 3.3 零排放零排放Madero Refinery ZLD System三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.3 3.3 零排放零排放n美国资源保护公司（美国资源保护公司（Resource Conservation Resource Conservation Co.International,Co.International,RCCI）采用蒸发器将废水蒸采用蒸发器将废水蒸发成高质量的蒸馏水回用，浓缩后的废水再经过发成高质量的蒸馏水回用，浓缩

35、后的废水再经过结晶器把溶解在废水里的各种盐类结晶成固体，结晶器把溶解在废水里的各种盐类结晶成固体，水几乎全部回收，从而实现了水的水几乎全部回收，从而实现了水的“零排放零排放”。nRCCI自自1974年以来已在美国和其他一些国家年以来已在美国和其他一些国家的的170多座火力发电厂实现了多座火力发电厂实现了“零排放零排放”。近年。近年来也在炼油厂、化工厂、煤矿、铀矿、炼铜厂实来也在炼油厂、化工厂、煤矿、铀矿、炼铜厂实施施“零排放零排放”。Madero/PEMEX, MexicoOil Refinery ZLD SystemFirst ZLD in Oil RefineriesMADERO/PEME

36、X1999MEXICOCADEREYTA/PEMEX1998MEXICO经济成本经济成本:l新鲜水价格新鲜水价格l节水技术节水技术/设备投资设备投资l产品生产成本产品生产成本l污水处理成本污水处理成本环保要求环保要求:l环境生态承受力环境生态承受力l政府要求政府要求l社区要求社区要求l法律法律/法规要求法规要求生产安全生产安全l安全风险安全风险l生产技术可靠性生产技术可靠性l节水技术先进性节水技术先进性三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革3.3 零排放零排放“零排放零排放”决策的三大方面要决策的三大方面要素素一一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务二二、节水减

37、排的三步骤法节水减排的三步骤法三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革四四、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理六、一个大型石化企业的实施案例六、一个大型石化企业的实施案例七、结七、结 论论 化工企业节水减排的过程系统工程方法目目 录录过程系统工程技术的新发展Process-Integration90年代兴起的兴起的PI “PI “过程集成过程集成”技术在四个方面发挥作用：技术在四个方面发挥作用： 提高原料的利用率提高原料的利用率 提高能量的利用率，降低能耗提高能量的利用率，降低能耗 减少排放减少排放 改进操作改进操作方法论上最重

38、要的突破方法论上最重要的突破夹点分析夹点分析 Pinch-TechnologyPinch-Technology 热力学与过程系统工程相结合的新方法热力学与过程系统工程相结合的新方法三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（1）v 80年代由英国ICI公司Bodo Linnboff和日本的梅田富雄分别独立首创v 90年代夹点技术得到普及推广，已为设计公司普遍使用于热回收网络：（双节省）（双节省） 新厂建设 节能 20-30% 节省投资 15-20% 老厂改造 节能 25-35% 投资 1-2年回收v 95年-现在: 夹点原理由传热网络向传质网络推广，形成水夹点技术夹点分析技术三三、过程

39、集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（2）1.水集成技术的发展19941994年，英国年，英国 UMIST UMIST 的的 SmithSmith 教授教授领导进行了领导进行了水系统集成的研究，并发表了著名的论文水系统集成的研究，并发表了著名的论文“废水量小化废水量小化”（Wastewater Minimization) Wastewater Minimization) 给出了整个水系统的给出了整个水系统的洞察，指出哪里是制约用水的瓶颈，最小新鲜水用量及洞察，指出哪里是制约用水的瓶颈，最小新鲜水用量及最小污水产生量的目标值及如何考虑系统中污水的再生最小污水产生量的目标值及如何考虑系统中污水

40、的再生利用。利用。美国以美国以 E1-HalwagiE1-Halwagi为代表的学派为代表的学派提出质量交换网提出质量交换网络的概念，把水夹点分析放在一个更为普适的络的概念，把水夹点分析放在一个更为普适的“质量质量交换网络交换网络”的大框架中去作为与热量集成相对应的质的大框架中去作为与热量集成相对应的质量集成方法的特例。量集成方法的特例。三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（3）90年代后期出版了一些专著：E1-Halwagi，通过“过程集成来防止污染：系统设计的工具”(Pollution Prevention Through Process Integration：Syeste

41、mmatic Design Tools,Academic Press: San Diego 1997)James G.Mann及Y.A.Liu（刘裔安），“工业水回用及废水量最小化”Industrial water reuse and wastewater minimization,Mc Graw-Hill 19992000年美国的Aspen Tech公司首先推出了Aspen Water商品化应用软件。三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（4）节水减排教科书节水减排教科书2.理论指导下的水回用节水与没有理论指导的差别三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（5）3.水集

42、成理论解决的三大问题：一个工厂用水网络的最小新鲜水消耗量一个工厂用水网络的最小新鲜水消耗量（目标值）（目标值）最小污水生成的流量（目标值）最小污水生成的流量（目标值）用水网络和排放处理系统流程集成的理论用水网络和排放处理系统流程集成的理论指导（包括老厂改造如何接近目标值的扭指导（包括老厂改造如何接近目标值的扭亏指南）亏指南）三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（6）三三三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（7 7）Monsanto公司（Wales,UK）在1994-95年第一次采用这个技术：n7 个工艺制造分厂n排出流集中

43、到一起来调节 pH 值，然后排向河口n环保法规部门要求COD下降90% Monsanto 的最初建议：n新建中央 (生化) 污水处理厂n投资成本预估 US $ 1500万美元4.水夹点应用实例(之一)MonsantoMonsantoMonsantoMonsanto公司（公司（公司（公司（Wales,UKWales,UKWales,UKWales,UK）在）在）在）在1994-951994-951994-951994-95年第一次采用这个技术：年第一次采用这个技术：年第一次采用这个技术：年第一次采用这个技术：方法手段方法手段n排废排废最小化最小化n用水最小化用水最小化n分布式排放处理分布式排放处

44、理结果结果n节约用水节约用水30% ($0.3 million per year)nCOD下降下降76% ($0.7 million per year)n只有只有 14%污水由新的污水由新的 (缩小的缩小的)污水处理厂处理污水处理厂处理n投资成本由原投资成本由原 US $ 1500万美元下降万美元下降为为$350万元万元n最终排污水处理体积减少了最终排污水处理体积减少了95% -Jane Peters, Monsanto 1995三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（8）被授予英国化工学会1995年安全与环保大奖n台湾某石油化工厂（生产苯乙烯，台湾某石油化工厂（生产苯乙烯，ABS

45、树脂等）树脂等）每天用新鲜水每天用新鲜水5，430吨吨/天，排废水天，排废水3，730吨吨/天。天。n采用水夹点技术改造：采用水夹点技术改造： 改造投资改造投资 5.4万美元万美元 改造结果：改造结果： 用水量下降到用水量下降到4，348吨吨/天天 节水：节水： 1，082吨吨/天，天，20% 年经济效益：年经济效益：29.2万美元万美元三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（9）4.水夹点应用实例之二三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（10）n中国石化股份有限公司总裁办公室高级顾问中国石化股份有限公司总裁办公室高级顾问美国美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学化学工程系弗

46、吉尼亚理工学院暨州立大学化学工程系刘裔安刘裔安（Y.A.Liu)Y.A.Liu)教授为组长的中国石化节水技术小组，教授为组长的中国石化节水技术小组，从从20042004年年6 6月开始在月开始在中国石化股份有限公司中国石化股份有限公司内部有内部有计划、有系统地开展推广水夹点节水减排技术。计划、有系统地开展推广水夹点节水减排技术。20052005年又对全公司的年又对全公司的4545家石化企业进行节水减排规家石化企业进行节水减排规划。划。n预计三年之内实施规划中的措施后，全公司预计三年之内实施规划中的措施后，全公司耗水量耗水量下降下降40%40%以上，排污水量下降以上，排污水量下降50%50%以上

