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煤化工行業(yè)節(jié)水研究進(jìn)展

作者/來(lái)源：苗興旺，曲順利，于小娟(山東省化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院，濟(jì)南 250013)   日期： 2010-08-02   點(diǎn)擊率：4215

1 概述     水是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源，水資源的可持續(xù)利用是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的極為重要的保證。我國(guó)是世界上水資源貧乏的國(guó)家之一，人均年占有水資源量居世界第109位，而且水資源的時(shí)空分布十分不均。天津、長(zhǎng)春、大連、青島、唐山、煙臺(tái)等北方城市已經(jīng)受到水資源短缺的嚴(yán)重威脅。同時(shí)，南方沿海部分地區(qū)也存在著水質(zhì)性和資源性缺水狀況。     水是工業(yè)的血液，目前我國(guó)的工業(yè)用水量占總用水量的1／4�；瘜W(xué)工業(yè)特別是煤化工行業(yè)作為用水大戶(hù)，萬(wàn)元產(chǎn)值綜合耗水量約100 t左右。在華北地區(qū)，新鮮水價(jià)格最高已達(dá)5元/t以上，也就是說(shuō)1 t甲醇僅新鮮水費(fèi)用就達(dá)到100元左右。由于我國(guó)煤炭資源與水資源的逆向分布，水資源己成為西部各省發(fā)展能源化工產(chǎn)業(yè)的主要制約因素。因此煤化工行業(yè)的節(jié)水要求日益緊迫。 目前，我國(guó)化工行業(yè)用水狀況與國(guó)際先進(jìn)水平相比還存在著很大差距，尚有很大的節(jié)水空間。據(jù)報(bào)道，美國(guó)、加拿大和墨西哥三國(guó)化工單位產(chǎn)值耗水量為38 m3／萬(wàn)元，僅為我國(guó)的二分之—。單位產(chǎn)值用水量的加大，不僅浪費(fèi)了寶貴的水資源，更大的問(wèn)題是將直接加大廢水的排放量。由于人們對(duì)環(huán)境關(guān)注的日益加強(qiáng)和環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日益嚴(yán)格，節(jié)約用水將成為化工企業(yè)減輕環(huán)境影響、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。采用節(jié)水的先進(jìn)工藝、設(shè)備，對(duì)于降低水耗、減少污染、提高效益、保護(hù)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。 2  國(guó)內(nèi)外節(jié)水理論的研究 隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)企業(yè)節(jié)水減排、提高水的綜合利用率的重視，節(jié)水理論方面的研究成為了熱點(diǎn)。有關(guān)節(jié)水減排的理論豐富多樣，比較典型的有水平衡測(cè)試?yán)碚�、�?shù)學(xué)優(yōu)化理論、水夾點(diǎn)理論等。 2.1  水平衡測(cè)試?yán)碚? 水平衡測(cè)試技術(shù)是指導(dǎo)企業(yè)水系統(tǒng)中用水單元節(jié)水的重要方法。該理論是通過(guò)企業(yè)用水現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)各用水單元進(jìn)行水量平衡測(cè)試，找出取水量、補(bǔ)充水量、復(fù)用水量、排水量、耗水量及滲漏水量之間的關(guān)系，繪制水量平衡圖；開(kāi)發(fā)查漏技術(shù)，建立快速有效的查漏方法，查找漏點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)和改造；通過(guò)用水的合理化分析，制定有效的節(jié)水方案、措施及行業(yè)用水定額體系。但是，該理論僅限于單元節(jié)水研究，缺乏對(duì)系統(tǒng)的整體性?xún)?yōu)化研究。 2.2  數(shù)學(xué)優(yōu)化理論 從上世紀(jì)80年代起，水的優(yōu)化分配就已開(kāi)始研究，且僅針對(duì)簡(jiǎn)單的單雜質(zhì)系統(tǒng)。到目前數(shù)學(xué)優(yōu)化理論有了較大發(fā)展，該方法是在工程師定義的約束條件下，以產(chǎn)生新鮮水流量的最小值為目標(biāo)函數(shù)的非線(xiàn)性規(guī)劃。其主要內(nèi)容是：建立結(jié)構(gòu)模型，找出約束條件，形成數(shù)學(xué)模型，即非線(xiàn)性方程組，最后通過(guò)數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)最優(yōu)用水系統(tǒng)。該方法是處理多雜質(zhì)和特殊模型的用水系統(tǒng)問(wèn)題的有效工具，其中研究較多的有超結(jié)構(gòu)模型等。其缺陷在于結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。 2.3  水夾點(diǎn)理論 水夾點(diǎn)技術(shù)是通過(guò)構(gòu)造濃度組合曲線(xiàn)找出夾點(diǎn)，計(jì)算新鮮水消耗的最小流量和廢水產(chǎn)生的最小流量。依據(jù)系統(tǒng)所需的工藝水質(zhì)和水量狀況，通過(guò)將部分過(guò)程用水進(jìn)行一水多用、循環(huán)復(fù)用、串聯(lián)使用、或加水稀釋后再用等，重新對(duì)水的流向和流量進(jìn)行合理規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)新鮮水消耗的流量最小和產(chǎn)生廢水流量最小。與水平衡測(cè)試?yán)碚撓啾�，水夾點(diǎn)技術(shù)著眼于整個(gè)用水系統(tǒng)的優(yōu)化研究，使整個(gè)用水系統(tǒng)的新鮮水用量和廢水排放量達(dá)到最小化。但在實(shí)際操作中應(yīng)考查水的pH值、進(jìn)出水溫、過(guò)程用水之間的距離及用水安全性等。其最大的缺陷是難以獲得相關(guān)極限數(shù)據(jù)，工程應(yīng)用難度較大，但其節(jié)水思路值得借鑒。 3  煤化工行業(yè)節(jié)水技術(shù) 工業(yè)節(jié)水必須革新工藝，研究與推廣新技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外煤化工行業(yè)節(jié)水技術(shù)的改進(jìn)主要基于以下幾方面。 3.1 ....