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无填料喷雾冷却塔技术的应用分析

2019-11-04 10:46:43浏览:14 来源:清洗联盟   

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无填料喷雾冷却塔技术的应用分析

辽阳石化分公司炼油厂第一循环水场加氢冷却塔设计能力为270m3/h,共分为3间冷却能力为90扩/h联体填料塔,通风方式为机械通风,于1995年建成投用,主要为加氢生产装置提供循环水。随着加工量逐年增加及干气膜分离项目的投产,现有循环冷却水能力已经无法满足生产需要,在原设计基础上需要将循环冷却水的水温降低2℃,水量增加30m3h/。运行数据表明,夏季循环冷却水温度超标时间长,难以满足装置的生产需要,因此于2X()5年5月采用无填料喷雾冷却塔技术对该循环冷却水塔进行了技术改造。改造后,循环冷却水温差较改造前提高2.2℃,循环水量较改造前增加60m3/h,满足了装置生产的需要。

1、原塔状况及存在问题

1.1冷却塔结构

加氢冷却塔规格27mxl3.7m(每间塔长度为gm,联体结构,共3间)。配水系统为固定式喷水管,喷头为反射1型布水器,填料采用VPC斜波纹逆流式,风筒为上扩圆柱型玻璃钢风筒。

1.2冷却塔设计参数循环冷却水量为3xgo扩/h,进塔温度为42℃,出塔水温犯℃,大气压9.9kaP,大气干球温度为32℃,大气湿球温度为26℃,风机型号为LA7,风机直径为470~,风机风量为的60dam,/h,填料体积为510耐。

1.3存在问题及原因分析依据多年实际生产运行及水质中心的检验报告,冷却塔存在如下问题:

(1) 填料破损严重,传热性能较差。该塔选用斜波纹逆流式淋水填料,其容积散质系数低,坟料材质PVC易破损,塔内部分填料有坍塌和凹陷,造成局部区域大量空气从损坏空隙中通过,形成气流的“短路”,导致冷却塔效率低下,并且破损的填料易造成装置换热器的堵塞,严重影响换热器的换热效率甚至威胁安全生产。

(2) 布水喷头老化,脱落现象严重,从塔外观察到,塔内有多股水流呈水柱状落下,达不到设计要求的水滴状,布水不均匀,使热水与空气接触的表面积减少,热水在空气中的停留时间缩短,塔的热交换效率较低。

(3) 水管腐蚀严重,配水不均匀。由于塔内布水管道采用普通碳钢,运行时间已经达到10a,钢管内壁腐蚀严重,部分管道的厚度由3.5~减薄到1.0一1.2~,而且坑蚀和点蚀较为普遍,导致配水管道有多个漏点,影响布水效果,造成配水的不均匀性。

(4) 温度偏高,生物粘泥含量超标。随着生产装置的扩能改造,运行实践表明,上水温度已经由原设计犯℃升至34℃,无法满足生产要求,夏季时常用工业水降温,增加了工业水的消耗,提高了成本。并且由于装置换热器经常泄漏的油质类物质在填料的缝隙中存留,导致菌藻滋生,粘泥含量超标,严重影响水质。

2、改造内容与技术分析

2.1改造目标提高冷却塔效率,在不更换风机及不改变冷却塔整体框架结构的前提下,将单塔的处理能力由270m,/h提高至330m3/h,冷却水温差保持在10℃以上。

2.2改造思路与措施

2.2.1改造思路

(l)增大气水比无填料喷雾冷却塔由GPL高效低压离心雾化装置作为冷却元件取代填料,塔的系统阻力(风机的全压值)由填料塔的127.4aP降至68.6aP(降幅42.3%),轴流风机的风量增加到填料塔的120%(气水比增加20%)。

(2)增大空气与水接触的表面积无填料喷雾冷却塔采用GPL高效低压离心雾化装置,在较低压力下将水喷射成0.5~左右的微小雾粒,其表面积比水在新填料(没发生堵塞、变形、脆裂等情况)上分散成的膜状大5%。

(3)延长空气与水接触的时间由于无填料喷雾冷却塔采用顺向布置,水在塔内有顺、逆流两个过程,部分雾粒在风机运转状况下呈悬浮状态,采用雾化波形布置技术,延长了水在塔内的停留时间,能充分保证热交换。