47、以上。3232家炼油厂家炼油厂不但可以提前完成国家发改委提出不但可以提前完成国家发改委提出“十一五十一五”指标，指标，而且在用水和排水两方面均可达到国际先进水平。而且在用水和排水两方面均可达到国际先进水平。2004年起中石化开始大力推广应用水夹点技术年起中石化开始大力推广应用水夹点技术34家炼化企业家炼化企业2004年吨油取水比较年吨油取水比较（可研报告数据）（可研报告数据）34家炼化企业家炼化企业2004年吨油取水比较年吨油取水比较（可研报告数据）（可研报告数据）34家炼化企业家炼化企业2004年吨油年吨油排排水比较水比较（可研报告数据）（可研报告数据）34家炼化企业家炼化企业2004年吨油

48、年吨油排排水比较水比较（可研报告数据）（可研报告数据）中国石化中国石化32家炼油企业家炼油企业2004年吨油取水与排水平均值年吨油取水与排水平均值(可研报告数据）可研报告数据）国际先进国际先进水平水平0.5国际先进国际先进水平水平0.2发改委发改委“十一五十一五”取水规划值取水规划值1.0发改委发改委“十一五十一五”排水规划值排水规划值0.8镇海炼化炼油节水减排技术攻关成果镇海炼化炼油节水减排技术攻关成果目标目标1：制定与落实节水减排方案，在三年内缓解中国石化各炼化企业：制定与落实节水减排方案，在三年内缓解中国石化各炼化企业 “十一五十一五”发展带来的水资源和环境容量的瓶颈制约并减少发展带来的

49、水资源和环境容量的瓶颈制约并减少对供水和污水治理的投入。对供水和污水治理的投入。石油石化石油石化“十一五十一五”规划与项目目标规划与项目目标发发改改委：吨油取水委：吨油取水下降到下降到1立方米以下立方米以下;项目目标：国际先进水平吨油取水项目目标：国际先进水平吨油取水0.5立方米以下。立方米以下。发发改改委：吨油排水委：吨油排水下降到下降到0.8立方米以下立方米以下;项目目标：国际先进水平吨油排水项目目标：国际先进水平吨油排水0.2立方米以下。立方米以下。目标目标1a：炼油吨油取水达到国际先进水平（炼油吨油取水达到国际先进水平（0.5吨吨/吨原吨原油）油） 发改委发改委“十一十一”规划值规划值

50、1.0国际先进国际先进水平水平目标目标1b：炼油吨油排水达到国际先进水平（炼油吨油排水达到国际先进水平（0.2吨吨/吨吨原油）原油） 化工企业：腈纶、氯碱、塑料、橡胶、烯烃、化肥、化纤化工企业：腈纶、氯碱、塑料、橡胶、烯烃、化肥、化纤化工企业：腈纶、氯碱、塑料、橡胶、烯烃、化肥、化纤化工企业：腈纶、氯碱、塑料、橡胶、烯烃、化肥、化纤巴巴陵陵分分公公司司化化工工取取水水目标目标1c：了解中国石化各化工企业取水、排水的现状了解中国石化各化工企业取水、排水的现状并确定节水减排后的先进水平并确定节水减排后的先进水平项目开展的方法n人员培训n组建专家队伍n现场调研n建立水平衡图n技术小组与企业建立节水减

51、排方案n组织专家评审n方案执行规划中国石化中国石化45家炼化企业节水减排的方案制定：家炼化企业节水减排的方案制定：2004年年6月月14日日2005年年7月月16日日阶段阶段企业企业节水减排培训现场调研建立方案编制可研报告可研报告评审第一阶段4家家6/14/046/18/047/14/047/22/049/13/049/17/0412/13/043/17/054/18/054/20/05第二阶段11家家10/18/0410/22/0412/19/041/10/051/24/051/29/052/03/053/17/054/18/054/20/05第三阶段19家家1/17/051/21/052/

52、12/053/20/053/28/054/1/054/04/054/30/055/30/056/3/05第四阶段11家家4/04/058/04/05 5/16/055/24/056/6/056/12/056/13/057/8/057/14/057/16/05a. 中国石化中国石化32家炼油企业节水减排预期效果家炼油企业节水减排预期效果国际先进水平国际先进水平0.4国际先进水平国际先进水平0.2（2004年）年）（2004年）年）34家炼化企业实施前后吨油取水比较家炼化企业实施前后吨油取水比较（可研报告数据）（可研报告数据）34家炼化企业实施前后吨油取水比较家炼化企业实施前后吨油取水比较（可研报

53、告数据）（可研报告数据）34家炼化企业实施前后吨油家炼化企业实施前后吨油排排水比较水比较（可研报告数据）（可研报告数据）34家炼化企业实施前后吨油家炼化企业实施前后吨油排排水比较水比较（可研报告数据）（可研报告数据）b.近年炼油吨油取水和排水情况2.442.022.041.81.641.271.131.131.021.020.80.80 00.50.51 11.51.52 22.52.5吨吨油油取取水水吨吨/吨吨原原油油19981998年年20002000年年20022002年年20042004年年20062006年年国际先进水平国际先进水平“十一五十一五”规划目标规划目标值值“十五十五”规划

54、目标值规划目标值近年炼油吨油取水和排水情况b.预期效果：预期效果：1998-2007年中国石化新年中国石化新鲜水用量鲜水用量 c.确定节水减排目标n中石化“十一五”期间分年度吨油取水、排水目标n2006年： 吨油取水0.9吨、 排水0.50吨;n2007年：吨油取水0.8吨、 排水0.41吨;n2008年：吨油取水0.7吨、 排水0.35吨;n2009年：吨油取水0.6吨、 排水0.30吨;n2010年：吨油取水0.5吨、 排水0.25吨;n其中其中镇海炼化镇海炼化： 2005年基本基本实现炼油油废水水“零排放零排放”目目标回用污水549.2万吨，吨原油工业废水排放量吨原油工业废水排放量0.0

55、70.07吨，吨，吨原油新鲜水耗量0.42吨，达到了国际先进水平。d.45家炼化企业节水投资与预期效果家炼化企业节水投资与预期效果n n4545家炼化企业项目家炼化企业项目总投资总投资17.617.6亿元。亿元。n n3232家炼油企业（不包括燕山和镇海）：家炼油企业（不包括燕山和镇海）： 每年用水量从每年用水量从5.5285.528亿立方米降低到亿立方米降低到2.1542.154亿立方米，每年可节水亿立方米，每年可节水3.374 3.374 亿立方米亿立方米 ，用水用水量可减少量可减少61%61%； 每年外排水量从每年外排水量从1.9571.957亿立方米降低到亿立方米降低到0.9110.9

56、11亿立方米，每年可减排污水亿立方米，每年可减排污水1.046 1.046 亿立方亿立方米米 ，外排水量可减少外排水量可减少53%53%。n n节水减排项目执行后中国石化节水减排项目执行后中国石化每年节水量每年节水量5.685.68亿吨亿吨 ( (立方米立方米) ) ，用水量可减少，用水量可减少44.4%44.4%。“十五”末期（2005年）与初期（2001年）相比，化工商品总量增长25.3%，新鲜水总用量大幅下降，累计降幅达45%，实现节水1.61亿吨。乙烯和合成氨耗新水定额分别下降了34.5%和54.6%。 中国石油化工与销售股份公司中国石油化工与销售股份公司“十五十五”节水概节水概况况新

57、新鲜鲜水水消消耗耗量量（万万吨吨） 化化工工商商品品量量（万万吨吨）指标名称指标名称20012001年年20022002年年20032003年年20042004年年20052005年年20062006年年“十五十五”变化变化幅度幅度（%）重复利用率重复利用率（% %）92.5592.5593.1693.1693.5493.5494.8494.8495.2495.2496.0396.032.692.69冷凝水回用率冷凝水回用率（% %）565664.5664.5664.8064.8069.6369.6369.469.466.1766.1713.413.4炼化工业污水炼化工业污水回用率（回用率（%

