第一循環(huán)水場裝置改造總結(jié)

周文爭

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽　471012)

?

?生產(chǎn)與實踐?

第一循環(huán)水場裝置改造總結(jié)

周文爭

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽471012)

闡述了水務(wù)中心煉油循環(huán)水裝置第一循環(huán)水場整體優(yōu)化項目實施情況，在節(jié)能降耗方面取得了成效，并針對目前存在的問題提出了對策。

循環(huán)水機泵 ； 冷卻塔 ； 風機 ； 優(yōu)化改造 ； 耗電量

中國石化洛陽分公司水務(wù)中心煉油循環(huán)水裝置第一循環(huán)水場(包括煉油及發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng))擔負著為洛陽石化分公司煉油生產(chǎn)裝置、罐區(qū)及輔助系統(tǒng)提供循環(huán)冷卻水的任務(wù)。由于設(shè)備及水處理設(shè)施陳舊老化，運行效率低，導致循環(huán)水系統(tǒng)耗電量居高不下。2014年，循環(huán)水單位的電耗為5.89×10-3kW/m3，高于水務(wù)中心循環(huán)水系統(tǒng)4.756×10-3kW/m3的平均水平。為了降低生產(chǎn)成本，減少用電消耗， 2015年對水務(wù)中心煉油循環(huán)水裝置第一循環(huán)水場實施優(yōu)化改造。

1　循環(huán)水裝置優(yōu)化改造

1.1循環(huán)水泵優(yōu)化改造

第一循環(huán)水場104#、105#、106#、201#、204#、205#循環(huán)水泵的型號為KPS60-500，該型號泵葉輪水力模型的額定揚程為60 m，要達到水泵銘牌標識的52 m額定揚程，需要對葉輪實施較大量的切削，導致上述6臺運行效率下降，高效區(qū)變窄，泵平均運行效率<81%。西安格睿公司基于“三維CAD-CFD聯(lián)合的葉片泵整體優(yōu)化技術(shù)”，加工定制了高性能葉輪。自2015年3月至10月底，分期對上述6臺循環(huán)水泵的葉輪實施了更換，對100A、100B及103共計三臺離心泵實施了整體更新，循環(huán)水機泵改造內(nèi)容見表1、表2。經(jīng)過更新、改造后，循環(huán)水泵運行效率由原來的81%提高至86%以上。

1.1.1增加循環(huán)水泵流量配置規(guī)格

優(yōu)化改造前，第一循環(huán)水場循環(huán)水泵有3 170、3 600、4 000 m3/h三種流量規(guī)格，流量相差較小。當系統(tǒng)流量需求不是以上三種流量的組合倍數(shù)時，水泵性能曲線就無法和系統(tǒng)需求相吻合，就會出現(xiàn)不增開泵，供水量不足，循環(huán)水總管壓力低；若增開一臺泵，循環(huán)水流量過大、需通過關(guān)小泵出口閥控制總管壓力，出現(xiàn)泵憋壓，能耗升高、運行效率降低等現(xiàn)象。通過實施葉輪或循環(huán)水泵整體更換，增加了循環(huán)水泵流量配置規(guī)格，拉大了循環(huán)水泵流量的檔次，水泵流量有原來三種規(guī)格增加到 2 300、3 000、3 170、3 500 、3 600、 4 000、4 500 m3/h共7種規(guī)格，不僅便于循環(huán)水泵的調(diào)整與組合，同時，可降低泵運行能耗、提高工作效率。

表1　改造內(nèi)容

表2　循環(huán)水機泵改造內(nèi)容及改造前后監(jiān)測數(shù)據(jù)

1.1.2降低泵揚程

優(yōu)化改造以前，循環(huán)水泵的額定揚程為52 m，循環(huán)水總管壓力只需控制在0.35 MPa左右，就能夠滿足生產(chǎn)裝置的需求。泵實際運行揚程偏離額定揚程17 m左右，導致泵運行效率降低，電耗增大。通過更新改造，循環(huán)水泵的額定揚程由原來的52 m降至35 m左右。

