2015年4月化肥工業(yè)55硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)改造總結(jié)石奇峰，甄延明,張柏秋(中國(guó)石油遼陽(yáng)石化公司尼龍廠 遼寧遼陽(yáng) 111003 )摘要針對(duì)硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題,提出對(duì)循環(huán)水場(chǎng)風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器以及冷卻系統(tǒng)采用噴霧冷卻塔代替填料冷卻塔并加裝擋風(fēng)隔板的改造方案。改造方案實(shí)施后,取得了節(jié)能降耗、平穩(wěn)生產(chǎn)的效果,獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,并為北方化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及改造提供有益的參考。關(guān)鍵詞硝酸循環(huán)水改造中圖分類號(hào):T111.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-7779( 2015 )02-0055-03Sum- Up of Renovation of Circulating Water System for Nitric Acid UnitShi Qifeng, Zhen Yanming, Zhang Baiqiu( Nylon Factory of PetroChina Liaoyang Petrochemical Company Laoning Liaoyang 111003 )Abstract In connection with problems in actual operation of circulating water system for nitricacid unit, a revamping scheme is proposed, viz., using frequency changer for cireulation water blowermotor, replacing packed cooling tower with spray cooling tower in cooling system and adding windshieldpartition. After implementation of the revamping scheme, energy saving and stable production effectsare obtained, achieving remarkable economic benefits, and providing beneficial references for designand renovation of circulating water system for chemical enterprises in northern area.Keywords nitrie acid circulating water renovation中國(guó)石油遼陽(yáng)石化分公司尼龍廠硝酸裝置該風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題。循環(huán)水系統(tǒng)于2004年11月投運(yùn)，固定保有水量( 1 )容易造成生產(chǎn)波動(dòng)2000 m3，最大循環(huán)水量6000 m'/h,污水處理量在正常生產(chǎn)時(shí),循環(huán)水出口溫度要求控制在8m'/h。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)有1座循環(huán)冷卻水塔、15~32 C。由于該裝置地處北方,所處環(huán)境存在1臺(tái)晾水塔風(fēng)機(jī)、3臺(tái)循環(huán)水泵和1臺(tái)水過(guò)濾器,主晝夜溫差大、四季溫度變化明顯的特點(diǎn),所以環(huán)境要向稀硝酸、濃硝酸及儲(chǔ)運(yùn)裝置提供循環(huán)冷卻水。溫度變化對(duì)循環(huán)水溫度的影響很大。在冬季或夜循環(huán)水系統(tǒng)自投用以來(lái),存在許多問(wèn)題,且造成了間環(huán)境溫度較低時(shí),循環(huán)水溫度過(guò)低不能滿足生巨大的能源浪費(fèi),制約了硝酸裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。