58、 %）6 66 66.786.787.867.868.218.218.748.742.212.21吨乙烯新水量吨乙烯新水量（立方米（立方米/ /吨）吨）9.399.3910.4210.429.389.386.096.096.156.154.374.37-34.5-34.5吨合成氨新水吨合成氨新水量（立方米量（立方米/ /吨）吨）-30.8830.8814.3814.3814.4014.4014.0314.0313.613.6-54.6-54.6中国石油化工与销售股份公司中国石油化工与销售股份公司“十五十五”节水概节水概况况三三、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果（12）n中国石油天然

59、气股份公司于中国石油天然气股份公司于2004年制订年制订炼化炼化企业节水减排优化方案的制订和实施企业节水减排优化方案的制订和实施企业规范企业规范（由（由西安交大西安交大和和圣金桥信息技术公司圣金桥信息技术公司起草）。其起草）。其中把利用水夹点技术列为要求必须采用的先进技中把利用水夹点技术列为要求必须采用的先进技术。术。n中石油已在以下单位进行了试点：中石油已在以下单位进行了试点：n大庆石化、大港石化、玉门炼油厂、辽河炼油厂等；大庆石化、大港石化、玉门炼油厂、辽河炼油厂等；n乌鲁木齐石化炼油厂、辽阳化纤、兰州石化、锦州石乌鲁木齐石化炼油厂、辽阳化纤、兰州石化、锦州石化化 等；等；项目名称项目名称

60、年代年代节水量节水量*吨吨 / 年年经济效益经济效益*万元万元/年年备注备注大庆石化化工版块的大庆石化化工版块的8个分厂个分厂20034，620，0005704节水潜力约占总消节水潜力约占总消耗量的耗量的14.8大港石化大港石化2004280，000153.4新鲜水降低新鲜水降低14%以上以上大庆石化炼油厂大庆石化炼油厂20062，860，0002561.8节水潜力约占总消节水潜力约占总消耗量的耗量的335%玉门炼油厂玉门炼油厂20072，430，0001121.3节节水水63%（包包括括污水深度处理回用）污水深度处理回用）辽河石化公司辽河石化公司2007668，8001298.4节节水水30

61、.5% (没没有有污水回用污水回用)吉林石化全公司吉林石化全公司2007-200823，000，000（预计）（预计）兰州石化全公司兰州石化全公司2007-200812，000，000（预计）（预计）*及*是实施建议的技术措施后的预计的节水量及经济效益。表一：圣金桥信息技术公司节水减排的项目业绩表一：圣金桥信息技术公司节水减排的项目业绩 2.炼油版块七家企业炼油用水状况炼油版块七家企业炼油用水状况2007年七家企业炼油吨油耗水、吨油排污指标现状与国内同行企业，国际先进水平均存在差距，故具有很大的节水潜力。 2.七家企业用水状况七家企业用水状况七家企业炼油循环水浓缩倍数现状七家分公司的循环水浓缩

62、倍数相差较大，最高为5.6，最低仅为2.0。平均值为3.75，循环水浓缩倍数有待提高。 2.七家企业用水状况七家企业用水状况七家企业炼油其它用水指标现状1.目前各分公司的工艺水回用率普遍偏低，平均值仅为42.3%；2.蒸汽冷凝水回用率有待提高。 3.污水回用率普遍偏低。 5.七家企业实施效果预测七家企业实施效果预测七家炼油企业优化总预计投资及经济效益情况 5.七家企业实施效果预测七家企业实施效果预测七家炼油企业优化后吨油耗水、吨油排水指标预期情况 5.七家企业实施效果预测七家企业实施效果预测项目项目克拉玛依克拉玛依石化石化独山子独山子石化石化锦西锦西石化石化华北华北石化石化长庆长庆石化石化辽河

63、辽河石化石化玉门油田玉门油田炼油厂炼油厂水重复利用率（水重复利用率（% %）9999989898.498.499999999989897.797.7冷却水循环率（冷却水循环率（% %）9999989899.199.199.499.410010098.798.798.998.9工艺水回用率（工艺水回用率（% %）6161707065.965.947476363494971.971.9蒸汽冷凝水回用率蒸汽冷凝水回用率（% %）8484989889.489.49090999999.999.9100100万元产值新水量（万元产值新水量（m m3 3/ /万元）万元）1.571.571.451.451.

64、191.191.731.731.371.371.761.76万元产值污水排放量（万元产值污水排放量（m m3 3/ /万万元）元）0.630.630.450.450.280.280.780.780.570.570.380.38污水达标率（污水达标率（% %）100100100100100100100100100100100100100100污水回用率（污水回用率（% %）78785656818176766565454573.973.9七家炼油企业优化后其它主要用水指标预期 注：蒸汽冷凝水回用率为蒸汽冷凝水回用量与可回收蒸汽冷凝水总量之比。一一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重

65、要任务二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革四四、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理六、一个大型石化企业的实施案例六、一个大型石化企业的实施案例七、结七、结 论论 化工企业节水减排的过程系统工程方法目目 录录 我们应如何考虑所有这些可能的替代方案，并获得一个我们应如何考虑所有这些可能的替代方案，并获得一个我们应如何考虑所有这些可能的替代方案，并获得一个我们应如何考虑所有这些可能的替代方案，并获得一个对对对对 我们现场最优化的用水策略方案我们现场最优化的用水策略方案我们现场最优化的用水策

66、略方案我们现场最优化的用水策略方案? ? ? ?_必须对整个现场的水网络系统进行过程系统分析必须对整个现场的水网络系统进行过程系统分析必须对整个现场的水网络系统进行过程系统分析必须对整个现场的水网络系统进行过程系统分析 系统的过程集成方法可分为两大类：系统的过程集成方法可分为两大类：系统的过程集成方法可分为两大类：系统的过程集成方法可分为两大类：水夹点分析法水夹点分析法水夹点分析法水夹点分析法(90(90年代）年代）年代）年代）数学规划方法（数学规划方法（数学规划方法（数学规划方法（9090年代后期年代后期年代后期年代后期-21-21世纪）世纪）世纪）世纪）近来也有将以上两种方法组合应用，用水

67、夹点分析法来近来也有将以上两种方法组合应用，用水夹点分析法来近来也有将以上两种方法组合应用，用水夹点分析法来近来也有将以上两种方法组合应用，用水夹点分析法来获得一个明确的概念流程方案作为数学规划法的初始模获得一个明确的概念流程方案作为数学规划法的初始模获得一个明确的概念流程方案作为数学规划法的初始模获得一个明确的概念流程方案作为数学规划法的初始模型，然后在此基础上去进一步用优化算法来达到最优解型，然后在此基础上去进一步用优化算法来达到最优解型，然后在此基础上去进一步用优化算法来达到最优解型，然后在此基础上去进一步用优化算法来达到最优解五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的

68、进展水夹点分析水夹点分析洗涤塔中的水含杂质质量传递模型洗涤塔中的水含杂质质量传递模型水进口Climi,in水出口Climi,out过程流股出口过程流股进口mi,tot(kg/hr)1.用水单元简图五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展 Ci,IN Ci,OUT CW,IN CW,OUT用水单元i物料净水m(kg/hr)质量传递水流工艺物流代表一个用水操作污染物浓度传递的质量负荷 m污染杂质浓度-质量负荷曲线五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展n一个工艺用水单元一个工艺用水单元 I有三个基本约束极限：有三个基本约束极限：（1）进口流中质量含量

