【摘要】化工企业具有工艺复杂、产品种类繁多、用水量大的特点，水在化工产品生产中既作原料又作介质，是节能减排重点行业。结合水平衡测试过程，分析化工企业水平衡测试中节水的重点与难点。
【关键词】化工企业；水平衡测试；节水技术研究
1、前言
大型化工企业既是用水大户，也是污水排放大户，同时也是潜在的节水最有挖掘潜力的重点行业。水平衡测试是化工企业提升用水管理水平、挖掘节水节能潜力的一种有效技术手段和方式。通过对化工企业全方位的跟踪测试，才能从千差万别的用水工况中理顺用水关系，发现问题，一切以数据为依据进行综合性分析，提出具有建设性的改进建议和节水方案。
2、测试过程中重点
“水”不仅是化学工业生产过程中必备的主要辅助原料，也是使用面最为广泛的冷却水源，同时也是化工生产中保障安全必不可少的资源之一。
在水平衡测试过程中应注意的重点：
（1）产品的工艺路线及其特性
由于化工行业门类众多，生产中的产品类别、工艺路线、生产设备等方面的差异很大，故而在化工生产过程中的取用水量变化很大，产出废水中所含的有害物质更是种类繁多，污水处理的工艺复杂、难度大、成本高。水平衡测试中这方面应作为重点去详细了解，弄清楚后再结合诸多内外部的主客观因素进行测试，这样才能做到心中有数，给测试单位一个比较恰当的定位。
（2）用水单元划分
根据化工企业在取用水过程中，各工艺之间上下游流转关系，互相交叉的平行关系，再结合现场具体情况，制定较为合理和利于实施的测试方案。针对车间、工序、工艺产品等之间的关系进行合理分解，形成各个相对独立但相互之间又有衔接的用水单元分别进行测试，在循序渐进中进行整体组合，由点到面分步逐级平衡。
3、主要测试方法
（1）准备阶段
主要内容为制定测试方法、程序和次数及所测项目的布设。针对现场不同条件，采用相对应的测试方法以及安全措施和进度等；
（2）测试阶段
测试时对所测的用水点的用水工况掌握要准确，如：水的来源、种类、温度、压力，退水的方式和去向。总之情况摸透彻，测出的数据可信度就高，对水平衡测试有积极意义，反之数据和实际工况的误差大，易引起误导。
测试工况的选择应在正常运行周期并贯穿生产全过程，这样才具有代表性，真实地反映该测点的用水工况及水平。
4、实例剖析
南通江山农药化工股份有限公司是农药生产行业骨干上市企业，占地面积1710亩，总资产32亿元，年销售收入超过30亿元。公司已建成五炉三机热电、16万吨/年离子膜烧碱、3万吨/年甘氨酸草甘膦、4万吨/年IDAN法草甘膦、5000吨/年敌百虫、2000吨/年酰胺类除草剂、1.5万吨/年敌敌畏及配套中间体，另有阻燃剂、苯基胍、稀啶虫胺等生产装置及2.5万m3/d生化水处理装置、焚烧炉、氨氮吹脱、生化尾水除磷等配套工程，有自备日供水5万m3的水厂及1.5万吨级自备码头。江山公司的农药涵盖除草剂、杀虫剂、杀菌剂三个门类，其农药产品居全国前五位，属大型化工类企业。
经测，该公司日均总用水量为1068754m3/d，其中：取水量27040m3/d，重复利用水量1041714m3/d。重复利用率97.47%，冷却水循环率98.89%，工艺水回用率95.26%，蒸汽冷凝水回用率73.91%，具体用水工艺见图3-1。
从上述数据反映出该企业日常用水管理工作很到位，各类指标均处于行业中上游水平。
针对该公司产品多、用水量大的特点，在测试过程中采取了以下方式：
（1）用水单元划分
根据厂区的生产布局，首先将农一分厂、农二分厂、农三分厂和三废处理等作为东片区域，将氯碱分厂、热电分厂及原水处理、除盐水制取等作为西片区域。在大框架确定后，再根据片区内的产品结构、工艺流程，以分厂为单位，各工序、工艺线为测试单元进一步细化。
针对分厂之间的工艺、物料、排水等有互串的现象，在划分单元之后，再将虽属农一分厂，实为农一分厂和农二分厂合用的制冷系统、循环水系统、蒸汽降温减压系统等单独为单元进行平衡处理。
测试单元的划分是以树型干支定位法进行的，理顺了总部、分厂到工序、工艺之间各自的上、下级流转关系，各分厂之间的相互交叉关系及工艺、工序之间的重复交叉关系。使它们在测试过程中既是相对独立的单元，又是紧密联系、相互印证的裙带关系。作为一个大型的化工类企业，唯有从基层单元的基础设备的用水测试开始，层层分解，单元之间层与面有机结合，以正平衡分解，反平衡测试，梯级推进。从下至上、以点带面进行测试及数据的分步汇集直至成册，这样由点到面分步推进的测试方式不易产生漏测、错测或重复测的现象，使所测数据层次分明，相互之间关系清晰，有利于数据的平衡和汇总。
（2）测试方法的选择
在水平衡实测过程中，根据不同的用水方式及具体工况常用的测试方法有：水表法、流量计法、仪表仪器法、水泵法、定额法、容积法、容器法、流速法、漂流法、计算法、推导法、估算法等等。
（3）在测试方式上遵循的原则：
