催化循環水系統改造新技術應用

劉恩睦 陳祥 張楠

摘要：揚州石化積極響應集團公司打造樣板化循環水場的要求，通過技術調研、核算對比、方案優化等完成催化循環水節能改造，降低投資的同時實現自動化。本文介紹改造過程中，新技術、新材料的創新探索，并對新循環水系統投用前后進行改造效果對比分析。

關鍵詞：永磁變頻電機;聚乙烯;淺層砂過濾器

揚州石化原催化循環水場經近20年的運行鋼質立柱腐蝕嚴重，且冷卻塔布置在裝置內部，水霧擴散加劇了裝置設備的腐蝕。目前處理能力僅達3000 m3/h，夏季回水溫度41.5℃，無法滿足生產的需要，為此進行循環水集中節能改造。

1 技術方案優化

循環冷卻水系統是指冷卻水循環運行形成的獨立系統，即以水為冷卻介質，通過機泵等輸送設備送至各工藝系統水冷器，吸收熱量，再經冷卻塔等冷卻設施冷卻后循環使用。

1.1 單臺3000 m3/h冷卻塔立體布置

冷卻塔選用兩臺3000m3/h鋼筋混凝土支撐-鋼筋混凝土圍護結構玻璃鋼冷卻塔。將冷卻塔、集水池及循環水泵組合，中間用鋼筋混凝土墻隔離，冷卻塔安裝在集水池上部，側下部布置水泵，三位一體，占地最少，新水池標高不變，水泵效率最高。

1.2 永磁變頻電機的首次引進

永磁變頻同步直驅系統是由永磁同步電機與變頻器相結合并實現動力傳遞。圖1.2.1通過對永磁變頻同步電機與傳統異步電機在相同負載率下功率因數、效率對比，可以看出永磁變頻同步電機更加高效節能。

此次首次在行業內使用永磁變頻電機驅動冷卻塔風機，電機與風葉直連，提高效率，降低能耗。通過對比永磁變頻同步電機與傳統異步電機，永磁電機結構緊、體積小。投用后效率提高，維修率降低，變頻操作方便。

1.3 聚乙烯管定向拖拉施工首次應用

循環水水管一般選擇螺旋焊接鋼管直埋敷設方式;我公司因地下水豐富，鋼管埋地容易腐蝕。經調研決定采用PE大口徑DN1000mm管材。經過對PE管定向拖拉與螺旋焊接鋼埋地兩種方案測算，如催化循環水改造給水、回水主管選用DN1000mm給水用聚乙烯管（PE管），采用定向鉆孔拖拉施工工藝，每米管道可節約近1125元，550米管道可節約61.8萬元。

1.4采用節能型旁濾設備。

循環水旁濾是去除循環水中濁度的主要設備，但普通的石英砂過濾器存在一定的局限性。淺層砂全自動過濾系統具有體積小、節能、無跑砂、漏砂及板結現象，長期運行費用低等優點。兩者對比如表1.4.1所示。因此本次改造選用BMF-50×4全自動淺層砂過濾器，處理量為200m3/h，同時采用自動反沖洗控制，過濾器過濾水量大、過濾效果好。

1.5創新采用全自動加藥、在線分析，實現無人值守

本次改造采用一臺二氧化氯自動發生器、一臺在線加藥監測裝置，控制聚合、催化兩套循環水系統的在線檢測和自動加藥，實現不同加藥系統集成。系統采用智能型工業人機界面顯示器，觸摸屏，可以對電導、溫度、流量開關、pH、ORP、濁度、碳鋼和銅在線腐蝕速率、回水余氯、硬度、藥劑濃度進行在線監測裝置（熒光示蹤儀）。可選擇周期定時、連續參數測量控制、精確日期定時和單一或多件事件循環等在線控制方式，投加循環水藥劑。同時通過程序和在線分析自動鎖定藥劑投加，確保加藥效果，大大降低藥劑費用。實現循環水系統的自動在線監測、加藥和數據遠傳，達到了抑制水垢、防腐、滅藻等目的，確保換熱設備的長期、穩定、高效運行，同時節省了人力，具有良好的經濟效益。

2?實施效果

2019年10月10日催化新、舊循環水系統成功切換，經過操作調整，系統壓力、溫度、流量都達到了預期值。投運后，循環水溫度下降8℃，利于裝置散熱，提高裝置運行質態。

2.1循環水系統

2019年10月10日9：00催化切換循環水。循環水冷卻系統散熱效果顯著。循環水出水溫度從32℃下降至24℃，循環水回水溫度從36℃下降至26℃左右。

2.2吸收穩定干氣

循環水溫度下降后，吸收穩定系統吸收溫度降低，提高了吸收效果。干氣中C3以上組分含量顯著下降，提高了干氣品質，干氣產率因此下降100kg/h。

2.3氣壓機-汽輪機機組

循環水系統溫度降低，提高了吸收分離的效率，壓縮富氣量從11780Nm3/h下降至10800Nm3/h，降低了980Nm3/h。氣壓機-汽輪機機組負荷因此下降8.3%，汽輪機蒸汽用量從7.0t/h下降至6.4t/h，全年可節約蒸汽6720噸。

2.4 分餾系統

因循環水溫降低，分餾系統油氣分離冷卻效果變好，粗汽油產量提高，從6.8t/h上升至9.3t/h左右。

3 結論

催化循環水系統改造完成兩座3000m3冷卻塔的建設，創新采用立體布置、PE管道拖拉施工、永磁變頻電機。催化新循環水系統投用后，循環水溫度下降8℃，富氣量下降980Nm3/h，汽輪機負荷下降8.3%，蒸汽耗量下降0.6t/h，全年可節約蒸汽6720噸，達到節能效果，全面提升循環水運行管理水平，為公司各裝置長周期運行提供保障。