69、极限浓度）进口流中质量含量极限浓度C Climlimi i,IN,IN（2）出口流中质量含量极限浓度出口流中质量含量极限浓度C Climlimi i,out,out（3）被传递的总质量负荷被传递的总质量负荷 mi,tot注意：注意：极限进口浓度极限进口浓度C Climlimi i,IN,IN和和极限出口浓度极限出口浓度C Climlimi i,out,out就被就被认定为水流的认定为水流的极限进出口浓度，极限进出口浓度，由此可求出极限水流率由此可求出极限水流率filim极限处理工艺数据的概念五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展 新鲜水流代表用水操作 i 的富污染物的

70、工艺物流浓度(ppm)质量负荷（kg/hr)极限水流率的概念关系图极限出口浓度极限进口浓度斜率= 1/flim =C/m五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展废废水水68.0te e/hr /hr 84.56ppm10te/hr100ppm50.00te/hr75ppm8te/hr125ppm8te/hr0ppm10te/hr0ppm50.00te/hrOppm新鲜水新鲜水68.0te/hrOppm操作1操作2操作3操作操作i im mi toti totKg/hrKg/hrC Climlimi i. in. in( (ppmppm) )C Climlimi,outi

71、,out( (ppmppm) )f flimlimi i( (tete/hr)/hr)1 13.753.750 0757550502 21.001.00505010010020203 31.001.0075751251252020水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析: 关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)

72、(kg/hr)关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组

73、合曲线关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓

74、度 ( (ppmppm) )水夹点分析水夹点分析:关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度组合曲线关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析: 供水线供水线关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析: 最小新鲜水用量的供水线最小新鲜水用量的供水线关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/h

75、r)(kg/hr)关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )水夹点分析水夹点分析:水夹点决定过程最小新鲜水用量水夹点决定过程最小新鲜水用量关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)水夹点分析水夹点分析:新鲜水夹点的重要含义新鲜水夹点的重要含义关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷关键杂质质量负荷(kg/hr)(kg/hr)关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度关键杂质浓度 ( (ppmppm) )新鲜水夹点：关键杂质浓度新鲜水夹点：

76、关键杂质浓度新鲜水夹点：关键杂质浓度新鲜水夹点：关键杂质浓度鲜水鲜水鲜水鲜水与与水回用水回用水回用水回用水回用水回用水回用水回用没有水回用时最小用水配置图新鲜水68.0te/hr0ppm10te/hr0ppm50.00te/hr0ppm8te/hr0ppm操作1操作2操作350.00te/hr75ppm10te/hr100ppm8te/hr125ppm废水68.0te/hr84.56ppm能否使用水进一步下降能否使用水进一步下降 ？五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展利用水回用达到最佳供水配置新鲜水56.67t/h0ppm废水56.67t/h101.46ppm操作1

77、操作26.67t/h0ppm操作150t/h50ppm50t/h0ppm16.67t/h75ppm50t/h75ppm操作26.67t/h75.0ppm33.33t/h75ppm20t/h75ppm20t/h100ppm20t/h75ppm操作3操作320t/h125ppm20t/h100ppmCABDEF新鲜水用量和污水排放量由新鲜水用量和污水排放量由68t/h68t/h下降到达下降到达56.67t/h,56.67t/h,降低降低18%18%。五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展水夹点应用实例分析新鲜

78、水125.0t/h23.1t/h60.00t/h12t/h100ppm650ppm500ppm废水125t/h系统现有用水流程图100ppm过程2 Dm=6kg/h过程3 Dm=15kg/h过程4 Dm=6kg/h30.00t/h过程1 Dm=3kg/h五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展过程杂质进出口数据过程杂质进出口数据序号过程名称杂质量Kg/h进口浓度CIN ppm出口浓度COUT ppm回收盐溶解硫酸盐溶解盐浆过滤盐浆溶解12343615610802005001101808501000水夹点应用实例分析五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技

79、术的进展水夹点应用实例分析P-1in-1 in- iP-2in P-3inP-4in杂质00.05.050.10.10.150 .20.0.250.15边际节水效益$/ppm松弛过程松弛过程2 2的入口浓度的入口浓度C Cinin效益最为明显效益最为明显五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展水夹点应用实例分析水夹点应用实例分析五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展过程1过程2过程3过程4新鲜水43t/h16t/h23t/h16t/h16t/h废水43t/h4t/h优化设计的用水流程图27t/h新鲜水的用量由原来125t/h降到43 t/h!水

80、夹点应用实例分析去其它过程或废水处理PjCpj,jFpj,outFwjFpj,jjCj,inCj,outFwRjRjCRj,outFpj,RjCpj,RjFj,outFCRj,in五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理水水网络系统的超结构模型网络系统的超结构模型数学规划方法数学规划方法 nminFjwnjns.t. Fjw+Fi , kFj,kFj,out = 0 jN,iPj,kRj k i Fhw Lh Ch,outlim = 0 hHnnFi,j(Ci,outCj,in)FjwCj,in = 0 jH,iPjn InFi,j(Ci,outCi,out)FjwCj,out+Lj

81、= 0 jH,iPjnInCjCjlim jHnCiCilim iPj新鲜水用量最小化模型新鲜水用量最小化模型五五、水网络系统的优化原理、水网络系统的优化原理水夹点技术的进展n由于这种技术在过程工业中有迫切需求及巨大的潜在效益，国外的软件公司都在力争将这些成果转化为便于利用的应用软件工具。2000年美国的AspenTech公司首先推出了AspenWater商品化应用软件。英国的LinnhoffMarch公司也有自己的水夹点应用软件，但以咨询服务为主要业务。n综上所述，如果我们采用这种技术，节约新鲜水用量15-20%是有把握的。相应可以减少基建投资，减少污水排放。Aspen Water : As

82、pen Water : 建模环境建模环境一一、节水减排是刻不容缓的重要任务节水减排是刻不容缓的重要任务二二、节水减排的三步骤法节水减排的三步骤法三、水网络系统的发展沿革三、水网络系统的发展沿革四四、过程集成技术的应用效果过程集成技术的应用效果五、水网络系统的优化原理五、水网络系统的优化原理六、一个大型石化企业的实施案例六、一个大型石化企业的实施案例七、结七、结 论论 化工企业节水减排的过程系统工程方法目目 录录六六. . 节水减排的分步实施步骤节水减排的分步实施步骤采集水系统基础数据，进行采集水系统基础数据，进行水平衡测试水平衡测试。在水平衡测试。在水平衡测试过程中，可能需要增加一些测量仪表以

83、及必要的试验手过程中，可能需要增加一些测量仪表以及必要的试验手段，包括段，包括管网测漏管网测漏。炼油厂用水及排出废水的现状调查，对其用水系统的水炼油厂用水及排出废水的现状调查，对其用水系统的水平衡进行计算机平衡进行计算机模拟计算及数据校正模拟计算及数据校正。绘制全厂水平衡。绘制全厂水平衡图、提出水平衡报表。图、提出水平衡报表。与工艺工程师共同确定主要用水设备的与工艺工程师共同确定主要用水设备的极限浓度值极限浓度值。进。进行必要的极限浓度试验，以获取一些用水设备的极限浓行必要的极限浓度试验，以获取一些用水设备的极限浓度值。度值。用系统工程的方法在计算机上进行系统的用系统工程的方法在计算机上进行系

84、统的夹点分析计算。夹点分析计算。进行合理化用水分析，包括进行合理化用水分析，包括冷凝水回收冷凝水回收/循环水循环水/生产工生产工艺用水全面优化艺用水全面优化.进行进行废水回用废水回用的水处理方案论证。的水处理方案论证。提出节水减排的提出节水减排的可行性技术方案可行性技术方案. 第一阶段第一阶段:水平衡测试水平衡测试第二阶段第二阶段:水系统优化阶段水系统优化阶段摸清企业用水现状。如水系管网分布情况，各类用水设备、设施、仪器、仪表分布及运转状态，用水总量和各用水单元之间的定量关系，获取准确的实测数据。为企业节水潜力分析提供基础数据。依据掌握的资料和获取的数据进行计算、分析、评价有关用水技术经济指标