①在不影响所测设备装置的正常运行和保证测试人员及设备安全的前提条件下进行现场实测。
②了解所测测点的用水方式、运行时间、取用水源种类、用途，弄清楚水源的来龙去脉，使用中的工况情况，有无排放、散失及使用过程中的水量、水温、水质的变化情况等。
③流量计在测试安装前应摸清楚所测管道的材质、管径、实际壁厚和输送水源的种类、温度情况，选择水流相对稳定的管段，避免因水流中夹带气相或伴有喘流、涡流等情况，易引发测试数据的失真。
④對作为物料反应周期为循环时段的用水设备，自始至终跟踪整个反应周期的工艺流程进行测试，以了解该反应周期用水工况的水量变化和同时段的产能情况，避免以短时段的瞬时数据或某一反应过程的量值进行盲目推断，影响到反应周期全过程的用水真实性，失去了测试的意义。
⑤对间断性用水工艺设备，应多加观察和了解间断性用水的原因、规律和用水时间等。有条件的情况下，应长时间进行跟踪测试，求其平均值。
⑥对同一设备或工艺在取用多种水源时应分水种进行单独测试，并理顺各水源的来源、去向和水源对该设备或工艺运行过程中的作用、使用过程中输入和输出之间的关系、水源发生质变或相变的变更性质等。唯有了解清楚，才能对各所测用水数据有一个合理的交代，对上下游工艺流程起到承上启下的作用，使“水”在流转过程的量、质、温变化过程层次分明、量化准确、数据详实，有利于水的三维平衡计算，挖掘节水、节能方面的潜在能量。
⑦对于24小时连续性正常用水的工况和设备装置，可根据不同的输供水管道口径、材质、水源种类、水温、水压、水质等情况，采用流量计进行现场跟踪测试即可。测试时间视测出水量的瞬时流量变化值的稳定状况而决定测试时间的长短。
⑧对企业已配置水表、流量计等计量器具的，应定时定点进行抄表并进行数据认定，同时在工作条件许可的情况下应对已配置的表计辅之抽测，以此来校检该表计的计量精度。在两种测试方法所累计的数值误差率在计量表计允许范围内即该表计的数据可采用，如误差率超过允许误差范围内，首先检查校检过程中的准确性后再来判断企业所装表计的完好情况，并告知企业进行更换或维修，待恢复正常后才能采集。
⑨对已经校检并认可的计量表计的计量数值，如是单一输送可直接采用，如该计量表计下挂多处用水点或跨工艺、工序和车间时，应对下挂的各用水点分别进行测试，以反平衡的方式来推算，印证该计量表计所辖计量范围和下挂用水点之间的水量平衡状态是否符合水平衡测试通则的有关规定（≤5%），并应详细了解所辖地、用水设备的称谓等，从而理顺其上下游关系及用水网络。
5、技术评价
通过对南通江山农药化工股份有限公司的水平衡测试和用水数据的汇总分析，发现值得推广的节水亮点和潜在的节水潜力。
（1）推广的亮点
①农一分厂蒸汽冷凝水的集中收集，分质使用；
②农二分厂蒸汽冷凝水的余热利用和凝水分层次梯级优化使用；
③农二分厂工艺残液中的余热利用；
④农三分厂根据天气温度和工艺条件，利用循环冷却水替代溴化锂制冷系统的冷媒水使用；
⑤氯碱分厂合成炉夹套热水供锅炉取用的节能工艺；
⑥热电分厂利用冷渣机产出热能来提升进炉炉水温度，达到节约燃煤为目的的余热利用工艺。
以上种种工艺改进都是围绕节水、节电、节煤和减排為目的，也达到预期的效果。
（2）节水潜力
①热电分厂废水二级加压站用水改造；
②农三分厂针对工艺变化实施的节电改造；
③农一分厂的凝水再次利用工艺改造；
④氯碱分厂的凝水余热利用方面改造；
⑤农二分厂泵机轴封水回收利用改造；
⑥原水处理中澄清滤液水回用改造；
⑦非常规水源（中水）的接收与利用；
⑧生活中的卫生保洁用水的节水改造。
结语
总结多年水平衡测试的经验和各种类型企业的实例，有充分的理由说明水平衡测试工作的开展是提升企业节约用水水平、开展节水技改的一种有效手段和方式。通过水平衡测试，既能使企业了解自身的优势和亮点，以利推广，也使企业清楚自身存在的不足和可挖掘的潜力，以利通过节水节能方面的技术改造来完善工艺，推动企业节水、节能和减排工作提升一个新高度。
用水工况是随着工艺的更新、工况的变化、设备的更替而改变的，是属动态管理范畴，没有最好，只有更好。节水节能工作永无止境，唯有持之以恒、永不止步，其节水工作才能领先于潮流。
参考文献：
[1]《企业水平衡测试通则》（GB/T12452-2008），中国国家标准化管理委员会，2008.04.01
[2]《节水型企业评价导则》（GB/T7119-2006）；中国国家标准化管理委员会，2006.12.01
[3]《用能单位能源计量器具配备和管理通则》（GB/T17167-2006）中国国家标准化管理委员会，2006.06.02。
[4]《工业企业水平衡测试.计算.分析》，北京：化学工业出版社，2007.07
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