產(chǎn)要求,由于無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的快速調(diào)節(jié),只能由現(xiàn)場(chǎng)操作人員通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)1存在的問(wèn)題水回水旁通蝶閥開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)循環(huán)水出口溫度,既1.1 循環(huán)水場(chǎng)風(fēng)機(jī)費(fèi)力又無(wú)法進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié),導(dǎo)致稀硝酸裝置常因在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，循環(huán)水場(chǎng)風(fēng)機(jī)葉輪高速循環(huán)水溫度變化而出現(xiàn)生產(chǎn)波動(dòng),甚至停車。旋轉(zhuǎn)以提高塔內(nèi)通風(fēng)量,從而達(dá)到降低水溫的(2)浪費(fèi)大量電能目的。原始設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)為YB135LS-4W,風(fēng)機(jī)是循環(huán)水系統(tǒng)主要耗電設(shè)備之- -。在生功率200 kW ,額定電壓380 V,額定電流381.2 A,產(chǎn)過(guò)程中，為了保持硝酸裝置穩(wěn)定運(yùn)行，循環(huán)水溫轉(zhuǎn)速1 480 r/min,采用正反轉(zhuǎn)全壓?jiǎn)?dòng)控制方式。度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。原設(shè)計(jì)的56化肥工業(yè)第42卷第2期風(fēng)機(jī)只能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)環(huán)境接觸器來(lái)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,并采用控制室DCS控溫度較低時(shí),循環(huán)水溫度無(wú)需風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)就可制,調(diào)速方式為控制室手動(dòng)調(diào)速,控制室操作人員滿足生產(chǎn)要求,但由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)法調(diào)整,造成電可根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,能的大量浪費(fèi)。從而保證循環(huán)水出口溫度平穩(wěn)。此種控制方式快(3)使用壽命短捷方便、調(diào)節(jié)精細(xì)度高，徹底解決了由于循環(huán)水溫冷卻塔風(fēng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)電流接近3000 A,不僅度波動(dòng)引起生產(chǎn)波動(dòng)的問(wèn)題,為硝酸裝置平穩(wěn)運(yùn)造成低壓電氣系統(tǒng)波動(dòng),而且對(duì)電網(wǎng)容量要求過(guò)行提供了有力保障。高，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和振動(dòng)對(duì)機(jī)械和電氣設(shè)(2 )從理論上講,風(fēng)機(jī)負(fù)載特性屬于二次方備的沖擊損傷極為嚴(yán)重，造成電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸轉(zhuǎn)矩負(fù)載,即:器等設(shè)備維修頻繁,維修費(fèi)用高。Q'/Q=N'/N(1 )1.2循環(huán)水 場(chǎng)冷卻塔H'/H=( N'/N)2(2 )該裝置初始設(shè)計(jì)采用填料冷卻塔。吸水池中P'/P=( N'/N)(3)的循環(huán)水經(jīng)循環(huán)水泵加壓后送往循環(huán)冷卻水管:式中:Q,Q'一-風(fēng)機(jī)風(fēng)量,m2/s;網(wǎng)，供各生產(chǎn)裝置的換熱器使用;換熱后的循環(huán)水N,N'-風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn) 速,r/ min;并入回水管網(wǎng),靠余壓進(jìn)人涼水塔的配水管,然后P,P'-風(fēng)機(jī)功率, kW;均勻噴灑在淋水填料.上形成均勻的小水膜并與向H,H'- - 風(fēng)機(jī)壓力, Pa。上流動(dòng)的空氣接觸換熱,冷卻后的循環(huán)水落入集風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)機(jī)壓力與水池內(nèi),供繼續(xù)循環(huán)使用。轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，主要發(fā)現(xiàn)以下不足:①夏當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降為原來(lái)的一-半時(shí),風(fēng)機(jī)風(fēng)量、壓力季高溫期間,冷卻塔冷卻能力明顯不足,造成進(jìn)、和功率分別為原來(lái)的1/2,1/4和1/8,通過(guò)降低出口冷卻水溫差小，冷卻水溫度無(wú)法滿足生產(chǎn)要轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié)流量可使風(fēng)機(jī)功率大幅下降。由求，從而造成生產(chǎn)波動(dòng);②運(yùn)行- - 段時(shí)間后，填料此可知,在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)外界環(huán)境溫度調(diào)整風(fēng)冷卻塔極易出現(xiàn)填料變形、堵塞和垮塌,填料碎片機(jī)轉(zhuǎn)速可節(jié)省大量電能。改造前、后風(fēng)機(jī)變頻開(kāi)進(jìn)入系統(tǒng)中引起布水不均,冷卻效果逐漸下降,造度(改造前無(wú)變頻，相當(dāng)于開(kāi)度100%)監(jiān)測(cè)記錄成設(shè)備損壞，甚至無(wú)法運(yùn)行;③底部?jī)蓚?cè)風(fēng)道相見(jiàn)表1。通,塔內(nèi)風(fēng)的流動(dòng)受過(guò)堂風(fēng)影響嚴(yán)重,造成塔內(nèi)風(fēng)從表1可看出,在改造后的正常生產(chǎn)期間,冬量減少、冷卻效果下降、循環(huán)水向外灑落。季風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速的40%左右、春秋季維持在額定轉(zhuǎn)速的60%左右、夏季維持在額定轉(zhuǎn)2改進(jìn)措施速的90%左右就可滿足生產(chǎn)要求，與改造前相2.1循環(huán)水場(chǎng)風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器比，節(jié)省了大量的電能。( 1 )采用型號(hào)為ACS800-0KM變頻器取代原(3)采用變頻器后,利用變頻器的軟起動(dòng)/軟表1改造前、后風(fēng)機(jī)變 頻開(kāi)度監(jiān)測(cè)記錄/%頁(yè)目1月2月3月4月5月至8月9月10月11月12月改造前( 2006年)100改造后( 2007年)305(657556C10停止功能替換原全壓?jiǎn)?dòng)和慣性停機(jī),并設(shè)定最安裝在塔內(nèi)的若干高效低壓離心霧化裝置(工作佳加速和減速時(shí)間,大大降低了啟動(dòng)電流并減輕壓力僅為0.035 MPa )形成高速離心運(yùn)動(dòng),將循環(huán)機(jī)械沖擊給設(shè)備帶來(lái)的損傷，延長(zhǎng)了電機(jī)、減速水噴射至2~3 m的高度形成0.5~1.0 mm的微機(jī)、聯(lián)軸器等設(shè)備的使用壽命。小水滴,在風(fēng)機(jī)的作用下,形成霧化狀態(tài),使循環(huán)2.2噴霧冷卻塔替代填料冷卻塔并加裝擋風(fēng)水霧浮在冷卻塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換，從而獲得2015年4月石奇峰等:硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)改造總結(jié)57風(fēng)道20 kW電機(jī)，風(fēng)機(jī)200 kW電機(jī)風(fēng)機(jī)噴頭、f收水器布水管道AMMMAMMMA填料.霧化裝置而水符道過(guò)常國(guó)過(guò)堂比、1, 后加裝Mi擋風(fēng)腿板E米水泄三上水管I 朱水池三|上水管U改造前的哨料冷卻蟒改造后的噴霧冷卻塔圖1冷卻塔改造前、后的結(jié)構(gòu)對(duì)比由圖1可看出:在噴霧冷卻塔中,布水管道位冷卻塔內(nèi)部填料全部去除，整塔幾乎成為-一個(gè)于進(jìn)風(fēng)道的上方,其霧化裝置均勻地安裝在布水“空塔”,極大地減小了塔內(nèi)系統(tǒng)阻力,大大增加管上，其霧化空間為填料冷卻塔的填料所在位置，了塔內(nèi)的風(fēng)量;相對(duì)于填料冷卻塔,其氣水比大大出霧化裝置的水向上噴射;而在填料冷卻塔中,出提高;且塔內(nèi)填料去除后,因填料堵塞、垮塌而使:布水管的水向下噴射,下部布設(shè)填料,除風(fēng)道中間填料碎片進(jìn)人工藝設(shè)備所造成的設(shè)備損壞等諸多加裝擋風(fēng)隔板外，其他如塔體、風(fēng)筒、風(fēng)機(jī)、水池弊端得到根除。