工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造

孫 俊，廖崗平，黃文亮

（新余鋼鐵有限公司焦化廠，江西 新余 338000）

工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造

孫 俊，廖崗平，黃文亮

（新余鋼鐵有限公司焦化廠，江西 新余 338000）

將工業(yè)萘進(jìn)行結(jié)晶是工業(yè)萘走上市場的最后工序，工業(yè)萘結(jié)晶利用的是水冷結(jié)晶，工業(yè)萘冷卻水系統(tǒng)一直是利用袁河水泵輸送的水進(jìn)行冷卻，還經(jīng)常要利用蒸汽在結(jié)晶機(jī)外殼蓋部進(jìn)行保溫清掃。將焦油工序一、二次輕油冷卻器換熱及工業(yè)萘脫酚油冷卻器利用后的外排水，進(jìn)行二次利用在工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)中，從而減少袁河水資源消耗及外排水排放量，并節(jié)約蒸汽，利于美化環(huán)境降低能耗。

結(jié)晶機(jī)；冷卻水；二次利用；水蒸汽

0 前言

工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)是利用冷卻水將工業(yè)萘冷卻并結(jié)晶的原理進(jìn)行結(jié)晶。工業(yè)萘由精塔頂部經(jīng)過換熱后直接進(jìn)入結(jié)晶機(jī)，進(jìn)入溫度為130-140℃，結(jié)晶溫度為80.1℃，改造前冷卻水為袁河水，水溫常年保持在20-28℃，水蒸汽溫度120-150℃，改造前消耗袁河水10t/?。如果能將焦油工序一、二次輕油冷卻器換熱及工業(yè)萘脫酚油冷卻器利用后的外排水，作為結(jié)晶冷卻水二次利用將節(jié)約水資源并減輕環(huán)保負(fù)擔(dān)。

1 工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)

工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)是任何工業(yè)萘生產(chǎn)過程中必不可少的重要設(shè)備，目前工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)普遍采用水冷卻方式，不同的冷卻方式對工業(yè)萘結(jié)構(gòu)的制造工藝、能源消耗和設(shè)備管理方式等都影響巨大。新余鋼鐵有限公司焦化廠工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)也是遵循了能源守恒定律，設(shè)計(jì)過程始終考慮產(chǎn)量Q和熱量E兩大重要因素。普通意義上來說，從物料連續(xù)和能量傳遞流理論可以得出，設(shè)計(jì)冷卻方式的兩大關(guān)鍵參數(shù)為產(chǎn)量Q和熱量E，必須解決好物料平衡和熱量平衡的關(guān)系，否則放散過程將有壓力存在，將會有噴萘事件的發(fā)生，或造成工業(yè)萘連續(xù)生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定、產(chǎn)量不穩(wěn)定。產(chǎn)量Q決定了總能量的大小，原則上通過降低產(chǎn)量能在質(zhì)量上滿足需要，但是沒有一定數(shù)量的質(zhì)量從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)是沒有實(shí)際意義的，所以經(jīng)濟(jì)批量是工業(yè)化運(yùn)行的前提，多快好省是發(fā)展工業(yè)的基本準(zhǔn)則，產(chǎn)量是必然考核的首要技術(shù)設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2 工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)熱交換效果差的現(xiàn)象

新鋼集團(tuán)公司焦化廠工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)從塔頂溫度一直偏高，切塔內(nèi)壓力偏大，偶爾發(fā)生汽化器放散噴萘等現(xiàn)象。只有掌握并測算出萘氣熱量的最大值，才能找到冷卻熱交換的效果。通過檢測發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)熱交換效果差的原因是因?yàn)榻粨Q面積不夠，而且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)影響了交換的效率。工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)系統(tǒng)失衡，基于介尺度范疇的系統(tǒng)不穩(wěn)定診斷模型的判定原則，大致分析出工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)效果不明顯的原因。

從原冷卻系統(tǒng)物理模型出發(fā)，由下頁圖1汽化器熱交換原理圖，可以分析得到工作模式是在以熱傳導(dǎo)為主要模式下通過換熱方式實(shí)現(xiàn)的，由圖1還可以看到冷媒入口處為換熱最充分的節(jié)點(diǎn)，一直到冷媒出口處溫度呈梯度變化，而且越來越大，冷媒出口為溫度值最大的節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步探討失效過程可以找到深層次原因是萘汽化溫度遠(yuǎn)高于170 ℃，冷卻液介質(zhì)為水，水的汽化溫度為100 ℃，因此冷卻器橫截面溫度梯度差現(xiàn)象明顯，阻斷了縱向方向的溫度交換，交換手段以汽化傳熱為主，實(shí)質(zhì)為熱對流方式，此時(shí)熱傳導(dǎo)方式、熱輻射方式基本不起作用。

