循環(huán)水冷卻塔擴(kuò)容技術(shù)研究

郭 梁

(山西焦化集團(tuán)有限公司，山西 洪洞 041606)

1 概況

山西焦化股份有限公司化工產(chǎn)品回收廠三循環(huán)系統(tǒng)10#～16#循環(huán)水冷卻塔于2008年投入使用，設(shè)計(jì)10#、11#為低溫水冷卻塔、12#塔為苯加氫系統(tǒng)循環(huán)水冷卻塔、13#～16#為三回收系統(tǒng)循環(huán)水冷卻塔。7臺(tái)冷卻塔原設(shè)計(jì)為整體吊裝式填料。

10#、11#低溫水冷卻塔與12#苯加氫循環(huán)水冷卻塔設(shè)計(jì)相同，單臺(tái)設(shè)計(jì)流量1 400 m3/h，供水壓力0.4 MPa，低溫循環(huán)水設(shè)計(jì)回水水溫40 ℃，出水水溫32 ℃。冷卻塔4層、軸線長(zhǎng)9.6 m，寬為10.3 m。附LF-60型風(fēng)機(jī)，風(fēng)量100×104m3/h，全壓132.3 Pa，附電機(jī)，P=55 kW。

13#～16#循環(huán)水冷卻塔單臺(tái)設(shè)計(jì)流量1 200 m3/h，供水壓力0.5 MPa，回水水溫42 ℃，出水水溫32 ℃，冷卻塔4層、軸線長(zhǎng)9.6 m，寬為9.3 m。附LF-60型風(fēng)機(jī)，風(fēng)量100×104m3/h，全壓132.3 Pa，附電機(jī)，P=55 kW。

隨著公司1#～4#干熄焦裝置的建設(shè)，現(xiàn)有循環(huán)水冷卻塔處理能力不能滿足處理需求，循環(huán)水冷卻塔擴(kuò)容已經(jīng)迫在眉睫。

2 技術(shù)研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 風(fēng)機(jī)

要提高冷卻塔的能力，在水量增加的同時(shí)，必須相應(yīng)地提高風(fēng)量。風(fēng)機(jī)更換為L(zhǎng)60高性能碳纖維風(fēng)機(jī)，葉片、輪轂、傳動(dòng)軸均采用碳纖維材質(zhì)，電機(jī)及配電系統(tǒng)保持不變。葉片緊固螺栓采用0Cr18Ni9不銹鋼材質(zhì)。該風(fēng)機(jī)取代原玻璃鋼風(fēng)機(jī)，具有自重輕、機(jī)械強(qiáng)勢(shì)高、傳動(dòng)平穩(wěn)、風(fēng)壓高、流量大的特點(diǎn)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，風(fēng)機(jī)更換后，風(fēng)量達(dá)到了80×104m3/h。電機(jī)電流控制在了額定電流之內(nèi)。

2.2 填料

填料是水和風(fēng)換熱的重要場(chǎng)所，是挖潛提效改造的重要環(huán)節(jié)。

一是改進(jìn)填料材質(zhì)。由普通PVC材料改為阻燃性能良好的橡塑合金改性PVC。填料基片的設(shè)計(jì)是散熱性、導(dǎo)風(fēng)性、滯水性和抗淤性的綜合優(yōu)化，要求抗沖擊強(qiáng)度大，耐老化、防淤塞、質(zhì)輕強(qiáng)韌，不脆裂不變形，減少填料的破碎和堵塞。主要理化指標(biāo)為：阻燃氧指數(shù)≥30%，熱變形溫度≥65 ℃，低溫脆點(diǎn)-40 ℃，平片拉伸強(qiáng)度≥42.2 MPa，平壓抗壓強(qiáng)度≥360 kg/m2，片材密度不大于1.55 g/cm3。使用年限不低于20年。

