循環(huán)水空冷消霧裝置運(yùn)行與管理

程義斌，張亞杰，張帥旗

（新疆心連心能源化工有限公司，新疆 昌吉832200）

1 引言

新疆心連心能源化工有限公司利用新疆冬季極寒天氣的特點(diǎn)，對循環(huán)水裝置進(jìn)行改造，增加空冷消霧裝置。通過循環(huán)水技術(shù)改造，在循環(huán)水裝置節(jié)水、除霧方面取得了良好效果。

2 空冷消霧裝置原理及技術(shù)特點(diǎn)

2.1 空冷裝置概況

循環(huán)水空冷裝置主要是由翅片列管式換熱器與風(fēng)機(jī)組成，每套空冷設(shè)計處理水量為5000m3/h，單個風(fēng)機(jī)功率為37kW。循環(huán)水有11 套空冷裝置，其中1#、2#、9#為空分循環(huán)水空冷，3#、4#、5#、6#為合成循環(huán)水空冷，7#、8#、10#、11#為尿素三胺循環(huán)水空冷。

2.2 技術(shù)原理

本項(xiàng)目消霧改造為在冬季環(huán)境溫度低于-10℃時，將開式冷卻水回水引入干冷散熱器進(jìn)行冷卻，循環(huán)水回水與冷空氣換熱，循環(huán)水回水溫度降低，減少循環(huán)水涼水塔蒸發(fā)量。在溫度極低的情況下，循環(huán)水回水不需要上塔，直接回到?jīng)鏊?，到達(dá)循環(huán)水消霧的目的，同時也減少了循環(huán)水補(bǔ)水量。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

2.3.1 產(chǎn)品型式及特點(diǎn)

特點(diǎn)：①散熱器立式布置塔兩側(cè)，進(jìn)風(fēng)阻力小；②塔內(nèi)大靜壓空間使進(jìn)風(fēng)均勻性好，提高整體換熱性能；③散熱器和風(fēng)機(jī)檢修互不影響，散熱器清洗、檢修方便，便于維護(hù)，性能長期保持；④所有配水管道和閥門布置于塔內(nèi)，無明露管道，整體美觀。

垂直布置的優(yōu)勢：①更簡潔的散熱器支撐；②地上管道放置在地面附近；③因?yàn)榈臀恢?，散熱器布置在兩?cè)，更容易維修；④更適合場地緊張的地方，相對水平布置形式節(jié)省占地；⑤各風(fēng)機(jī)單元可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)充排水，而不影響其他單元的運(yùn)行，特別適用于防凍保護(hù)控制；⑥垂直布置具有相對較高的塔高，具有一定的自然通風(fēng)能力，相對水平布置通風(fēng)能力更強(qiáng)

2.3.2 管型選用及特點(diǎn)

空冷散熱器采用新疆心連心能源化工有限公司針對循環(huán)水冷卻系統(tǒng)專門開發(fā)的6 排φ25mm 不銹鋼基管整體套鋁制板片散熱器，換熱器基管材質(zhì)為316L。

①采用改良的橋式開縫翅片結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)擾流，空氣側(cè)傳熱性能優(yōu)異。②管排布置、開縫形式及排布都經(jīng)過優(yōu)化選擇，提高傳熱性能的同時，最大程度控制風(fēng)阻。③采用硬鋁沖壓制作整體板翅片，能夠經(jīng)受清洗水的沖擊并引導(dǎo)清洗水經(jīng)過翅片，增強(qiáng)清洗效果。 ④脹管自鎖結(jié)構(gòu)，消除間隙熱阻并有效增加管束整體機(jī)械強(qiáng)度，延長使用壽命。⑤整體套片脹接，冷作硬化，強(qiáng)度好，承壓高，水側(cè)承壓達(dá)8MPa 以上。

3 空冷塔運(yùn)行控制方案

夏季和冬季兩種運(yùn)行控制模式，根據(jù)環(huán)境溫度檢測自動切換，環(huán)境溫度低于2℃轉(zhuǎn)入冬季運(yùn)行模式，環(huán)境溫度高于5℃轉(zhuǎn)入夏季運(yùn)行模式。

①夏季運(yùn)行模式以總回水管溫度檢測進(jìn)行控制：所有風(fēng)機(jī)同起同落變頻調(diào)節(jié)控制水溫。②冬季運(yùn)行模式以防凍保護(hù)為主，根據(jù)區(qū)域回水母管和單元出水母管溫度檢測進(jìn)行控制，分為三級防凍保護(hù)控制（即使在手動操作模式下，也具備自動保護(hù)功能）：第一級：根據(jù)總回水出水溫度檢測，各單元風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)以目標(biāo)設(shè)定值控制水溫。第二級：根據(jù)單元出水溫度檢測，如單元出水溫度低于20℃（可設(shè)定），關(guān)停該單元風(fēng)機(jī)，當(dāng)該單元出水溫度高于32℃時，重新開啟該風(fēng)機(jī)單元。第三級：根據(jù)冷卻區(qū)域出水溫度檢測，如區(qū)域出水溫度低于15℃（可設(shè)定），關(guān)停該區(qū)域所有風(fēng)機(jī)，并報警，延時自動泄水保護(hù)。