85、，找出薄弱环节和节水潜力。为企业用水网络优化提供基础数据。依据企业水平衡数据，采用水夹点技术优化用水网络，使得企业新水用量趋于最小。为企业制定节水减排方案提供基础数据。依据企业水平衡数据，企业可以更加合理地制定废水处理、凝水回收、提高循环水浓缩倍数等节水减排方案。六.六.节水减排的分步实施步骤节水减排的分步实施步骤6.1 水平衡水平衡 为什么要进行水平衡测试？为什么要进行水平衡测试？n本企业的主要生产厂（如炼油厂、合成树脂厂等）；n辅助生产厂（仪表厂、机械厂）n不考虑厂界外生活区用水。节水减排的分步实施步骤节水减排的分步实施步骤6.1 水平衡水平衡炼化企业水平衡测试包括哪些范围？炼化企业水平衡

86、测试包括哪些范围？用水包括 ：n生产用水。包括地表水、深井水、除盐水、循环水、硫磺净化水、蒸汽及其凝结水的使用。n生活用水。办公楼、浴池、食堂、绿化、基建用水以及消防用水。 n工艺废水（包括含硫污水、含碱污水、含油污水）n蒸汽凝结水排放n循环水排污、锅炉排污、除盐水排污等n生活污水排水包括：区域范围包括 ：1、 准备阶段准备阶段2、水平衡测试方案制定、水平衡测试方案制定3、 现场实际测试现场实际测试4、 数据汇总分析数据汇总分析5、 水平衡测试报告编写水平衡测试报告编写节水减排的分步实施步骤节水减排的分步实施步骤6.1 水平衡水平衡水平衡测试工作阶段及方法水平衡测试工作阶段及方法1、 准备阶段

87、准备阶段1.思想准备2.组织准备3.技术准备4.（1）对测试人员进行培训，掌握测试技术，明确测试任务。（2）进行必需的资料准备（企业概况、待查水源、厂区给排水管网情况）（3） 确定石化公司水平衡测试范围，划分用水单元（4） 绘制子系统水网络方块图（5） 测试点现场确认（6） 切实可行的水平衡测试方案4.技术准备 （1）按照现场测试需要，备齐水表、流量计、秒表、计量容器等各种必需测量具 。 （2）按照测试方案安装、校验计量仪表。 （3）编制好各种测试和统计记录表格3.2 水平衡测试方案制定水平衡测试方案制定水平衡测试方案主要内容水平衡测试方案主要内容1.前言2.陈述本次水平衡测试的目的和达到的目

88、标，必要时给出方案中出现的术语的解释。2.明确水平衡测试的组织机构3.详细列出水平衡测试领导小组、工作小组人员的名称、职责分工、联系方式等。3.明确水平衡测试的范围4.详细列出水平衡测试的范围，按分厂详细到车间或装置，指定各个分厂的负责人。XX石化公司水平衡测试工作组石化公司水平衡测试工作组单位单位/部门部门姓名姓名职责职责联系电话联系电话领领导导小小组组组长组长石化公司石化公司领导全公司水平衡测试工作领导全公司水平衡测试工作组员组员节能节水节能节水部部协助全公司水平衡测试工作协助全公司水平衡测试工作组员组员炼油厂炼油厂负责协调炼油厂水平衡测试工作负责协调炼油厂水平衡测试工作测测试试工工作作组

89、组成成员员炼油厂炼油厂一套常减一套常减压压负责协调化一裂解装置水平衡测试工负责协调化一裂解装置水平衡测试工作作二套常减二套常减压压一套催化一套催化聚乙烯厂聚乙烯厂乙烯车间乙烯车间低密度聚低密度聚乙烯乙烯水平衡测试组织机构表举例X X石化项目启动会石化项目启动会共计36个部门，100人三期培训班人数300余人水平衡测试表举例水平衡测试表举例节水减排的分步实施步骤节水减排的分步实施步骤6.1 水平衡水平衡培训班教材培训班教材/水平衡测试指导手册水平衡测试指导手册/水平衡报告水平衡报告模板模板样本样本水平衡调查、测试报告水平衡调查、测试报告n吉林石化公司的水平衡调查包括：炼油厂、聚乙烯厂等23个生产

90、及辅助生产企业，共计166个生产车间的135套生产装置和66个辅助部门 序序号号分厂名称分厂名称车间个车间个数数装置个装置个数数报告页报告页数数1 1吉林石化炼吉林石化炼油厂油厂17181282 2聚乙烯厂聚乙烯厂1010863 3有机合成厂有机合成厂1591024 4电石厂电石厂18181455 5化肥厂化肥厂1281586 6染料厂染料厂71447 7动力一厂动力一厂92858 8合成树脂厂合成树脂厂63749 9乙二醇厂乙二醇厂79581010污水处理厂污水处理厂64441111丙烯腈厂丙烯腈厂89711212动力二厂动力二厂444313精细化学品厂精细化学品厂9105814海特化工厂海

91、特化工厂343015香兰素厂香兰素厂534916高碳醇厂高碳醇厂532417橡塑公司橡塑公司121418环保产品制造厂环保产品制造厂11919包装制品厂包装制品厂104620双吉公司双吉公司211521建修公司建修公司33422仪表厂仪表厂881423联力公司联力公司2334合计1661351295n续本次测试本次测试从从2007年年10月月15日日开始至开始至10月月19日结日结束束水平衡调查、测试报告水平衡调查、测试报告3.5 水平衡测试报告编写水平衡测试报告编写2.公司（二级生产厂）水平衡测试方案n水平衡测试目的、范围概述 n水平衡测试时间及基准n水平衡测试步骤和方法概述n主要测试工作描

92、述1.公司（二级生产厂）用水及技术应用现状 n公司（二级生产厂）生产概况 n公司（二级生产厂）用水状况（供水系统、排水系统描述）n公司（二级生产厂）节水技术应用现状3.生产厂各主要车间水平衡测试结果及分析 n各车间用水概况简介n车间水平衡表 n车间水平衡图 n各分厂（车间）存在问题及节水潜力分析3.5 水平衡测试报告编写水平衡测试报告编写4.公司水平衡测试结果及分析 n本次测试用水的生产及消耗情况n上年度生产及用水情况 n各类用水情况消耗分析（图表） n公司用水经济指标分析5.公司存在的问题及节水潜力分析 2.1 水平衡调查、测试和结果水平衡调查、测试和结果其他及损失转供蒸汽转供化学水生产污水

93、生活污水市政自来水动力一厂低硅水209.3动力一厂过滤水动力一厂生活水化肥厂过滤水57.2动力一厂蒸汽动力二厂蒸汽动力一厂除盐水动力二厂除盐水转供新鲜水外来凝液有机合成厂炼油厂电石厂海特染料厂合成树脂厂丙烯腈厂聚乙烯厂精细化学品厂化肥厂动力一厂动力二厂乙二醇厂香兰素厂建修公司包装制品厂联力公司双吉公司橡塑公司仪 表公司污 水处理厂17.71342.99112.0856.01220.0383.31818.046.0169.0184.03.0645.6277.0144.1235.2197.58230.0301.150.0761.0130.16化肥冲灰水252.2639.47.480.0222.61

94、14.0191.07.435.4449.030.7209.3387.330.7445.68.48.01592.320.5176.046.9537.0734.431001.284.0179.01475.410.0153.540.5384.919.82975.2357.24252.2冲灰水255.4214.9238.0764.25122.657.39182.6959.93265.010.063.0104.05.5215.513.072.319.234.6311.842.794.9790.171.014.119.3323.420.570.813.4413.0316.916.97193.856.451