2.2.2改造措施

(l)为了节约资金,利用原有冷却塔的塔体、风筒和电机、风机。

(2)塔内的旧填料、集水器拆除。

(3)合理利用空间,不增大设备占地面积,在原进料风口放填料支架处布置新的布水管道、雾化装置、离心雾化喷头。

(4)在原放集水器处,布置SPL10x10*****纹大曲面专用集水器。

(5)将原塔外上水立管在进风口上端截断,在此处布置进水管道(原有上水阀门不受影响)。以洲〕m3/h,温差却较以前提高2.2℃,满足了生产需要。(2)塔内水流分布均匀,水柱现象消失。改造后,塔内落下的水流密实、均匀,较好地消除了原来进水侧形成的密水区、塔内隔板侧形成的疏水区以及因喷头脱落造成的水柱现象。(3)运行可靠,无明显飘水现象。运行维护费用低,冷却效果显著。表1运行工艺条件及结果Tab】eIP吹esseondiiton日朋dl℃旧血s项目2X(抖年8月2X()5年8月运行风御V台33进塔干球温度/℃32.83.1出塔湿球温度/℃2626进塔水量/澎·h一’270330进塔热水温度/℃39.540.2出塔冷水温度/℃32.531.0冷水温度合格率,%95.310注:数据为月平均值。

3、改造结果

2005年6月完成改造,经过半年的运行情况表明,循环冷却水温度得到了有效控制,以20(”年8月份与205年8月份出塔冷却水温度对比,两者平均温度相差2.2℃,具体数据比较。

可以看出:冷却能力提高。循环冷却水水量增加了

4、技术分析及经济效益探讨

4.1无坡料喷雾冷却塔与填料塔的比较

4.1.1结构区别

(l)结构简单:无填料喷雾冷却塔利用GPL高效低压离心雾化装置(喷头出口处压力仅需0.03MaP)作为冷却元件取代传统填料塔的填料及布水装置,使整个冷却塔基本上变为一个空塔。

(2)布水方式不同:无填料喷雾冷却塔在进风口上方的横梁上安装管道,在管道上采用雾化波形技术布置GPL高效低压离心雾化装置,被冷却水的喷射方向与轴流风机抽吸的冷风同向,水在塔内有上升、悬浮、下降三个过程。同时冷却也有顺流冷却与逆流冷却两个过程。

(3)因无填料喷雾冷却塔无填料存在,塔体载荷大大减小,如果采用混凝土结构,则不需更多支撑梁,节约土建投资(如果采用混凝土结构,土建费大约为填料塔的85%左右)。

4.1.2冷却原理的不同

无填料喷雾冷却塔采用分散冷却理论,即在大幅降低塔系统阻力、提高风量的情况下,将水在较低的压力下喷射成雾状,与轴流风机抽吸的冷风在极大表面下进行充分(较长时间)的热交换;而填料塔采用成膜冷却理论,在较大系统阻力、较小风量、较小接触面积、较短时间内进行有限的热交换

4.2运行方式和效果比较

改造三间同规格填料塔计算共127.68xl,与填料冷却塔相比,无填料RMB$(不计更换填料所需的人工费、材料费)。喷雾塔有如下优点:采用无填料喷雾冷却塔12a共节约的运行费用。

(1)阻力小、冷却温差大;为258.9xlo峪RMB$;平均每年节约运行费用。

(2)z运行费用低、节能效果显著;因雾化装置21.58x1’0RMB$,经济效益相当明显。为全钢件材质,采用静电喷塑特殊防腐处理。

(3)噪音小。由于风机阻力降低2.3%,风量寿命最低12a,而填料塔12a内至少需清洗更换增大20%,根据空气动力学原理可知,无填料喷填料4次以上。仅仅计算更换填料费用每间雾冷却塔其风机噪音较填料塔低6队。43.74xl少RMB$;12a运行周期内仅更换填料。

(4)在达到工艺指标同时,三间塔先后多增所需费用就为131.2x104RMB$。改造后无填加共60m3/h的循环水量,具备了生产装置进一料喷雾冷却塔的配套电机功率与填料塔相比较虽步扩能增加用水的条件。同为30kw,由于运行电流下降,理论上可节能。

(5)无堵塞、运行稳定可靠。无填料喷雾冷30%,如果填料塔每年运行风机按8个月计算,而却塔彻底消除了填料塔因填料老化、变形、脆裂、无填料喷雾冷却塔由于喷雾时自动带风,实际风布水喷头堵塞及冲落、填料脆片堵塞管道、泵和换机运行6个月即可,电价按0.48RMB$(/kw·h)热器等影响塔和工艺系统设备性能的现象,彻底计算,12a每间节约电费42.56xl少RMB$,按消除了频繁清洗、更换填料和布水喷头的麻烦。

5、结论

通过应用无填料喷雾冷却技术,处理水量比填料式冷却塔增加了60m3/h,冷却温差比改造前提高2.2℃、运行稳定可靠,且水损失小,经济效益和环境效益良好,完全能满足装置的生产需要。

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