4 空冷塔正常投運(yùn)步驟

每套空冷裝置分為兩組，一組布置在北側(cè)，另一組布置在南側(cè)。空冷投運(yùn)時兩組先后投運(yùn)，避免多組空冷同時造成循環(huán)水系統(tǒng)上水壓力波動，影響生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行。空冷正常投運(yùn)步驟具體如下：①先打開一組空冷上水閥門（全開），打開對應(yīng)的換熱器各排氣閥進(jìn)行排氣，空氣排凈后關(guān)閉排氣閥。②打開對應(yīng)的一組空冷上塔閥門，同時緩慢關(guān)閉循環(huán)水回水總管上塔閥門（關(guān)一半即可），調(diào)整前后循環(huán)水上回水壓力不得超過0.10MPa。③打開另一組空冷上水閥門（全開），打開對應(yīng)的換熱器各排氣閥進(jìn)行排氣，空氣排凈后關(guān)閉排氣閥。④打開對應(yīng)的另一組空冷上塔閥門，同時緩慢關(guān)閉循環(huán)水回水總管上塔閥門（全關(guān)），調(diào)整前后循環(huán)水上回水壓力不得超過0.10MPa。⑤調(diào)整各空冷上塔閥門，確保各空冷過水量均勻，并將循環(huán)水上回水總管壓力恢復(fù)到調(diào)整前狀態(tài)。

5 空冷不上塔調(diào)整方法

調(diào)整空冷不上塔時，一套空冷兩組換熱器先后調(diào)整，避免循環(huán)水系統(tǒng)上水壓力波動，具體調(diào)整步驟如下：①關(guān)閉一組空冷上塔閥門（全關(guān)），同時開對應(yīng)的空冷回水近路閥門，循環(huán)水上回水壓力基本不變。②關(guān)閉另一組空冷上塔閥門（全關(guān)），同時開另一組對應(yīng)的空冷回水近路閥門，循環(huán)水上回水壓力基本不變。③全開循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋（ND200），微開空冷兩組上塔閥門，微開循環(huán)水回水總管上塔閥門，循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋少量過水且不帶壓，避免上塔總管或涼水塔填料少量過水發(fā)生上凍[1]。④調(diào)整空冷各組上塔閥門或回水近路閥門，確保各空冷過水均勻，避免空冷流量、流速低而發(fā)生上凍。

6 空冷防凍措施

①每套空冷換熱器過水量不得低于3000m3/h，避免空冷流量、流速過低發(fā)生上凍。②空冷上水溫度不得低于15℃，避免空冷流量、流速過低發(fā)生上凍。③空冷回水上塔時，微開循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋，微開循環(huán)水回水總管上塔閥門，微開空冷回水近路閥門。④空冷回水不上塔時，全開循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋，微開循環(huán)水回水總管上塔閥門，微開空冷各組上塔閥門，循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋少量過水且不帶壓即可。⑤定期對空冷非上回水側(cè)管箱下端進(jìn)行測溫并記錄，溫度不得低于10℃。⑥定期檢查長流水防凍執(zhí)行情況，若流水量過小或不過水，及時對微開的閥門進(jìn)行調(diào)整到位。

7 空分停車空分空冷調(diào)整思路

①空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于20℃，空分循環(huán)水停運(yùn)所有涼水塔風(fēng)機(jī)，保證兩臺循環(huán)水泵運(yùn)行，循環(huán)水流量在10000m3/h 左右。②空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于15℃，空分循環(huán)水空冷停止上塔，空冷回水直接回涼水池，保證兩臺循環(huán)水泵運(yùn)行，循環(huán)水流量在10000m3/h 左右。③空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于10℃，?？辗挚绽渌酗L(fēng)機(jī)。④空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于5℃，打開空分循環(huán)水回水總管近路，關(guān)閉空冷進(jìn)回水閥門并排凈空冷，空分循環(huán)水一臺泵運(yùn)行。

8 空冷消霧裝置效益分析

8.1 經(jīng)濟(jì)效益

2018 年冬季，大氣溫度平均為-19℃?？辗盅h(huán)水補(bǔ)水量18611t（13.14t/h），置換量7788t（5.5t/h），計算蒸發(fā)量7.64t/h。合成循環(huán)水補(bǔ)水量49563t（35t/h），置換量7320t（5.17t/h），計算蒸發(fā)量29.5t/h；尿素循環(huán)水補(bǔ)水量58911t（41.6t/h），置換量6159t（4.35t/h），計算蒸發(fā)量37.25t/h。循環(huán)水整體補(bǔ)水量約90t/h，置換量15t/h，計算蒸發(fā)量75t/h。

在大氣溫度相差不大的條件下，投運(yùn)空冷消霧裝置，循環(huán)水裝置整體補(bǔ)水量少199t/h，蒸發(fā)量少164t/h。每臺空冷投運(yùn)減少循環(huán)水補(bǔ)水量34t/h，每臺空冷投運(yùn)減少循環(huán)水蒸發(fā)量29.8t/h。

8.2 環(huán)境效益

控制循環(huán)水涼水塔散發(fā)的水霧能夠有效減少霧霾的形成。據(jù)統(tǒng)計，2018 年以前的冬季，一個月內(nèi)將近存在20 天降雪，周邊道路受到影響?？绽湎F裝置投運(yùn)以來，循環(huán)水涼水塔蒸發(fā)的水霧明顯減少，極寒天氣涼水塔風(fēng)機(jī)全停甚至回水不上塔，循環(huán)水涼水塔沒有水霧，降雪天氣明顯減少，周邊環(huán)境得到明顯好轉(zhuǎn)，環(huán)保管理工作得到外界一致好評。