95、6.9204.37245.026.7157.64192.1718.5749.3248.820.493.63.624.94精 细24.941.651.650.330.33染 料1.44有 机3.795.23精 细7.00.56.52.20.61.602.632.6345.033.015.8359.950.5217.0其 它14.26单 位 ：t/h吉化公司总用水平衡图二套回用深 井 水22.33t/h新鲜水278.04t/h18t/h单位：t/h华科、丙烯睛、化纤厂1097.3t/h6700t/h6000t/h飞溅6.7滤 池 反 洗3.2t/h2800t/h飞溅2.8滤池反洗3.2t/h570

96、0t/h飞溅5.7蒸发50.39t/h67.18t/h滤池反洗3.2t/h90.23飞溅6.0蒸发4368t/h5824t/h滤池反洗2.5t/h90.234500t/h蒸发49.14t/h6552t/h87.1t/h6624.97t/h滤池反洗3.0t/h蒸蒸发7665.33一循吸水池一循凉水塔正己烷（5.9停）32万吨加氢4一套常减压1215.29二重催3450原油稳定39.79气体分馏（瓦斯压缩机冷却）42二制蜡9.4t/h三循吸水池三循凉水塔飞溅4.5t/h一制蜡130.62t/h二加氢2101.5t/h焦化900t/h白土71.13t/h催化重整2014二循吸水池二循凉水塔糠醛162

97、2.73t/h酮苯1618.13t/h蜡脱油357.84t/h四空594t/h五循吸水池（老）五循凉水塔（老）二气分645.83t/h二套760t/h一重3460.17t/h五循吸水池（新）蒸发16.74t/h动力站305.4t/h硫磺回收543.4t/h三空（停）4427.48t/h5947.12t/h2777.26t/h5640.71t/h制氢车间6.89t/h机泵冷却15.08t/h机泵冷却水8.56t/h机泵冷却水1188t/h机泵冷却水11.1t/h机泵冷却水2.78t/h五循凉水塔（新）N=4时循环水系统水平衡图时循环水系统水平衡图 3.4 数据汇总及分析数据汇总及分析用水指标分析

98、用水指标分析l工业用水总量l工业用水重复利用率l万元工业产值用水量l单位产品用水量l循环水的浓缩倍率l工艺用水回用率l蒸汽冷凝水回用率l生活用水总量及所占总量比率节水减排的分步实施步骤节水减排的分步实施步骤6.2 水系统的优化水系统的优化n水系统的优化水系统的优化n制水系统制水系统n送水管网及排水管网送水管网及排水管网n生产工艺装置用水系统生产工艺装置用水系统n生活用水系统生活用水系统n循环水系统循环水系统n冷凝水系统冷凝水系统n污水深度处理及回用污水深度处理及回用制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅

99、炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源提高制水效率，特别是提高制水效率，特别是脱盐水制水出水率；脱盐水制水出水率；制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源减小送水管网的漏损率减小送水管网的漏损率制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等

100、)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源尽可能提高工艺加工过程的尽可能提高工艺加工过程的用水回用率用水回用率-水夹点；包括含水夹点；包括含硫污水汽提净化后回用；硫污水汽提净化后回用；制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处

101、理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源尽量提高循环水的浓缩倍尽量提高循环水的浓缩倍数（数（5-6以下），减少飞溅蒸以下），减少飞溅蒸发损失，从而使补水下降；发损失，从而使补水下降；蒸发飞溅损失制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源提高冷凝水回收率，提高冷凝水回收率，特别是高温回收率；特别是高温回收率；制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。

102、等)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源生活用水的节约，至少保持生活用水的节约，至少保持所占总量的比率不大所占总量的比率不大3-5%；制水制新鲜水制化学水东区各工艺分厂：(炼油厂、催化剂厂。等)低温冷凝液回用技术高温凝液回用技术锅炉、废热锅炉及蒸汽管网锅炉、废热锅炉及蒸汽管网西区各工艺分厂：（化肥厂、烯烃、橡胶厂。等）各循环水场各循环水场污水处理厂污水处理厂深度处深度处理回用理回用厂厂生活用水生活用水水水源源污水深

103、度处理回用：由于两大公司的水价污水深度处理回用：由于两大公司的水价均偏低，所以污水回用的水费均比新鲜水均偏低，所以污水回用的水费均比新鲜水价高。所以从社会效益考虑，不能不回价高。所以从社会效益考虑，不能不回用，但也不是回用越多越好。所以，回用用，但也不是回用越多越好。所以，回用多少以追求炼油吨油耗水达到多少以追求炼油吨油耗水达到0.5T/T，乙，乙烯吨耗水达到烯吨耗水达到2.5T/T需要用多少回用污水需要用多少回用污水1、水平衡测试、水平衡测试2、确定参与计算的流、确定参与计算的流程范围程范围3、开发工厂模型、开发工厂模型4、水网络优化的约束、水网络优化的约束及设计规定及设计规定5、计算机上夹

104、点分析、计算机上夹点分析计算，生成最佳网络。计算，生成最佳网络。6、生成改进方案、生成改进方案水化学的水化学的演进演进成本及适应成本及适应性考察性考察灵敏度灵敏度分析分析问题定义优化模型的建立潜在解决方案工厂流程及水系统组态原始数据收集水流量数据校正绘制全厂水平衡图确定综合的部分明确“水源”和“水阱”确定控制的关键组份关键组份水质数据确定极限浓度联结成本水回用再生环境约束化学沉淀腐蚀结垢水夹点技术原理数学规划法数学数学规划方法的划方法的应用步用步骤 数学规划法在炼油厂的应用数学规划法在炼油厂的应用水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用4.51.51.11.12.55.57.020.2220.5

105、9.5730.030.6114.93.85.514.55.0优化前流程优化前流程水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用部分二次水源水质水夹点技术原理水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用水源水源水量水量(t/h)氨氮氨氮(mg/L)硫化物硫化物(mg/L)悬浮物悬浮物(mg/L)含油量含油量(mg/L)COD(mg/L)电导电导s/cm碱度碱度(mg/L)硫磺硫磺净化水净化水20.22501610103002010软化水软化水4.500.12001010铵盐铵盐洗涤洗涤4.51400145017079.0734902200134.5水夹点技术原理水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用部分水阱极

106、限数据部分水阱极限数据水阱水阱水量水量(t/h)氨氮氨氮(mg/L)硫化物硫化物(mg/L)悬浮物悬浮物(mg/L)含油量含油量(mg/L)COD(mg/L)电导率电导率s/cm碱度碱度(mg/L)一套一套电脱盐电脱盐15.22300858015015001000300二套二套电脱盐电脱盐7300858015015001000300一套一套初馏塔初馏塔1.122551005050二套二套初馏塔初馏塔5.52.52551005050水夹点技术原理水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用求解模型，得到结果求解模型，得到结果水夹点技术原理水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用5.55.515.837.

107、70.6 0.55.51.13.04.52.51.11.625.4630.01.115.225.53030.64110.84.55.74修正后的流程图修正后的流程图水夹点技术原理水夹点技术原理数学规划法在炼油厂的应用用水量用水量排水量排水量冷凝水回收分析冷凝水回收分析冷凝水的回收利用的必要性及现状n1.1.冷凝水的回收利用的必要性冷凝水的回收利用的必要性n蒸汽冷凝水回用率蒸汽冷凝水回用率I In用于生产的蒸汽凝结水回用量与用于生产的蒸汽量之比：用于生产的蒸汽凝结水回用量与用于生产的蒸汽量之比：Vbr表示锅炉蒸汽冷凝水回用量，系指锅炉蒸汽冷凝水回用于生产生活各个用水部门的水量总和。D生产用蒸汽量

