循環(huán)水冷卻塔技術(shù)改造

雷雨，陳維誠

(甘肅北方三泰化工有限公司，甘肅 白銀 730900)

甘肅北方三泰化工有限公司(以下簡稱“北方三泰”)于2008年建成投產(chǎn)，現(xiàn)有10萬t/a離子膜法燒堿裝置，循環(huán)水工序采用鋼混結(jié)構(gòu)逆流式噴霧冷卻塔配套電動風(fēng)機(jī)，循環(huán)水冷卻塔歷經(jīng)多年，出現(xiàn)了一些問題，亟待通過技術(shù)改造解決。

1 問題

北方三泰循環(huán)水系統(tǒng)采用2臺鋼混結(jié)構(gòu)逆流式噴霧冷卻塔，單塔處理水量為2 000 m3/h。自換熱設(shè)備來的循環(huán)回水進(jìn)入冷卻塔噴淋系統(tǒng)，經(jīng)噴頭霧化后自上而下落入循環(huán)水池；同時，電動機(jī)經(jīng)傳動軸、減速機(jī)驅(qū)動冷卻塔風(fēng)機(jī)，使霧化水滴在下落過程中進(jìn)行水汽交換，實現(xiàn)降溫，而隨氣流上升的小水滴在冷卻塔上部經(jīng)收水器集聚后形成大液滴落下，達(dá)到節(jié)水的目的。

冷卻塔自安裝使用至今,出現(xiàn)了下列問題：①冷卻塔四周玻璃鋼圍板漏水較嚴(yán)重，局部已成黑色并長有青苔，整體外觀骯臟不堪；②霧化噴頭噴淋效果較差，霧化不均勻；③塔內(nèi)PVC收水器老化、脆裂，部分塌陷，收水效果差，飄水嚴(yán)重，造成水資源浪費；④進(jìn)風(fēng)雙側(cè)無斜收水板，冷卻塔下落水濺至水池外，冬季易結(jié)冰；⑤冷卻塔風(fēng)機(jī)采用電動機(jī)驅(qū)動，消耗電能，產(chǎn)生電費。

2 改造措施

基于上述問題，北方三泰決定對循環(huán)水冷卻塔進(jìn)行改造，改造思路如下。

(1)拆除循環(huán)水冷卻塔四周的老舊圍板，更換新圍板。

(2)拆除原有老舊的PVC噴頭，更換新型球狀噴頭，改善噴淋效果。

(3)在噴淋層下方增加淋水填料支架，安置厚度500 mm的S形淋水填料，以增加水汽交換時間。

(4)對部分老舊收水器進(jìn)行更新，改善收水器收水效果。

(5)拆除原有電動風(fēng)機(jī)的電動機(jī)、減速器，在原減速器底座上安裝SNJ水能風(fēng)機(jī)，水能風(fēng)機(jī)出水管接至原噴淋系統(tǒng)管線。

在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，通常包含水泵、閥門、管道、換熱設(shè)備、冷卻塔等元件。一般由水泵將冷卻塔降溫后的水輸送至高位的換熱設(shè)備進(jìn)行熱交換，換熱設(shè)備出水(熱水)自上而下進(jìn)入低位冷卻塔內(nèi)布水系統(tǒng)進(jìn)行霧化冷卻。

傳統(tǒng)的冷卻塔冷卻方式是由電動風(fēng)機(jī)抽風(fēng)入塔進(jìn)行水汽熱交換達(dá)到降溫的目的。冷卻塔風(fēng)機(jī)運行，消耗電能，增加運行成本。

本次改造采用無電耗水能風(fēng)機(jī)(運用于冷卻塔上，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電動機(jī)、傳動軸、減速機(jī)；風(fēng)機(jī)驅(qū)動源由電力改為液力)，是將系統(tǒng)換熱設(shè)備出水(熱水)經(jīng)管道、閥門引至塔頂中心水能風(fēng)機(jī)，靠高低位落差勢能及水泵的富余揚(yáng)程，驅(qū)動水能風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，水能風(fēng)機(jī)出水垂直落下，與塔內(nèi)布水系統(tǒng)接通，進(jìn)入各噴頭霧化冷卻。

(6)對原回水管線進(jìn)行改造，將進(jìn)噴淋管線中心管延至冷卻塔塔頂，水平連接至水能風(fēng)機(jī)進(jìn)口。在原噴淋管線支管上新增控制蝶閥，以調(diào)控進(jìn)水能風(fēng)機(jī)的水量。

(7)在冷卻塔進(jìn)風(fēng)側(cè)圍板下方安裝斜收水板，減少循環(huán)水飄失。

3 運行效果

3.1 裝置運行情況

技術(shù)改造完成后，在運行調(diào)試期間，在單塔單泵(1臺循環(huán)水泵)的工況下，對水能風(fēng)機(jī)進(jìn)行了測試，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 水能風(fēng)機(jī)測試數(shù)據(jù)表

由表1可以看出:循環(huán)水冷卻塔頂水能風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力達(dá)到0.06 MPa時，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本達(dá)到預(yù)期值(155 r/min)。

循環(huán)水冷卻塔投入運行后，在生產(chǎn)線滿負(fù)荷工況下，統(tǒng)計了循環(huán)水上水溫度，如圖1所示。改造前后循環(huán)水上水溫度對比如圖2所示。

圖1 循環(huán)水上水溫度曲線圖

由圖1可見:生產(chǎn)線滿負(fù)荷條件下，循環(huán)水上水溫度≤23 ℃，冷卻塔噴淋效果良好，霧化均勻，滿足生產(chǎn)線的需要。

圖2 循環(huán)水上水溫度對比示意圖

由圖2可見:技術(shù)改造完成后(8月)的循環(huán)水上水溫度與上年7月和9月相比，降溫效果與改造前基本持平，達(dá)到了改造效果。

3.2 節(jié)能情況

改造取消了電動機(jī)，按每年電動機(jī)運行9個月，每臺電動機(jī)功率90 kW計算，則2臺電動機(jī)全年可節(jié)省電費：

90×2×9×24×30×0.47=46.6萬(元)。

可見，改造后取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

改造循環(huán)水冷卻塔后，徹底解決了循環(huán)水冷卻塔漏水嚴(yán)重、霧化不均、收水效果不佳等問題，同時減少了電能消耗。自投用以來，冷卻塔運行平穩(wěn)，各項指標(biāo)良好，節(jié)能效果顯著。