夹点技术应用于水处理项目的技术方案

基于水夹点技术的循环水系统

自动控制及节水改造方案项目技术核心:使水的回用量和出水中污染物浓度达到最大，达到最小新鲜用水量和最小排污量。项目目标：1、 过程集中控制，确保装置用水的安全可靠恒定及有效高效管理;2、 关键点自动控制（根据水夹点控制杂质元素含量来通过自动控制阀按夹点杂质浓度参数进行连锁操作达到最大允许入口浓度及控制中的最大允许出口浓度）；3、 总体节水不少于15%，争取到25%。项目路线图：1、 全厂数据收集调研及测量，特别是针对日标节水水源的冷却循环水；2、 和操作工艺及装置结合讨论确定水夹点控制杂质的边界条件及串联回用方案在工艺上面的可行性；3、 将边界条件及调研测量数据集合后，通过软件计算得出最节水方案和最经济方案；4、 工程公司管网改造设计及仪表选配；5、 系统参数校正，根据装置流量变化控制参数的边界条件人工校正，并进行自动调整；6、 系统维护，水夹点杂质控制装置反馈信息，并优化控制杂质，包括类型和门槛值；7、 对节水效果、装置进水质量的稳定性、软件界面的友好性进行评估。水夹点技术介绍：夹点技术是用于解决换热网络系统中瓶颈问题的一种过程集成技术。是上世纪七十年代末换热网络的优化中里程碑意义的进展，并被推广应用于污染防治的质量集成中。水夹点技术是夹点技术在水系统上的一个应用，是过程集成工程设计技术在水系统设计上的一种技术突破。该技术在上世纪九十年代末由英国的Y.P.Wang和RobinSmith提出，从概念上讲是水系统操作过程中的质量交换集成技术。水夹点技术的核心思想是使水的回用量和出水中污染物的浓度达到最大，并找出设计问题中的瓶颈，预测出设计中的最小用水量。如同换热网络设计一样，水回用过程集成确定一个水夹点，只是水夹点是基于某关键杂质的浓度，而换热网络是基于温度。所以水夹点技术可以简化为一个从富含杂质的过程流股到水流股之间的质量传递过程，这个过程可以是现实的，也可以是虚拟的质量交换，如水的蒸发可以理解为一种虚拟的质量交换过程。日前夹点技术已成为世界性的工程设计标准，而国内夹点技术在换热网络中应用也越来越广泛，但水夹点技术几乎没有应用的先例，主要受制于国内用户基础数据的匮乏及软件知识产权的保护。中化热能工程研究所因为早在上世纪九十年代开始就关注此项技术，并持之以恒地在这一领域进行了大量卓有成效的努力，不仅在传热方面而且在水系统方面都采用大量的夹点来进行计算和设计，为用户的节能节水创造了很多精典案例。项目概略：一、 项目对象设定：全公司水系统，但考虑到全公司水系统过于复杂，对于计算效果及管网改造不是一个好的选择。所以进行层级处理。将废水中污染物对工艺的要求、产品精度的影响以及对设备腐蚀性、地理位置远近等因素综合考虑后，将类型相同、或类型不同但杂质进出口极限浓度相同的的区域作为一个最基层级的考虑对象，可考虑将炼油作业区按作业区或相似作业区的框架进行分割成近十个左右最基层级对象。然后将基层级对象作为整体用水对象来考虑进行第二层级的全公司水夹点优化。二、 目标对象确定：范围越大达到的节水节能效果越好。在此选择延迟焦化装置和润滑油加氢装置作为一个整体进行方案设计。三、 技术参数设定及计算路线：3.1各装置的极限进出口浓度根据《石油化工废水处理手册》所确定。单就延迟焦化装置，其含油进水极限为50mg/L，出水极限为200mg/L，所以含油进水极限流量为4kg/h，而含COD进水极限为200mg/L，含COD出水极限为800mg/L，所以进水极限流量为16kg/h，通过条件设定下的量化计算得到装置的极限进出口浓度下的各操作的极限流量，为26.27T/h（在此仅以含油废水作为对象）。但如果将延迟焦化装置和润滑油加氢装置集合在一起作为一个整体计算，则优化节水的空间会增加很多。其含油进水极限为50mg/L，出水极限为200mg/L，含油进水极限流量为7.84kg/h，而含COD进水极限为200mg/L，含COD出水极限为800mg/L，所以进水极限流量为31.36kg/h，通过条件设定下的量化计算得到装置的极限进出口浓度下的各操作的极限流量，为52.27T/h。因延迟焦化装置处于炼油厂用水的指标中间位置，其装置的前后水都可以循环利用，所以这个装置的流量放大对全厂节水具有很重要的意义。3.2水夹点确定：通过对研究系统内的所有操作进行分析，确定当COD浓度为5000mg/L时为供水流量的最大处，此处为新鲜水夹点之所在，此时的流量就是系统所需的最小新鲜水流量， 为t/h3.3按日前装置实际用水量与通过夹点技术计算的用量相比，新技术可节水22%，一般来讲这个数值会有些出入，主要因为有些小流量的损耗及不经济的回用，但这些损失在第二层次的回流应用中可以轻松回用。所以可以认为整体改造调整约可节水22%。3.4为了管理的可靠与有效，同时也是为了最大限度地充分应用现有技术节水，必须对日标交换的质量控制元素进行监控，所以需要增加一系列的在线探头和控制仪表（主要为钠表、电导率、PH计等）。具体细化需要和工艺结合进行方案设计。项目经济性及投资回收周期：项日按日前高桥石化黄浦江取水成本0.06元/吨，处理成本1.80元/吨，排污成本1.20元/吨来计算合计为3.06元/吨，如果达到改造方案的低限值节水20%计，全炼油厂实际用水量为1000万吨，全年可节水200万吨，经济价值约为600万元。按保守估计，管网改造可以做到最经济的方式进行，一般不超过1000万元。基本上二至三年可收回投资成本。项目合作方式：从长期合作方式角度出发，我们可以进行多种方式的合作。选择一、课题研究方面的合作，用户进行课题立项进行整体评估后由用户进行改造实施，中化方面可提供技术支持。选择二、用户委托中化方面进行整体实施。选择三、用户和中化进行项日节水费用按年度一定比例进行节水费分成。前期投入硬件由用户投入，软件由中化投入。节水按现有市场价值进行计算。选择四