108、，Kg/h；蒸汽冷凝水回用率蒸汽冷凝水回用率I I国际先进国际先进 90%90%以上以上n蒸汽冷凝水回用率蒸汽冷凝水回用率II锅炉蒸汽冷凝水只回用于锅炉给水的量生产用蒸汽量 蒸汽冷凝水回用率蒸汽冷凝水回用率I I国际先进国际先进 60%60%左右左右回用率II =冷凝水回收分析冷凝水回收分析冷凝水的回收利用的必要性及现状n高温冷凝水回收的意义高温冷凝水回收的意义n蒸汽冷凝水回收具有双重意义：一方面回收高价值的蒸汽冷凝水回收具有双重意义：一方面回收高价值的水；另一方面，回收能量水；另一方面，回收能量 。 效益效益 =余热余热 + + 新鲜水费新鲜水费 + + 软化费软化费n例例如如：对一一个个蒸

109、蒸发量量在在100100吨吨/ /小小时的的企企业，目目前前可可以以轻松松实现： 节约蒸汽率蒸汽率为8 8； 新增凝新增凝结水回收量水回收量为4040； 节水效益在水效益在400400万元万元左右，左右，节约燃料在燃料在700700万元万元左左 右，合右，合计超超过了了10001000万元万元。 投投资的回收周期小于一年。的回收周期小于一年。冷凝水回收分析冷凝水回收分析冷凝水的回收利用的必要性及现状1.1.冷凝水的回收利用的必要性冷凝水的回收利用的必要性 2.2.炼油厂冷凝水回收系统的现状炼油厂冷凝水回收系统的现状 蒸发放空23t/h除盐水376t/h除氧水43t/h热电蒸汽12t/h排污水1

110、31t/h凝水回收262t/h进物料16t/h进循环水0.06t/h蒸汽冷凝水系统蒸汽冷凝水回用率I蒸汽冷凝水回用率II17.4%60.6%节约水量和效益计算节约水量和效益计算 回收水量：回收水量：7 730302424100=504000100=504000吨吨 回收凝结水节约额回收凝结水节约额:50.40:50.40万吨万吨4.374.37元元/ /吨吨= =220.3220.3万元万元 年回收凝结水热量：年回收凝结水热量：50.450.4万吨万吨（90-2590-25）1 1千大千大卡卡/ /吨吨 =3276.0=3276.0万大卡（折标油万大卡（折标油3276.03276.0吨）吨）

111、年回收热量节约额：年回收热量节约额：3276.0 3276.0 吨标油吨标油1600 1600 元元/ /吨吨= =524.2524.2万元万元 年回收总节约额：年回收总节约额：220.3+524.2=220.3+524.2=744.5744.5万元万元（实际供水量按按7 7个月个月，每小时100吨计算，水价按生水价4.37元/吨计算，热量折算为标油，标油按市场价1600元/吨计算）提高回收率提高回收率II II 的潜力的潜力 非工艺用冷凝水回锅炉非工艺用冷凝水回锅炉 冷凝水回收分析冷凝水回收分析炼油厂冷凝水回收的潜力单位：单位：t/ht/h 改变碧盾装置部分冷凝水用途51t/h工艺冷凝水回收

112、86.4t/h采暖补冷凝水回收96.3t/h*冷凝水回收的潜力的小结冷凝水回收的潜力的小结 冷凝水回收分析冷凝水回收分析炼油厂冷凝水回收的潜力*按照加药方案，防止采暖水遗失，使补水量减少到原来的1/10，即10.7t/h，107-10.7=96.3t/h80.75%冷凝水回收分析冷凝水回收分析炼油厂冷凝水回收的潜力提高后冷凝水回用率提高后冷凝水回用率I I蒸汽量蒸汽量工艺凝水工艺凝水碧盾回收凝水碧盾回收凝水采暖补凝水采暖补凝水其它其它100%单位单位:t/h:t/h冷凝水回收装置的位置冷凝水回收分析冷凝水回收分析炼油厂冷凝水回收的潜力130280137432217170139217221570

113、665500557777760进11#换热器(东)进10#换热器(东)进8#换热器(东)进7#换热器(东)进4#换热器(东)进3#换热器(东)进2#换热器(东)进1#换热器(东)进6#换热器（西）进11#换热器（西）进7#换热器（西）进8#换热器（西）进9#换热器（西）进2#换热器（西）进3#换热器（西）进4#换热器（西）进5#换热器（西）去东路0.3MPa管网进1#2#水箱(东)去1#2#3#4#水箱(西)补进高温水系统补进低温水系统28单位：t/h高温冷凝水回收装置去本站水箱冷凝水回收分析冷凝水回收分析炼油厂冷凝水回收的潜力提高后冷凝水回用率提高后冷凝水回用率IIII54.08%蒸汽量蒸汽

114、量碧盾回收凝水碧盾回收凝水采暖补凝水采暖补凝水100%单位单位:t/h:t/h6、节水减排技术高温凝结水回收循环水补充水量与浓缩倍数的关系 循循环水系水系统的的节水分析水分析提高浓缩倍数的可能性补水量N提高浓缩倍数的可能性补水水质数据分析循循环水系水系统的的节水分析水分析提高浓缩倍数的可能性数据讨论循循环水系水系统的的节水分析水分析提高浓缩倍数的可能性计算结果分析原因导致结果循循环水系水系统的的节水分析水分析水平衡计算水平衡计算：原始数据 水厂名称水厂名称浓缩倍数平均值浓缩倍数平均值平均温差平均温差平均循环水量平均循环水量平均补水量平均补水量一循一循2.32.38.28.23799.43799

115、.496.796.7二循（润滑油）二循（润滑油）3.53.55.65.6368.3368.315.915.9三循三循2.22.28.48.45260.95260.985.985.9五循五循2.22.26.86.82631.22631.249.649.6新五循新五循1.51.54.64.65079.35079.3134.2134.21183.21183.227.727.7循环水系统的节水分析水平衡计算节水量计算一循二循三循五循新五循N=2005年4季度平均值N=4补水量72万吨年（万吨年（90t/h）酸性水汽提装置酸性水汽提装置技术改造方案技术改造方案 nT-112塔设计为塔设计为 90 t/h

116、，目前处理量已达到目前处理量已达到 103 t/h ，已达负荷上限。而同时开两个塔已达负荷上限。而同时开两个塔（T-112 和和T-401）又造成能源浪费。又造成能源浪费。n按当前状况的解决出路应当是：改造按当前状况的解决出路应当是：改造T112 塔，塔，减少塔盘压降，提高塔盘效率，增加塔盘处理通减少塔盘压降，提高塔盘效率，增加塔盘处理通量，实现用一个塔顶两个塔用的技术改造。从而量，实现用一个塔顶两个塔用的技术改造。从而达到即提高汽提水的质量，又提高处理能力的效达到即提高汽提水的质量，又提高处理能力的效果。果。n提出利用提出利用CTST塔盘改造塔盘改造T112汽提塔的方案汽提塔的方案5、节水减

117、排技术汽提净化水回用由于CTST独特的结构和喷射操作方式，使其有以下优异的技术性能： 通量大通量大。比。比F1浮阀塔板处理能力提浮阀塔板处理能力提高高50-150%； 塔板效率高。塔板效率高。与高效率的与高效率的F1浮阀塔浮阀塔板相比，板相比，CTST塔板效率可高出塔板效率可高出40以上。以上。塔板压降低。塔板压降低。 操作弹性大。操作弹性大。开孔率为开孔率为11时，时，F1浮阀的操作弹性为浮阀的操作弹性为3.44.3，而，而CTST的操作弹性可达的操作弹性可达5.47.2。 对物料适应性强。对物料适应性强。塔极抗堵塞能力塔极抗堵塞能力强。且能够处理易发泡物料。强。且能够处理易发泡物料。由于C