1.2優(yōu)化循環(huán)水泵的電機配置

104#、105#二臺泵更換葉輪后，循環(huán)水泵的流量由原來的3 600 m3/h降至2 300 m3/h，且揚程下降幅度較大，將其電機由630 kW更換為315 kW的新電機。由于原來100A、100B的電機屬于明文淘汰高能耗電機，100B泵更換葉輪后，流量不變，但由于其揚程由原來的55 m降低至35 m，為此，將其800 kW電機更換為630 kW原105#電機，而100A電機利用原來的104#電機。其它5臺實施更新、改造的循環(huán)水泵，由于循環(huán)水泵額定揚程降低，泵的軸功率小于原有泵的軸功率，其電機仍采用原來的電機。

1.3更新泵出口單向閥

利用2015年大檢修停工之際，對9臺實施更新、改造的循環(huán)水泵的出口單向閥進行更換，由原來的水力多功能控制閥更換為設(shè)計定制的微阻止回閥，使單向閥流體阻力由6 m降至0.9 m；泵出口與循環(huán)水總管之間的壓力差<0.01 MPa，且有效控制水錘問題的發(fā)生。

1.4增加循環(huán)水泵自啟動功能

經(jīng)過優(yōu)化改造后，循環(huán)水泵的揚程將大幅下降，雖然能滿足生產(chǎn)裝置對循環(huán)水壓力的需求，但相對于改造前，循環(huán)水系統(tǒng)安全富裕量減小。在水泵故障突然停運，或者用戶突然大幅度增加循環(huán)水用量時，安全保障能力相對減弱。為此，此次優(yōu)化改造，增加循環(huán)水泵自啟動功能。當由于某種原因，導致循環(huán)水壓力<0.31 MPa控制下限時，壓力信號傳遞給控制系統(tǒng)，觸動低壓控制繼電器， 10 s后開啟202#循環(huán)水泵，若循環(huán)水壓力仍然低于控制下限或202#循環(huán)水泵沒有啟動，20 s后開啟203#循環(huán)水泵；若循環(huán)水壓力仍然低于控制下限或203#循環(huán)水泵沒有啟動，30 s后開啟100A#循環(huán)水泵；若循環(huán)水壓力仍然低于控制下限或100A#循環(huán)水泵沒有啟動，40 s后自動開啟100B#循環(huán)水泵。

1.5機泵節(jié)能改造效果

循環(huán)水機泵改造前后監(jiān)測數(shù)據(jù)及節(jié)能效果如表3所示。

2　對冷卻塔實施優(yōu)化改造

2.1對一循3#冷卻塔實施更新改造

一循3#冷卻塔使用已久，塔內(nèi)淋水填料、收水器、配水系統(tǒng)老化、損壞較多。同時，隨著生產(chǎn)裝置運行到后期，生產(chǎn)裝置換熱設(shè)備泄漏頻次增加，一聯(lián)合常壓減渣及柴油泄漏到循環(huán)水系統(tǒng)，導致冷卻塔配水管及填料發(fā)生嚴重堵塞，嚴重影響冷卻塔的冷卻效率。2015年4-6月，對一循3#冷卻塔實施了更新改造。

表3　循環(huán)水機泵改造前后監(jiān)測數(shù)據(jù)及節(jié)能效果

改造內(nèi)容：拆除3#冷卻塔第7、8、9間塔內(nèi)的淋水填料、收水器、配水管線及噴頭；對配水管內(nèi)堵塞的減渣、油泥等雜質(zhì)疏通、清理；將配水管線在原來的基礎(chǔ)上抬高0.6 m；將配水噴頭由原來的蓮蓬上噴式改為均濺下噴式，使噴灑的水滴更加均勻細小。將淋水填料更換為高效PVC填料；將收水器更新為MWDP型多波雙功能收水器。

冷卻塔實施改造后，增加了冷卻塔的處理能力，提高了冷卻效果。在相同條件下，冷卻塔的出水溫度較原來降低1 ℃以上。生產(chǎn)裝置在相同負荷下，對循環(huán)水的需求量下降，從而降低了循環(huán)水泵的運行負荷，減少了運行設(shè)備的耗電量。

2.2對一循4#冷卻塔收水器實施更新改造

由于發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)熱負荷大，導致一循4#冷卻塔收水器變形，收水效果大幅度降低。2015年4月，對一循4#冷卻塔收水器實施了更新改造。收水器更新為MWDP型多波雙功能收水器后，收水效果大幅度提升，冷卻塔的飄滴損失率由原來的0.5%減小到0.01%以下，預計每年可減少新鮮水消耗量15.77萬t。

