空分水循環(huán)系統(tǒng)改造

王文樂

（山東兗礦集團(tuán)國際焦化有限公司，山東 兗州272100）

空分水循環(huán)系統(tǒng)改造

王文樂

（山東兗礦集團(tuán)國際焦化有限公司，山東 兗州272100）

本文針對空分系統(tǒng)運行時暴露出的產(chǎn)氧量少，不能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)這一問題進(jìn)行了分析，并對現(xiàn)有空分水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行改造，新上2臺BTL500-10/4T型閉式冷卻塔后，問題得到了解決。

空分；換熱；閉式冷卻塔

1 企業(yè)概況

國際焦化公司空分裝置型號為KDONAr-15000/19000/540，主要為轉(zhuǎn)化裝置提供高壓高純氧氣，為干熄焦裝置提供高純氮氣，以及為全廠各系統(tǒng)提供置換和保護(hù)用氮氣；裝置開車正常后，提供儀表空氣；除供應(yīng)正常生產(chǎn)用氣外，本裝置還生產(chǎn)部分液體（液氧、液氬）副產(chǎn)品。

空分裝置投入運行后生產(chǎn)負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計要求，2014年3月加工空氣量最大為52000Nm3/h，設(shè)計為80500Nm3/h，為設(shè)計負(fù)荷的64.6%。產(chǎn)氧量最高8300Nm3/h，正常在8000Nm3/h（含液氧），與設(shè)計13500Nm3/h產(chǎn)氧量相比差距較大。

我公司多次召開專題分析會，并且通過測試循環(huán)水用量，確認(rèn)目前導(dǎo)致循環(huán)水溫度過高的原因：一是空分循環(huán)水涼水塔使用多年且設(shè)計處理水量偏小，不足以完全處理目前空分循環(huán)水；二是空分循環(huán)水整體熱負(fù)荷較高，導(dǎo)致水溫居高不下；2014年3月循環(huán)水測試數(shù)據(jù)如下：

名稱循環(huán)水水管周長（mm）循環(huán)水水管壁厚（mm）循環(huán)水流速（m/s）循環(huán)水流量循環(huán)水進(jìn)水溫度（℃）循環(huán)水出水溫度（℃）E8001 862 6.3 0.9153 180.3 49 55 E8002 862 7.0 1.4362 270.12 49 59

兩臺換熱器用水約451m3/h，距離初步設(shè)計值308+290=598 m3/h，最大設(shè)計值800 m3/h差距較大。

2 投資必要性和經(jīng)濟(jì)意義

空分系統(tǒng)目前循環(huán)水溫度高，設(shè)計指標(biāo)≤32℃，目前2014年3月水溫為47℃左右，嚴(yán)重制約空分負(fù)荷提升。本套空分自2006年投產(chǎn)以來一直未達(dá)到設(shè)計負(fù)荷，前期因為甲醇負(fù)荷低，需氧量低，循環(huán)水制約問題未對系統(tǒng)運行造成影響。2013年以來，生產(chǎn)負(fù)荷逐漸提升，對氧的需求量越來越大，2013年經(jīng)過對部分換熱器更換及系統(tǒng)調(diào)優(yōu)，基本達(dá)到10000m3/h氧供應(yīng)量。2014年要投用小粒焦造氣系統(tǒng)，氧氣供應(yīng)缺口約3500m3/h，為徹底解決空分產(chǎn)氧量難題，我公司多次召開專題分析會，并且通過測試循環(huán)水用量，確認(rèn)目前導(dǎo)致循環(huán)水溫度過高的原因一是空分循環(huán)水涼水塔使用多年且設(shè)計處理水量偏小，不足以完全處理目前空分循環(huán)水；二是空分循環(huán)水整體熱負(fù)荷較高，導(dǎo)致水溫居高不下。為改善空分循環(huán)水系統(tǒng)，將空壓機組級間冷卻器E8001、E8002由原來的循環(huán)水冷卻改為單獨空冷系統(tǒng)提供的冷卻水（除鹽水1000m3/h）冷卻。一方面解決壓機組級間冷卻器E8001、E8002處理氣體溫度過高，換熱器結(jié)垢嚴(yán)重問題，另一方面降低目前空分循環(huán)水熱負(fù)荷，改善循環(huán)水溫度高制約生產(chǎn)的局面。

3 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、項目最終目標(biāo)

（1）解決了國際焦化公司空分裝置由于冷卻效果不好，能耗高的問題。

（2）解決因為冷卻效果不好造成的目前汽輪機高能耗、工作效率低問題。

（3）解決因空分外送氧量限制甲醇產(chǎn)量的問題，最終可以實現(xiàn)13500m3/h氧產(chǎn)量目標(biāo)。

（4）由于溫度高現(xiàn)在在空分現(xiàn)場增加了外部一次水噴淋，該項目實施后可以停止噴淋，既降低了水的消耗，也改善了現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境，同時降低了環(huán)境污染。

（5）實現(xiàn)E8001、E8002換熱效果：

E8001一段氣體冷卻器規(guī)格：Ф1800×7800；F=2335 m2管程：循環(huán)水：32～40℃；0.5～0.4MPa（A）（操作）設(shè)計參數(shù)：50℃：0.60MPa殼程：空氣：120～40℃：0.209MPa（A）（操作）設(shè)計參數(shù)：200℃：0.60MPa E8002二段氣體冷卻器規(guī)格：Ф1800×7800；F=2335m2管程：循環(huán)水：32～40℃；0.5～0.4MPa（A）（操作）設(shè)計參數(shù)：50℃：0.6MPa（G）殼程：空氣：130～40℃：0.436MPa（A）（操作）設(shè)計參數(shù)：200℃：0.6MPa（G）

4 工藝技術(shù)條件

（1）流量：1000m3/h.

（2）介質(zhì)：脫鹽水.

（3）溫降：進(jìn)口溫度42℃，出口溫度32℃.

設(shè)計思路：系統(tǒng)循環(huán)水采用脫鹽水，密閉循環(huán)。循環(huán)水通過冷卻泵加壓后供給空壓機機組循環(huán)冷卻使用，進(jìn)過空壓機后升溫的循環(huán)水，直接上閉式冷卻塔冷卻進(jìn)行循環(huán)。系統(tǒng)通過定壓補水裝置進(jìn)行初始加水及定壓補水。本方案暫不考慮排空系統(tǒng)容納系統(tǒng)循環(huán)水所需的水箱或水池。脫鹽水通過脫鹽水站進(jìn)入到脫鹽水箱，和定壓補水裝置連成系統(tǒng)。定壓補水裝置和脫鹽水箱成套供應(yīng)。

系統(tǒng)選用2臺BTL500-10/4T型閉式冷卻塔，共8換熱模塊，每組換熱模塊處理125m3/h。每臺設(shè)備由兩個獨立的模塊組成，可根據(jù)占地要求調(diào)整。本方案換熱管換熱管采用整體熱浸鋅的橢圓管或304不銹鋼波節(jié)管兩種方案。

5 結(jié)論

建設(shè)項目條件完備，工藝技術(shù)成熟，本項目抗風(fēng)險能力強，經(jīng)濟(jì)效益好，社會效益顯著?？辗止┭趿坎蛔阕罱鼛啄暌恢笔俏夜炯状忌a(chǎn)的瓶頸。經(jīng)過改造，目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，達(dá)到了原設(shè)計要求，解決了目前甲醇高負(fù)荷生產(chǎn)情況下供養(yǎng)不足的情況，為甲醇達(dá)產(chǎn)達(dá)效提供了保障；同時為后續(xù)的小粒焦富氧造氣項目提供了條件。