118、TST独特的结构和喷射操作方式，使其有以下优异的技术性能： 水回用方案统计水回用方案统计技术措施技术措施水源水源节水量节水量（吨（吨/小时）小时）水用户水用户投资投资成本成本（万（万元）元）节省水节省水费费（万元（万元/年）年）操作费操作费用用（万元（万元/年）年）回收回收年限年限方方案案一一用循环水排污水及硫黄用循环水排污水及硫黄汽提水替代冷却水汽提水替代冷却水除盐水、地表除盐水、地表深、井水深、井水51.3651.36各车间机泵冷各车间机泵冷却水却水0 0198.6198.6方方案案二二车间工艺水回用车间工艺水回用除盐水、软化除盐水、软化水等水等11.811.8一、二套常减一、二套常减压、

119、焦化等压、焦化等22.622.688.788.70.250.25方方案案三三各工艺车间冷凝水回收各工艺车间冷凝水回收蒸汽冷凝水蒸汽冷凝水96961111套工艺装置套工艺装置冷凝水回收冷凝水回收514.5514.5方方案案四四供热空分车间冷凝水回供热空分车间冷凝水回收收蒸汽冷凝水采蒸汽冷凝水采暖水暖水107.0107.0返回锅炉房返回锅炉房420420599599116.5116.50.870.87表表6.1 炼油厂技改投资和效益分析汇总炼油厂技改投资和效益分析汇总表表6.1 炼油厂技改投资和效益分析汇总炼油厂技改投资和效益分析汇总技术措施水源节水量（吨/小时）水用户投资成本（万元）节省水费（万

120、元/年）回收年限方方案案五五循环水场提高浓循环水场提高浓缩倍数节水缩倍数节水循环水循环水125.8125.8循环水场循环水场4201107.040.38方方案案六六含硫污水汽提塔含硫污水汽提塔的技术改造的技术改造各车间含硫污水各车间含硫污水原来送污水处原来送污水处理厂处理排放理厂处理排放建议回收利用建议回收利用（包含在方案（包含在方案一和方案二中）一和方案二中）减排污水减排污水30-30-50t/h50t/h常减压电常减压电脱盐注水；脱盐注水；二重尾气二重尾气洗涤机泵洗涤机泵冷却等冷却等100214.40.47总总计计348.7348.71782.6*2708.750.66回用前后吨油耗水量对

121、比(吨/吨)1.5301.4831.4661.3321.1740.9940.0000.2000.4000.6000.8001.0001.2001.4001.6001.800回用前方案1方案2方案3方案4方案5回用前方案1方案2方案3方案4方案5执行各优化方案后的吨油耗水量执行各优化方案后的吨油耗水量回用前后排污水量对比( 吨 /小时)395.8435.8561.6692.2659.3655.2561.60100200300400500600700800回用前方案1方案2方案3方案4方案5方案6回用前方案1方案2方案3方案4方案5方案6执行各优化方案后排水量执行各优化方案后排水量 执行各优化方案

122、后排水量执行各优化方案后排水量小时排水量小时排水量吨油排水量吨油排水量污水深度处理回用技术之一污水深度处理回用技术之一将深度处理后的将深度处理后的污水进一步净化、污水进一步净化、脱盐，回用做锅脱盐，回用做锅炉补给水。炉补给水。针对实际水源，针对实际水源，进行现场中试，进行现场中试，确定工艺参数。确定工艺参数。双膜法投资已经双膜法投资已经从从8万元（吨万元（吨/小小时）下降到时）下降到56万元万元工业污水工业污水处理厂处理厂生物滤池、过滤、杀菌等生物滤池、过滤、杀菌等深度处理深度处理超滤反渗透回用锅炉补给水回用锅炉补给水回用循环水补回用循环水补水水超滤超滤(MBR)七、七、 结结 论论 1.水是

123、我国的战略资源。由于水资源利用的社会意义及经济意义越来越突出，水资源管理日益走向科学化、专业化和精细化。2.应该用过程系统工程理论进行水网络整体系统优化分析，并用信息技术装备水系统，是当前深化节水减排的重要方法。3.对老厂节水减排技术改造，可以采用“三步策略”。第一步：全面做好基础计量工作及水平衡，提高操作管理水平；第二步：深入进行水网络的系统工程分析，大大提高水的回用率；第三步：污水再生利用. 4.利用水夹点分析,结合提高循环水浓缩倍数,冷凝水回收等方面措施，节约新鲜水用量的30%是完全有可能的。 2008年年炼油与化工油与化工节能减排支撑技能减排支撑技术高高级研研讨会会 主办单位主办单位:

124、 中石化信息系统管理部中石化信息系统管理部; 中石油炼油与化工分公司中石油炼油与化工分公司; 中国化工信息中心中国化工信息中心;承办单位承办单位: 中国化工学会中国化工学会 信息技术应用专业委员会信息技术应用专业委员会邀请参会人员：邀请参会人员：1、各石油、石化和化工等企业的节能减排主管部门领导；各地区分公司分管节能、各石油、石化和化工等企业的节能减排主管部门领导；各地区分公司分管节能减排的副总经理、总工，负责抓节能节水的各级领导；减排的副总经理、总工，负责抓节能节水的各级领导；2、各公司节能节水的技术骨干和信息技术中心领导；、各公司节能节水的技术骨干和信息技术中心领导；3、设计研究单位的总工

125、程师、副总工程师、主任工程师及高级工程师等；、设计研究单位的总工程师、副总工程师、主任工程师及高级工程师等；4、各高等院校的节能减排专家教授及他们的研究生等。、各高等院校的节能减排专家教授及他们的研究生等。5、节能、节能/节水减排相关技术节水减排相关技术/设备的供应厂商设备的供应厂商6、新闻媒体、杂志、出版社的相关人员。、新闻媒体、杂志、出版社的相关人员。会议时间：会议时间：2008年年 5月月30日报到；日报到；5月月31日日6月月3日开会日开会会议地点：河南省郑州市嵩山饭店（伊河路会议地点：河南省郑州市嵩山饭店（伊河路156号）号）联联 系系 人：人： 邓邓 雄雄 姜姜 彦彦 E-mail

126、: 联系电话：联系电话：64445550-43、25，64444111 传传 真：真：010-64444440附件一：附件一： 大会主要会议议题大会主要会议议题 节能减排与化学工业生态化发展 中国生态经济学会副理事长,清华大学化工系 金 涌院士炼油和化工行业节能减排技术发展的现状及问题 中国化工学会秘书长 洪定一教授中国石油炼油与化工分公司节能节水减排的现状及展望 中国石油炼油与化工分公司总工 胡 杰节水减排的水网络系统集成优化研究的进展和应用西安交大化工系 冯 霄教授炼油企业的节能减排从装置和局部到系统全局 华南理工大学化学工程研究所 华 贲教授先进控制和优化技术在石化生产节能降耗中的应用

127、华东理工大学校长助理 钱 锋教授炼油化工企业全局过程集成优化Total Site技术的研究与应用进展 过程系统工程专业委员会副主任 杨友麒教授附件一：附件一： 大会主要会议议题大会主要会议议题多杂质体系质量交换网络综合方法研究和应用多杂质体系质量交换网络综合方法研究和应用 大连理工大学化工学院大连理工大学化工学院 都都 健副教授健副教授大连石化节能降耗工作的进展大连石化节能降耗工作的进展 中国石油大连石化公司中国石油大连石化公司哈尔滨炼油厂节能节水减排工作的进展和展望哈尔滨炼油厂节能节水减排工作的进展和展望 中国石油哈尔滨石化公司中国石油哈尔滨石化公司石化企业整厂用能优化策略研究石化企业整厂用能优化策略研究 中山大学化学与化学工程学院与中国石化武汉分公司中山大学化学与化学工程学院与中国石化武汉分公司 陈清林教授陈清林教授循环水场防冻节水型冷却塔的研究和应用循环水场防冻节水型冷却塔的研究和应用 清华大学清华大学 吴晓敏教授吴晓敏教授基于实时数据库的能源计量实时监控管理系统基于实时数据库的能源计量实时监控管理系统 中国石化长岭石化公司中国石化长岭石化公司 周博才、周湘云周博才、周湘云谢谢大家谢谢大家 ！