2.3對冷卻塔風機實施節(jié)能改造

為提高生產(chǎn)裝置換熱設(shè)備的冷卻效果，滿足生產(chǎn)裝置對循環(huán)水溫度的需求，在氣溫較高時，冷卻塔崗位需要運行多臺軸流風機來對循環(huán)水實施冷卻。由于軸流風機均為大流量、大功率設(shè)備，因此，風機運行需要消耗大量電能。為了降低風機的運行電耗，2015年1月，江蘇中金環(huán)?？萍加邢薰緦Φ谝谎h(huán)水場110#軸流風機實施改造，對輪轂進行更新，葉片更換為機翼型風機葉片。該葉片因斷面與機翼相同而得名，采用CFRP碳纖維+FRP玻璃鋼復合材料，運用空氣動力學原理及彎、扭、掠等三維造型技術(shù)，大幅度降低了風葉運行阻力。同時，為了提高風量，將風機葉片的安裝角度由原來的11°增加為15°，確保風機運行效率達到85%以上。2015年4月，改造后的110#風機運行后，不僅風量增大3.63%，而且耗電量下降33.33%，具體見表4。

表4　一循110#Φ9.14 m風機節(jié)能改造前后對比效果

鑒于第一循環(huán)水場冷卻塔110#風機改造后,節(jié)電效果明顯。2015年6月至2016年4月份，分期對第一循環(huán)水場冷卻塔103、106、107、108、109、111共計6臺冷卻塔風機實施節(jié)能改造。從目前投入運行的風機來看，節(jié)電效果顯著。

一循風機節(jié)能改造前后對比效果見表5。

表5　一循風機節(jié)能改造前后對比效果

3　對過濾設(shè)施更新改造

第一循環(huán)水場虹吸濾池罐使用年限長，故障率高。由于真空系統(tǒng)故障，8間虹吸濾池中有5間無法正常運行。反沖洗操作為手動控制，作業(yè)過程復雜，過濾效果差，嚴重影響循環(huán)水質(zhì)量。為了提高過濾設(shè)施處理效果，減少職工勞動強度，將第一循環(huán)水場虹吸濾池更新為三組共6個無閥濾罐，處理水量為600 t/h。

虹吸濾池更新無閥濾罐后，提高了過濾效果，反沖洗操作由原來的手動操作調(diào)整為自動控制 ，反沖洗頻次由原來的每天一次變?yōu)閮商煲淮?，減少了反沖洗期間循環(huán)水排放量，預計每年減少新鮮水消耗量5.58萬t。同時，省略了濾池反沖洗期間，需要開真空泵的操作環(huán)節(jié)，預計每年減少耗電量1.46萬kW·h。

4　優(yōu)化生產(chǎn)運行方案

一循整體優(yōu)化項目投用后，節(jié)電效果顯著。與2014年同期相比，2016年一季度，節(jié)約電量262.61萬kW·h，若工業(yè)電價按0.60元/(kW·h)，2016年一季度，可節(jié)電費157.57萬元。整體優(yōu)化項目投用后產(chǎn)生的效益如表6所示。

表6　整體優(yōu)化項目投用后產(chǎn)生的效益

5　存在問題及對策

5.1循環(huán)水壓力控制較低

優(yōu)化改造后，循環(huán)水壓力控制較低，由于某種原因，導致循環(huán)水壓力低于0.31 MPa控制下限時，會導致202、203、100A及100B泵依次自啟動。由于現(xiàn)場沒有設(shè)置泵連鎖啟動“手動”與“自動”切換按鈕，泵自啟動時，可能會對正在實施盤車或清掃的人員造成傷害，導致機械傷害事故的發(fā)生。

對策：在操作現(xiàn)場或控制室的DCS上，增上泵連鎖啟動“自動”與“手動”切換按鈕，當班人員在對202、203、100A、100B泵進行盤車或清掃前，將泵連鎖啟動按鈕打在“手動”位置，防止盤車或清掃期間，由于泵自啟動而出現(xiàn)的機械傷害事故。

5.2額定流量及揚塵下降

一循204#、205#循環(huán)水泵實施葉輪更換后，額定流量及揚程均出現(xiàn)了不同程度的下降，而電機仍采用原電機，存在著大馬拉小車的現(xiàn)象。

對策：依據(jù)循環(huán)水額定流量及揚程變化情況，配置功率較小的電機。

2016-05-11

周文爭(1965-)，男，工程師，從事循環(huán)水處理及管理工作，電話：13837908837。

TQ050.7

B

1003-3467(2016)07-0029-04