二是填料層的換熱面積。填料高度由1 m增加至1.5 m，片距由32 mm壓縮為25 mm,使單位體積填料的比表面積增加。

三是改變填料的安裝方式。減少風(fēng)阻片距后，風(fēng)阻必然增大，除了更換高性能的風(fēng)機(jī)來(lái)彌補(bǔ)外，改變填料的安裝方式，取消原分層疊放結(jié)構(gòu)，采用整體懸掛式吊裝方式。填料的不銹鋼吊筋、不銹鋼管等懸吊系統(tǒng)全部采用0Cr18Ni9不銹鋼材質(zhì)。取消了填料下部的槽鋼、方管等托架結(jié)構(gòu)，減少了對(duì)填料的遮擋，從而優(yōu)化了空氣流場(chǎng)，達(dá)到減小風(fēng)阻，提高填料空隙利用率的目的。從二循環(huán)系統(tǒng)多年的使用經(jīng)驗(yàn)看，此種安裝方式穩(wěn)定可靠，在使用過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)填料下墜、掉落現(xiàn)象。

2.3 配水系統(tǒng)

在提高水量后，如何把水布均勻，在填料表面形成良好的水膜，強(qiáng)化換熱和蒸發(fā)，是配水系統(tǒng)考慮的問(wèn)題。

2.3.1 噴頭型式

采用蝸殼噴頭，材質(zhì)為ABS。此種噴頭出水呈實(shí)心圓錐面，霧滴狀均勻噴出，無(wú)中空現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)牢固，不易破損。噴頭內(nèi)無(wú)狹窄腔道，不堵塞。適用水力負(fù)荷范圍為60%～130%，即使系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷有較大的波動(dòng)，也能保證全塔均勻噴水。

2.3.2 噴頭數(shù)量

13#～16#冷卻塔布水系統(tǒng)均按照流量不小于1 400 m3/h設(shè)計(jì)，噴頭為144個(gè)/座。10#～12#冷卻塔噴頭為168個(gè)/座。

2.3.3 噴頭平面布局

對(duì)平面布局重新設(shè)計(jì)，確保出水均勻，無(wú)密集區(qū)，減少水噴灑到塔內(nèi)壁，順墻流淌，不過(guò)填料形成的短路現(xiàn)象。

2.3.4 配水管道

主管、支管要求全部采用玻璃鋼材質(zhì)。配水支管配備穩(wěn)壓盒、臂管，材質(zhì)為ABS。穩(wěn)壓盒與支管的連接螺栓由2條增加到4條，臂管與穩(wěn)壓盒、噴頭的連接螺紋要求采用全螺紋，并配有防止松脫的鎖緊螺釘。配水管懸吊件、連接緊固件全部采用不銹鋼0Cr18Ni9材質(zhì)。

通過(guò)以上設(shè)計(jì)，保證了配水管道的牢固可靠，防止破裂后水沖出，造成布水不均和填料沖擊損壞。

2.3.5 收水器

收水器材質(zhì)為改性PVC。結(jié)構(gòu)在弧形的基礎(chǔ)上增加正弦波，即復(fù)合正炫波形，片間無(wú)透視。氣流阻力小。風(fēng)筒外無(wú)水珠飄灑情況，飄滴損失控制在十萬(wàn)分之一以下。

2.3.6 檢修平臺(tái)、爬梯

風(fēng)機(jī)檢修平臺(tái)、護(hù)欄、塔內(nèi)爬梯采用不銹鋼0Cr18Ni9材質(zhì)，平臺(tái)鋪板采用玻璃鋼格柵板。欄桿按照國(guó)家相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)安裝，并設(shè)置踢腳板。結(jié)構(gòu)型式特別簡(jiǎn)單，風(fēng)阻小，耐腐蝕性能大大提高。

3 結(jié)語(yǔ)

該技術(shù)研究改造，在不改變冷卻塔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過(guò)采用新材料和新技術(shù)，提高了冷卻塔的處理效率，滿足了生產(chǎn)需求。不僅節(jié)約了基礎(chǔ)投資和占地面積，而且利用生產(chǎn)系統(tǒng)檢修期間進(jìn)行改造，工期短，沒(méi)有影響生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。為今后循環(huán)水系統(tǒng)改造建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)，值得在同行業(yè)中推廣應(yīng)用。