制酸循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能改造淺談

智 安，宋源宏，張建何，洪勛廷

（1.廣西金川有色金屬有限公司，廣西 防城港 538000；2.昆明嘉和環(huán)境科技有限公司，云南 昆明 650000）

1 制酸循環(huán)水現(xiàn)狀概述及目前存在問題

1.1 現(xiàn)狀

廣西金川有色金屬有限公司制酸循環(huán)水系統(tǒng)為化工干吸、凈化、脫硫、冷凍結(jié)晶、錸酸銨供應(yīng)循環(huán)冷卻水，原設(shè)計循環(huán)量為9500m3/h，水質(zhì)為生產(chǎn)新水。隨著近年化工廠有序增產(chǎn)，制酸循環(huán)水系統(tǒng)冷卻塔冷卻效果逐漸滿足不了生產(chǎn)需求，出水水溫偏離了冷卻塔原設(shè)計參數(shù)和預(yù)期冷卻效果，受循環(huán)水水質(zhì)和材料老化影響，冷卻塔未來運行過程中可能出現(xiàn)填料結(jié)垢和噴頭堵塞，冷卻塔布水管破裂、噴頭脫落及布水不均的現(xiàn)象對生產(chǎn)存在一定影響[1]。

1.2 目前存在主要問題

問題一：稀酸板式換熱器（設(shè)計總流量為2655m3/h，現(xiàn)場實測流量約為2150m3/h）、成品酸板式換熱器（設(shè)計流量為413m3/h，現(xiàn)場實測流量分別為125m3/h和110m3/h）運行流量均小于設(shè)計流量。

問題二：最終酸冷卻器、干燥酸冷卻器及成品酸冷卻器設(shè)計總流量約為5638m3/h，實際運行流量約為6850m3/h，運行水量超過設(shè)計水量約20%，運行水量分布不平衡，較大的偏離了設(shè)計值。

問題三：稀酸板式換熱器、最終酸冷卻器、干燥酸冷卻器及成品酸冷卻器、貧液冷卻塔板式換熱器、再生氣冷卻器板式換熱器各用水點進口水溫均超過設(shè)計水溫，給生產(chǎn)穩(wěn)定性帶來一定的隱患。

問題四：循環(huán)水水質(zhì)差導(dǎo)致的管道結(jié)垢及換熱器效率下降的問題

目前廣西金川有色金屬有限公司化工廠循環(huán)水系統(tǒng)并沒有經(jīng)過加藥和凈化處理，過濾器和排污設(shè)備都不同程度的出現(xiàn)了故障，沒有辦法及時完成過濾和排污作業(yè)，容易導(dǎo)致管道結(jié)垢、換熱器效率下降、堵塞板式換熱器以及堵塞填料的問題，嚴(yán)重影響換熱設(shè)備的使用壽命和換熱效果，對冷卻塔冷卻效果也有非常大的影響[2]。

問題五：再生氣冷卻器與貧液冷卻器用水點能源浪費問題

制酸生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，再生氣冷卻器與貧液冷卻器為整個系統(tǒng)的最高用水點，用水需求約為225m3/h，為滿足再生氣冷卻器與貧液冷卻器的供水要求，增加了整個系統(tǒng)管網(wǎng)的供水壓力，造成了不必要的能源浪費。

2 制酸循環(huán)冷卻水系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)和運行參數(shù)概述

制酸循環(huán)冷卻水系統(tǒng)配備4臺立式長軸泵，現(xiàn)場工位號為：1#-2#-3#-4#，生產(chǎn)廠家：長沙天鵝工業(yè)泵股份有限公司，水泵型號：800HLBS-45，額定流量：4000m3/h，額定揚程：45m，配用功率為：710Kw，轉(zhuǎn)速為：590r/min，效率83%，生產(chǎn)日期：2012年9月。

電機型號為：YLKS560-10，額定電壓為：10000V額定電流為：60.3A額定功率為：710Kw，功率因素為：0.731，轉(zhuǎn)速：591r/min，工作制：S1，生產(chǎn)日期：2012年8月份，生產(chǎn)廠家：上海電氣集團上海電機廠有限公司。運行工作制：本制酸循環(huán)冷卻水系統(tǒng)機泵運行工作制為：2用2備，24h/天，年開機時間約為：11個月×30天×24h/天=7920h。

3 改造方案和技改內(nèi)容，改造效果、年度改造收益對比

3.1 改造方案和技改內(nèi)容，改造效果

（1）針對供水端泵設(shè)備和機組運行效率偏低的問題，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計方案，降低系統(tǒng)阻尼的消耗，在滿足系統(tǒng)流量和壓力的前提下，量身定制2臺高效節(jié)能水泵（量身設(shè)計和開發(fā)模具、配套304不銹鋼葉輪和軸套、填料密封、配套SKF軸承）替換現(xiàn)有800HLBS-45/710KW長沙天鵝工業(yè)泵股份有限公司生產(chǎn)的立式長軸泵，并配備2臺500KW/lOKV高壓電機（佳木斯、長沙湘電、上海電機廠），匹配現(xiàn)有管網(wǎng)阻力曲線，降低系統(tǒng)無效能耗，提升系統(tǒng)運行效率，達到綜合節(jié)能效益的最大化。

