非電廠鍋爐系統(tǒng)密閉循環(huán)水改造總結(jié)

周 清，馬兆鋒

(兗礦魯南化工有限公司，山東滕州 277527)

隨著舊裝置淘汰、新項(xiàng)目的投運(yùn)，兗礦魯南化工有限公司東廠區(qū)(以下為簡(jiǎn)稱魯化)鍋爐系統(tǒng)熱水出現(xiàn)不平衡，造成熱水相對(duì)過(guò)剩、除鹽水供不應(yīng)求的被動(dòng)局面，通過(guò)“溫水冷”改造，間接利用循環(huán)冷卻水替代除鹽水直接冷卻，使得鍋爐系統(tǒng)熱水達(dá)到平衡，同時(shí)又減少了除鹽水的使用量[1-2]。改造完成后，形成了獨(dú)立的溫水冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了工藝流程。

1 改造實(shí)施背景

隨著魯化聚甲醛裝置的試車，蒸汽冷凝液、預(yù)熱除鹽水等熱水局部形成不平衡現(xiàn)象，造成部分熱水現(xiàn)場(chǎng)排放。魯化除鹽水系統(tǒng)有2個(gè)管網(wǎng)，分別為一級(jí)除鹽水(SiO2質(zhì)量濃度≤100 μg/L)和二級(jí)除鹽水(SiO2質(zhì)量濃度≤20 μg/L)管網(wǎng)；熱水來(lái)自各蒸汽換熱器形成的冷凝液、汽輪機(jī)凝結(jié)水及凈化系統(tǒng)除鹽水加熱器除鹽水回水(又稱預(yù)熱除鹽水)。

魯化熱電水平衡情況見(jiàn)表1。

由表1可以看出：來(lái)熱電界區(qū)熱水合計(jì)流量為580 t/h，熱電界區(qū)供給鍋爐水合計(jì)流量為520 t/h；即在正常情況下，熱電鍋爐水系統(tǒng)富余熱水60 m3/h。

由于2套凈化系統(tǒng)預(yù)熱除鹽水量較大，其界區(qū)廢熱鍋爐只能回用約1/3，其余部分全部送熱電界區(qū)。造成魯化熱水過(guò)剩或不平衡的主要原因是鍋爐系統(tǒng)中凈化系統(tǒng)預(yù)熱除鹽水的用量較大，遠(yuǎn)超出蒸汽冷凝液的損失量，為此，計(jì)劃將部分預(yù)熱除鹽水改為循環(huán)水間接冷卻。鍋爐系統(tǒng)預(yù)熱除鹽水主要為冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)及汽機(jī)軸封冷卻，將其改為循環(huán)水間接冷卻，即新增1臺(tái)溫水冷卻器(簡(jiǎn)稱溫水冷)，將需冷卻的設(shè)備的熱量通過(guò)除鹽水移至循環(huán)水，溫水冷的作用是將設(shè)備的熱量由循環(huán)的除鹽水傳遞給循環(huán)水。

表1 魯化熱電水平衡情況 t/h

注：熱電Ⅰ回水(冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)、分析取樣)，熱電Ⅱ回水(冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)、分析取樣)，熱電Ⅲ回水(冷渣機(jī)、汽機(jī)軸封冷卻器)

2 改造內(nèi)容

鍋爐系統(tǒng)冷渣機(jī)、汽機(jī)軸封等換熱設(shè)備，由于熱介質(zhì)溫度高(均在100 ℃以上)，或冷卻水的接觸溫度高，必須使用除鹽水進(jìn)行冷卻，其他常見(jiàn)的冷卻水如新鮮水、循環(huán)水在該接觸溫度下結(jié)垢趨向很嚴(yán)重，換熱器易發(fā)生結(jié)垢堵塞，既影響換熱，又影響換熱器列管的流通及使用壽命。

換熱器介質(zhì)接觸溫度較高的，不宜用新鮮水或循環(huán)水冷卻，需用除鹽水冷卻。硬度適中的新鮮水在達(dá)到40 ℃時(shí)就有明顯的結(jié)垢趨向；一般接觸溫度超過(guò)60 ℃，持續(xù)接觸時(shí)間超過(guò)2 h，水中的碳酸鈣、碳酸鎂開(kāi)始由游離狀態(tài)組合沉淀為晶石狀態(tài)，即俗稱的結(jié)垢。魯化新鮮水硬度較高，其接觸溫度不能超過(guò)50 ℃；循環(huán)水因添加了阻垢劑，接觸溫度可以適當(dāng)放寬，但不能超過(guò)65 ℃。

