造氣循環(huán)水冷卻塔的優(yōu)化改造與效果分析

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1、造氣循環(huán)水冷卻塔的優(yōu)化改造與效果分析山東華魯恒升化工股份有限公司張哲劉理新李洪鋒摘要：本文介紹了一種新型循環(huán)水降溫設(shè)備——水分散無填料冷卻塔，詳細(xì)闡述了其工作原理和應(yīng)用情況，對生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行了評述。關(guān)鍵詞：填料工作原理運(yùn)行狀況噴頭1.問題的提出機(jī)械通風(fēng)填料冷卻塔由于具有一次投資少、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，在我國氮肥企業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。我公司是一個年產(chǎn)合成氨48萬噸的氮肥企業(yè)，其中老系統(tǒng)的5臺Φ3.3m造氣爐循環(huán)水系統(tǒng)配備了三座同類型的冷卻塔，處理能力分別為1#600T/h，2#3#400T/h。經(jīng)過十幾年的連續(xù)運(yùn)行，降

2、溫性能呈逐年下降的趨勢，表現(xiàn)為處理水量減小、冷卻效果差、運(yùn)行周期短等方面，隨著操作水平的不斷提高，半水煤氣產(chǎn)量卻在逐年增加，造成半水煤氣溫度偏高，已經(jīng)成為制約夏季生產(chǎn)的瓶頸問題。眾所周知，半水煤氣溫度是影響合成氨產(chǎn)量的重要指標(biāo)的之一，因此提高冷卻塔的運(yùn)行效果已勢在必行。2.解決思路2.1經(jīng)計算，新增一臺400T/h機(jī)械通風(fēng)填料冷卻塔完全可以滿足生產(chǎn)要求。但因?yàn)閳龅厥芟?、投資較大等原因未能實(shí)施。2.2對原有三座冷卻塔進(jìn)行維修，恢復(fù)其設(shè)計能力。2.3改造為水分散無填料冷卻塔。該類型冷卻塔是近幾年才出現(xiàn)的一種新產(chǎn)品，由于應(yīng)用單

3、位較少，要承擔(dān)技術(shù)風(fēng)險。原樣恢復(fù)冷卻塔雖然不會承擔(dān)技術(shù)風(fēng)險，但在冷卻塔的降溫性能方面也不會有太大的提高。改造為水分散無填料冷卻塔的情況恰恰相反。通過對兩種冷卻塔的工作原理、運(yùn)行效果、投資大小等方面綜合考慮，我們確定執(zhí)行第三種方案?？紤]到我公司的某一車間曾經(jīng)改造過同類型的冷卻塔，但未達(dá)到設(shè)計要求。我們根據(jù)3#塔綜合性能最差的現(xiàn)狀，決定先選定改造3#塔。改造之前與廠家簽訂技術(shù)協(xié)議，如果達(dá)不到技術(shù)要求，廠家則無償提供材料改為填料塔。另外通過對供貨廠家的技術(shù)能力篩選，我們選擇了另一家實(shí)力較強(qiáng)的供貨單位——成都華能佳源應(yīng)用技術(shù)研究

4、所。這樣改造失敗的風(fēng)險基本就不存在了。3.工作原理3.1機(jī)械通風(fēng)填料冷卻塔的工作原理，如圖1所示。循環(huán)熱水由收水器下部經(jīng)噴頭向下噴淋，在填料層中與逆流而上的冷空氣充分接觸而降溫。熱水的降溫途徑主要由兩個：一是接觸傳熱過程，通過水和空氣的直接接觸，高溫水將熱量傳遞給低溫的空氣。二是蒸發(fā)傳熱過程，部分水由于被蒸發(fā)而帶走大量的氣化潛熱；同時也將其它的水冷卻。夏季氣溫較高時，冷卻塔以蒸發(fā)傳熱的方式為主。3.2水分散無填料冷卻塔的工作原理，如圖2所示。布水管安裝在風(fēng)筒下部，熱水經(jīng)噴頭底部切向進(jìn)入，高速旋轉(zhuǎn)后由噴頭上部呈霧狀噴出，接

5、近收水器處回落?？梢钥闯?，水與空氣的接觸時間延長一倍，由于該種噴頭霧化性能很好，液滴直徑約為填料塔的1/3~1/4，所以換熱效果明顯增大。噴頭結(jié)構(gòu)如圖3所示。4.施工：為了節(jié)約改造費(fèi)用、壓縮施工時間，我們保留了原集水盤和風(fēng)筒立柱。4.1新風(fēng)筒組裝4.2舊塔拆除，割開中心管、風(fēng)筒下緣支撐后，整體吊下4.3安裝布水管及噴頭4.4安裝風(fēng)筒4.5試車為盡量縮短施工時間對生產(chǎn)的影響，安排施工人員倒班作業(yè)，24小時不間斷施工。從2004年9月12日7：00停車到9月13日13：00開車，共用了30小時，比廠家預(yù)計時間提前了18小時。

6、5.性能對比5.1降溫效果對比下表為改造前后的測試數(shù)據(jù)對比日期熱水溫度出水溫度濕球溫度風(fēng)機(jī)電流9.1058℃41℃26.5℃34A9.1158℃41.5℃27℃33A9.1457℃33℃27℃30A9.1556.5℃33℃27.5℃30A從上表可以看出，3＃塔的出水溫度大約下降了8℃,降溫效果是明顯的。由于風(fēng)筒內(nèi)沒有布水填料，塔內(nèi)空氣流動阻力減小，風(fēng)機(jī)電流下降了10％左右，節(jié)約電耗的同時，現(xiàn)場風(fēng)機(jī)運(yùn)行噪音也有所降低，具體數(shù)據(jù)未測。5.2改造費(fèi)用對比水分散無填料塔的專用噴頭費(fèi)用較高，但是省去了120m3PVC方格布水填料，

7、最終與填料塔相比改造費(fèi)用還是略微低一些。6.存在問題6.1操作問題原來冷卻塔在遇到需要調(diào)小水量時只要減小水閥門開度即可，隨著水量的減小，出水溫度呈下降趨勢。改造后的情況就不同了，隨著上水閥門開度的減小，出水溫度卻是逐漸升高的，原因是噴水高度逐漸下降、水的霧化性能隨之降低所致。為解決這一問題，我們在集水盤上增加了一個溢流管。當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)用水量減小時，多余的冷水就會從溢流管流回?zé)崴?，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了對循環(huán)水的降溫效果。6.2噴頭堵塞問題由于造氣循環(huán)水水質(zhì)差，水中顆粒性雜質(zhì)含量高，主要是煤灰、木片等。水分散無填料塔噴頭的最小

8、孔徑只有13mm，比原冷卻塔30mm的噴頭內(nèi)經(jīng)小了許多。因此，3＃塔改造投運(yùn)初期，噴頭幾乎每天都有堵塞的現(xiàn)象，既影響了降溫效果，又增加了疏通清理的工作量。解決這一問題只能在噴頭前面安裝過濾器，但考慮到購買過濾器費(fèi)用高，采購時間長。因此我們在車間內(nèi)自己制作了8mm的孔板式過濾器，過濾器的底部設(shè)計了反沖洗用的排污口，安裝