固定床造氣循環(huán)水冷卻塔改造小結(jié)

張 宇

(安徽晉煤中能化工股份有限公司， 安徽臨泉 236400)

1 前言

安徽晉煤中能化工股份有限公司固定床合成氨系統(tǒng)共有11臺造氣爐，與之配套的循環(huán)水裝置共有3臺水泥網(wǎng)格填料冷卻塔，設(shè)計水處理能力為2 000 m3/h。運行10 a，水泥網(wǎng)格填料未更換過，其上方收水器更換多次，每次更換時都有很多小碎片落入水泥網(wǎng)格填料內(nèi)。同時,用于造氣洗氣塔換熱回流的循環(huán)熱水中夾雜許多粉塵顆粒及未燃盡的小煤子，未經(jīng)過微渦流澄清池澄清，直接進入晾曬池短暫沉淀后，又被熱水泵抽至冷卻塔，導(dǎo)致部分粉塵顆粒及未燃盡的小煤子落入水泥網(wǎng)格填料內(nèi)[1]。水泥網(wǎng)格填料孔隙小，落入的塑料碎片、粉塵顆粒、未燃盡的小煤子會堵塞填料，運行一段時間后局部填料還會和水中的懸浮物結(jié)合，產(chǎn)生積淤、結(jié)垢等現(xiàn)象，使塔內(nèi)壓力逐漸升高并形成溝流、壁流，從而產(chǎn)生布水不均、換熱降溫效果差等無法克服的弊端。

由于造氣循環(huán)水溫度高，造成半水煤氣溫度高，導(dǎo)致脫硫工段羅茨風機打氣量減小，尤其夏季時大氣溫度高，半水煤氣更是加不上量，影響后段用氣量和壓縮機功耗，嚴重制約生產(chǎn)[2]。

為了找到解決循環(huán)水降溫的最佳方法，各廠家、研究單位在冷卻塔填料上做了不少研究，先后出現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)形式的冷卻塔填料，如水泥網(wǎng)格填料、圓形逆流聚氯乙烯(PVC)冷卻塔填料、PVC蜂窩冷卻塔填料、聚丙烯(PP)網(wǎng)格板填料等[3]。近年來PP網(wǎng)格板填料得到越來越多技術(shù)人員認可，此種產(chǎn)品對增產(chǎn)及節(jié)能方面有益，且已經(jīng)在常壓固定床造氣循環(huán)水冷卻塔系統(tǒng)上廣泛使用，效果良好。

為解決循環(huán)水溫度高的問題，針對造氣循環(huán)水冷卻塔系統(tǒng)的具體情況,公司于2021年初改造冷卻塔，循環(huán)水降溫效果顯著。

2 改造措施

2.1 總體思路

經(jīng)討論、研究、分析，造氣循環(huán)水冷卻塔主要存在問題如下：

(1) 冷卻塔內(nèi)水泥格子板填料易堵塞，上下層之間間隙過小且重疊部分占了50%的面積，既影響透氣性，又不具備橫向分布水的能力，導(dǎo)致?lián)Q熱效果差。

(2) 塔內(nèi)布水管設(shè)計不合理,導(dǎo)致管內(nèi)下部及噴頭易積灰堵塞，水量分布不均[4]。

(3) 收水器支撐架不合理且收水器位置偏下，收水器遇熱氣后變形下陷，既影響噴嘴出水均勻分布，又影響通風，不利于熱氣均勻散出[4]。

2．2 改造方案

目前國內(nèi)眾多冷卻塔使用廠家都在不斷改進填料結(jié)構(gòu)形式，使填料中水與空氣最大限度經(jīng)折向后橫流，以此增加換熱面積。因造氣循環(huán)水中懸浮物較多，經(jīng)多方比較后決定采用PP網(wǎng)格板填料。該填料具有以下優(yōu)點：

(1) 通過注塑工藝一次成型的PP網(wǎng)格填料，改變了以木材、鋼絲水泥、竹片、水泥為材質(zhì)的手工成型產(chǎn)品，淋水效果好。

(2) 投資費用低，安裝、檢修容易。該材料質(zhì)量輕、強度大,耐腐蝕、不受水質(zhì)限制,適應(yīng)溫度范圍廣、冷卻效果好,特別適用于水質(zhì)環(huán)境差的地區(qū)。

(3) 冷卻水在該填料點滴冷卻和薄膜冷卻的組合中可高效散落，特別在濁循環(huán)水狀態(tài)下效果更佳，具有引力小、抗老化、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點。在生產(chǎn)維護中可定期用高壓水沖洗填料上的附著物。

2.3 實施措施

把3臺冷卻塔的水泥網(wǎng)格填料全部拆除，在下方水泥支梁上鋪設(shè)玻璃鋼托架，把現(xiàn)場提前組裝好的PP網(wǎng)格板填料固定在玻璃鋼托架上。

利用高壓清洗設(shè)備疏通、清理布水管內(nèi)的積灰、積垢、塑料碎片等雜物，在布水管下部新增排污噴嘴，及時排出管內(nèi)污泥，避免堵塞噴頭。

把收水器支撐架抬高250 mm，使收水器下方水氣接觸更均勻并減少漂水現(xiàn)象。

3 改造效果

2021年1—3月分別對3臺冷卻塔進行改造，冷水溫度從37 ℃降至26 ℃。2021年3月平均水溫為26.2 ℃，2020年同期平均水溫為34.7 ℃，同比下降8.5 K；2021年4月平均水溫為27.6 ℃，2020年同期平均水溫為36.3 ℃，同比下降8.7 K。由此可見本次改造降溫效果顯著。

4 投資效益

投資總計6.92萬元，按照連續(xù)運行9個月計算經(jīng)濟效益：

(1) 半水煤氣溫度降低后，脫硫羅茨風機吸入氣體量減小，輸送同等質(zhì)量氣體的電耗減小。4臺羅茨風機(3大1小)全壓為49 kPa，配電機功率分別為450 kW和260 kW。羅茨風機吸入口溫度降低8.5 K，吸入風量將提高3.2%。按此計算脫硫崗位長期運行的4臺羅茨風機,全年(270 d)節(jié)約電力消耗333 849.6 kW·h，電費按單價0.45元/(kW·h)計算，可節(jié)約電費15.23萬元。

(2) 半水煤氣溫度降低后，壓縮機打氣量提高。壓縮機一級吸氣溫度每降低10 K，供氣量約提高6．5%，單位供氣量的功耗約降低6%，3臺壓縮機可節(jié)約4 957 200 kW·h,按電費單價為0.45元/(kW·h)計算，可節(jié)約電費223.07萬元。

兩項合計年節(jié)約電費共計238.30萬元。同時，隨著壓縮機一級吸氣溫度降低，排氣溫度也隨之降低，有利于改善壓縮機運行狀況，延長正常工作時間。

5 結(jié)語

2021年1月10日,造氣循環(huán)水冷卻塔改為PP網(wǎng)格板填料以來，已運行9個月。2021年6月，子公司泉盛化工公司大修期間，也對其2臺冷卻塔進行了改造。實踐證明，改造是成功的，循環(huán)水的溫度、半水煤氣的溫度都有了明顯改善，為公司的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、節(jié)能減排奠定了基礎(chǔ)。