（2）針對冷卻塔冷卻效果達不到系統(tǒng)設(shè)計要求的問題，由于原設(shè)計中在給定冷卻塔體積和換熱面積條件下，對實際風(fēng)量需求計算存在一定的誤差，430m3填料實際需求的風(fēng)量為358.4×104m3/h，根據(jù)技術(shù)人員現(xiàn)場實測，風(fēng)量約為245×104m3/h～275×104m3/h，僅為設(shè)計需求量的70%左右，風(fēng)機風(fēng)量達不到設(shè)計需求，嚴(yán)重偏離設(shè)計參數(shù)，導(dǎo)致冷卻塔運行風(fēng)量不足的原因有以下四點：

①本項目單風(fēng)機設(shè)計出風(fēng)量為838.2m3/s，即為：301.752×104m3/h，為實際需求風(fēng)量（358.4×104m3/h）的84.2%，說明在設(shè)計選型時，風(fēng)機配風(fēng)量缺少了將近15.8%。②單風(fēng)機設(shè)計風(fēng)量838.2m3/s（301.752×104m3/h），總靜壓124.4Pa，轉(zhuǎn)速117RPM，葉片數(shù)量8片，風(fēng)機設(shè)計軸功率為179.2kW。根據(jù)馬利模型風(fēng)機實際的選型結(jié)果，該風(fēng)機軸功率應(yīng)達到190.4kW，這說明選定風(fēng)機的實際效率與設(shè)計值存在一定偏差，這也是導(dǎo)致風(fēng)機運行風(fēng)量達不到需求風(fēng)量的重要原因之一。③隨著風(fēng)機的使用，風(fēng)機葉片或者傳動部件出現(xiàn)老化，導(dǎo)致風(fēng)機運行效率下降。④循環(huán)水長期沒有凈化和過濾處理，導(dǎo)致循環(huán)水水質(zhì)較差，造成冷卻塔內(nèi)填料和噴頭的堵塞，從而影響冷卻塔內(nèi)風(fēng)的正常流動，導(dǎo)致風(fēng)機運行風(fēng)量下降。

（3）冷卻塔改造：對傳動系統(tǒng)（風(fēng)機、減速器、傳動軸）進行檢測，重新調(diào)整風(fēng)機葉片角度，對減速器和傳動軸進行保養(yǎng)，提升風(fēng)機的運行效率。①拆除原冷卻塔填料（總長為19.26m、寬18.3m、高1.22m），全部更換成高性能填料片，同時增加一層305mm填料，填料高度將達到1505mm，填料規(guī)格為：總長19.26m*寬18.3m*高1.505m。②在原布水系統(tǒng)上方增加一層支撐梁來抬高布水噴頭的高度600mm，通過擴大布水噴頭與填料之間的距離，來擴大循環(huán)水的噴灑面積和水在空氣中的滯留時間，以創(chuàng)造良好的冷卻環(huán)境。③全部拆除原有布水系統(tǒng)，保留目前的主管道，全部換成新的布水管道及噴頭。④針對再生氣冷卻器與貧液冷卻器用水點能源浪費的問題，將在再生氣冷卻器與貧液冷卻器進水口前加裝2臺增壓泵（配套啟動裝置），對再生氣冷卻器與貧液冷卻器進行分區(qū)供水，通過這種局部增壓供水的方式保證最高點的供水壓力，從而降低系統(tǒng)總管的供水壓力，減少不必要的能耗浪費。

3.2 改造效果、年度改造收益對比

表1 改造效果對比

表2 改造收益對比（電價以0.48元/度標(biāo)準(zhǔn)）

4 效益總結(jié)

表3 效益總結(jié)分析結(jié)果

根據(jù)國家能源局?jǐn)?shù)據(jù)：1t標(biāo)準(zhǔn)煤=3000度電=2.62t二氧化碳，即節(jié)能3000度電可以減少1t標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗并減少2.62t二氧化碳排放。綜上所述：采用本循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能解決方案對貴公司化工廠制酸循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進行節(jié)能改造，綜合節(jié)能率將達到31.5（±3%），預(yù)計每年可為企業(yè)節(jié)約用電3412886.4度、節(jié)約電費成本163.8萬元，每年將節(jié)約標(biāo)煤1137.6t、減少二氧化碳排放2980.59t，經(jīng)濟效益和社會效益明顯，具備節(jié)能技改可行性。

5 結(jié)語

通過冷卻塔填料、收水器改造實現(xiàn)了用水量節(jié)約降低了漂水損失，延長冷卻塔的及填料的堵塞周期，對泵及電機按照用水量、壓力對比分析選型匹配電機及水泵節(jié)約電耗，同時降低了硫酸加工成本，保障了制酸系統(tǒng)大型設(shè)備安全、合理、可靠地運行。