魯化熱電系統(tǒng)新鮮除鹽水的用量，很大程度上受到回用熱水量(預(yù)熱除鹽水、蒸汽冷凝液)的制約，從而嚴(yán)重影響冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)等的正常運(yùn)行，為此，將使用除鹽水冷卻的部分設(shè)備改為循環(huán)水間接冷卻。其中，循環(huán)水上回水溫差5～8 ℃，溫水上回水溫差5～8 ℃，溫水流量固定，并根據(jù)溫水上回水及其用戶(冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī))的運(yùn)行參數(shù)情況，調(diào)整循環(huán)水用量。其詳細(xì)改造內(nèi)容如下：鍋爐系統(tǒng)預(yù)熱除鹽水主要為冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)及汽機(jī)軸封冷卻，將其改為循環(huán)水間接冷卻；溫水冷改造系統(tǒng)新增1臺(tái)換熱器(即溫水冷，其作用是將冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的熱量由閉式循環(huán)的除鹽水傳遞給循環(huán)水)、3臺(tái)循環(huán)水泵(給閉式循環(huán)的除鹽水加壓)、1臺(tái)除鹽水箱(中間水箱)。溫水冷改造流程示意見(jiàn)圖1。

圖1 溫水冷改造流程示意

改造原理為：通過(guò)3臺(tái)循環(huán)水泵(2開(kāi)1備)，將中間水箱內(nèi)的除鹽水送至溫水冷進(jìn)行冷卻，冷卻后送往各界區(qū)冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)等，利用溫水冷冷卻后的密閉循環(huán)的除鹽水對(duì)冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷卻，換熱后溫度較高的密閉循環(huán)的除鹽水再回流至中間水箱，溫水冷冷卻用的循環(huán)水就近接生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)水管網(wǎng)。

改造完成后，冷渣機(jī)、風(fēng)機(jī)冷卻水(閉式循環(huán)的除鹽水)與鍋爐水系統(tǒng)的除鹽水進(jìn)行物理隔離。

3 效益分析

按裝置年運(yùn)行8 000 h、除鹽水2.43元/t、循環(huán)水0.156元/t、動(dòng)力電價(jià)0.63元/(kW·h)計(jì)，則減少除鹽水量60 t/h、消耗循環(huán)水80 t/h、動(dòng)力電消耗60 kW(3臺(tái)泵2開(kāi)1備，單臺(tái)泵電機(jī)功率為30 kW)，年經(jīng)濟(jì)效益約76.4萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

此次循環(huán)水系統(tǒng)改造保留了除鹽水冷卻的方式，可滿足設(shè)備用水要求的同時(shí)達(dá)到節(jié)水的目的；將除鹽水直接冷卻改為循環(huán)水間接冷卻，即熱介質(zhì)接觸換熱仍為除鹽水，除鹽水作為熱交換的傳遞介質(zhì)，將熱量導(dǎo)出，由循環(huán)水進(jìn)行有效冷卻，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)水間接冷卻；并改善了換熱器冷卻用水的結(jié)垢情況，減少了新鮮除鹽水的用量，可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。通過(guò)擴(kuò)充優(yōu)化循環(huán)用水結(jié)構(gòu)，將原來(lái)粗放式的直接冷卻、直排式冷卻，升級(jí)為閉式循環(huán)冷卻。熱電所有冷渣機(jī)冷卻水改為溫水冷后，減輕了除鹽水系統(tǒng)負(fù)荷，運(yùn)行后解決了東廠區(qū)

預(yù)熱除鹽水和蒸汽冷凝液的外排放問(wèn)題，同時(shí)保證了全廠生產(chǎn)系統(tǒng)和熱電鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。此次改造將煤化工熱電系統(tǒng)用水結(jié)構(gòu)由電廠向煤化工轉(zhuǎn)化，形成了適合煤化工的用水模式。

參考文獻(xiàn)

[1] 王祥穎.脫硫循環(huán)水改造與經(jīng)濟(jì)分析[J].化肥工業(yè)，2008，35(5)：64- 66.

[2] 王文富，相開(kāi)陽(yáng).造氣循環(huán)水改造小結(jié)[J].安徽化工，2008，34(s1)：46- 47.

[3] 湯菊生，陳龍，王金方，等.造氣循環(huán)水改造小結(jié)[J].小氮肥，2003，31(5)：4- 5.

[4] 郝海河.造氣循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行總結(jié)[J].小氮肥，2016，44(12)：25- 26.