圖1 汽化器熱交換原理圖

實(shí)際中冷卻器設(shè)計(jì)的主要熱傳遞方式考慮的是熱傳導(dǎo)方式，所以導(dǎo)致熱傳導(dǎo)效應(yīng)差，主要表現(xiàn)在工業(yè)萘汽化器冷卻后溫度不穩(wěn)定，冷卻器內(nèi)壁結(jié)垢明顯，放散噴萘等現(xiàn)象發(fā)生。所以冷卻器熱傳導(dǎo)方式與冷媒不配套是導(dǎo)致汽化器冷卻部分失效的根本原因或問題所在。由于系統(tǒng)熱傳遞方式發(fā)生變化，使得原換熱系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定性或失效。

3 工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造改造

工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造前如圖2所示。

圖2 工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造前

如圖2所示，結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)是利用溫度為20-28℃的袁河水進(jìn)行冷卻，溫度低時(shí)還需要用蒸汽對其外部罩進(jìn)行保溫或清掃。工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)耗水量大多在10t/?以上，每天結(jié)晶機(jī)運(yùn)行時(shí)間為20小時(shí)，工業(yè)萘每月開工26天，如此計(jì)算一年結(jié)晶機(jī)耗水在602萬噸左右。如果能充分利用其他廢棄水資源，用在工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)節(jié)約水資源上，既節(jié)約費(fèi)用，又能減少外排水排放量。通過這個(gè)設(shè)想尋找廢水資源，剛好焦油工序一、二次輕油冷卻器換熱及工業(yè)萘脫酚油冷卻器利用后的水就在此區(qū)域且直接外排，對此工業(yè)廢水進(jìn)行二次利用是我們改造的一個(gè)方向，如果能成功將意義重大。

工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)改造后如圖3所示。

如圖3所示，增加水管水閥將焦油一、二次輕油冷卻器及工業(yè)萘脫酚油冷卻器利用完注備外排的工業(yè)廢水，引入工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)內(nèi)打包冷卻用，使水充分得到二次利用后再外排。在此，簡稱其為“二次利用水”，“二次利用水”進(jìn)入結(jié)晶機(jī)前溫度是30-42℃，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明能夠完全利用此水來滿足結(jié)晶機(jī)打包，并且不影響結(jié)晶機(jī)打包效率，還能節(jié)約清掃及保溫時(shí)需要的水蒸汽。

圖3 工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻系統(tǒng)改造后

4 改造效益

工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)改造后，每小時(shí)節(jié)約袁河水10噸，以結(jié)晶機(jī)每天工作20小時(shí)、每月工業(yè)萘平均開工26天計(jì)算，每年可節(jié)約袁河水6.2萬噸。以工業(yè)用水最低每噸2元的價(jià)格結(jié)算，節(jié)約水費(fèi)為12.4萬元/年。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)年節(jié)約蒸汽費(fèi)用1萬元左右。

5 結(jié)論

在當(dāng)前國家對環(huán)保、能源高度重視的今天，工業(yè)萘結(jié)晶機(jī)冷卻水系統(tǒng)能年減少外排水6.2萬噸，節(jié)約蒸汽費(fèi)、水費(fèi)共計(jì)13萬元/年左右，對公司扭虧及環(huán)保公關(guān)有重要的貢獻(xiàn)及借鑒意義。

［1］C?en Nianlian，Huang Sen，Z?ang Yan.Energy saving practice of industrial nap?t?alene distillation unit［J］.Fuel & C?emical Processes，2015（4）.

［2］Z?ao Z?ijun，Li Xiangjun.Application CJST Tray Tec?nology to Improve Production Capacity of Industrial Nap?t?alene System［J］.Guangdong C?emical Industry，2013，40（17）:112+114.

［3］楊明富.工業(yè)萘蒸餾系統(tǒng)的工藝改造［J］.燃料與化工，2012，43（2）:57-58.

Reformation of Cooling Water System of Industrial Nap?t?alene Crystal Mac?ine

Sun Jun，Liao Gangping，Huang Wenliang
（Coking Plant of Xinyu Iron & Steel Co.，Ltd.，Xinyu 338000，C?ina）

T?e industrial nap?t?alene crystallization is t?e production of industrial nap?t?alene go on t?e market，t?e utilization of industrial nap?t?alene crystal is t?e crystallization of water，industrial nap?t?alene cooling water system ?as been t?e Yuan River pumped water for cooling，often to t?e use of steam in in crystallization mac?ine s?ell cover insulation cleaning. Will tar working procedure，secondary lig?t oil cooler for ?eat and industrial nap?t?alene wastewater using carbolic oil cooler after removal，secondary use in t?e cooling system of industrial nap?t?alene crystal mac?ine，t?ereby reducing t?e Yuan river water resources consumption and external drainage emissions，and save steam，w?ic? is favorable for beautifying t?e environment reduced t?e energy consumption.

cooling water of crystallization mac?ine two times t?e use of water vapor

孫?。?987— ），男，漢族，江西萬年人，本科，新余鋼鐵有限公司焦化廠助理工程師，研究方向：焦化。