在噴霧冷卻塔中，循環(huán)水通過(guò)離等,2種結(jié)構(gòu)的冷卻塔均相同。噴霧冷卻塔內(nèi)幾心霧化裝置在塔體內(nèi)形成懸浮狀的水霧與冷空氣乎是一個(gè)“空塔”,布水系統(tǒng)與低壓離心霧化裝置進(jìn)行熱交換,兩者的接觸比表面積比水被填料分散構(gòu)成一組整體的冷卻元件,水從塔的進(jìn)風(fēng)道處向而成的膜狀表面積增大5% ~ 10%。噴霧冷卻塔上噴射。根據(jù)塔體結(jié)構(gòu)，在噴霧冷卻塔內(nèi)布置相布水采取上噴方式,噴射空間保持在2~3 m,循環(huán)應(yīng)的收水器,以防飄水,整塔結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。，水與冷空氣在塔內(nèi)形成順流和逆流2個(gè)換熱冷卻冷卻塔的冷卻效果取決于冷空氣量與冷卻水過(guò)程;同時(shí),水霧在下降過(guò)程中遇到上升的空氣流，量的比值(氣水比)、塔內(nèi)冷卻空氣與冷卻水接觸減緩了水霧的下降速度，從而延長(zhǎng)了熱交換時(shí)間。的比表面積以及冷卻時(shí)間。噴霧冷卻塔采用風(fēng)機(jī)綜上所述,在噴霧冷卻塔中,決定冷卻效果的3個(gè)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)，并在中間加裝擋風(fēng)隔板,避免過(guò)堂要素均得到極大改善,使冷卻效果得到極大提高。風(fēng)對(duì)塔內(nèi)風(fēng)流動(dòng)的影響和產(chǎn)生大量飄水;將填料改造前、后循環(huán)水場(chǎng)出入口平均溫差見(jiàn)表2。表2改造前 、后循環(huán)水場(chǎng)出入口平均溫差/C項(xiàng)目08-0808-0908-1008-1108-1208-1308-1408-1508-1608-17改造前(2013年).3.64.04.95.65.4 .5.25.15.8改造后( 2012年)6.56.26.76.36.05.77.06.8由表2可見(jiàn)，高溫期間,改造后循環(huán)水出入口4月、9月和10月的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的溫差平均增大了1.4 C以上，保證了循環(huán)水的冷60%,5月至8月的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的90%。卻效果,確保了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。改造后,風(fēng)機(jī)年運(yùn)行時(shí)間按330 d計(jì),按風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速將全年分為3個(gè)階段,每個(gè)階段110 d;P'為3經(jīng)濟(jì)效益1月,2月,11月和12月的功率,P2'為3,4,9,10月( 1 )直接經(jīng)濟(jì)效益的功率,P}’為5月至8月的功率。由式( 3 )可知，風(fēng)機(jī)變頻改造后,正常生產(chǎn)時(shí)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為變頻改造后的功率分別為PI'=12.8 kW,P2'=2015年4月丁杰:合 成氨尾氣綜合利用新途徑59液化所需冷量由氮?dú)鈮嚎s機(jī)對(duì)N2加壓后節(jié)流膨征地費(fèi)用的情況下，依托現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)裝置,考脹所提供。慮主裝置的設(shè)備、輔助設(shè)施、管道購(gòu)置費(fèi)和安裝( 4 )貯存及外輸費(fèi),共約5000萬(wàn)元。經(jīng)低溫精餾制得的LNG產(chǎn)品送人貯槽儲(chǔ)存，3.4經(jīng)濟(jì)效益分析(以貴州市場(chǎng)價(jià)位作為測(cè)算再經(jīng)槽車外運(yùn)銷售。依據(jù))以年產(chǎn)LNG5 000t、氬氣4500 t、裝置投資3工程概算約5 000萬(wàn)元計(jì),生產(chǎn)LNG的成本核算見(jiàn)表2。3.1概況表2 生產(chǎn)噸LNG產(chǎn)品的成本核算貴州開(kāi)磷合成氨有限責(zé)任公司目前有1套項(xiàng)目消耗量成本/元年成本/萬(wàn)元300 kt/a合成氨生產(chǎn)裝置，于2010年1月投人運(yùn)電4 500 kW2 7001 350行。該裝置年可回收弛放氣和放空氣生產(chǎn)LNG脫鹽水2110產(chǎn)品(含CH,體積分?jǐn)?shù)≥99.7% )約5 000 t,產(chǎn)品循環(huán)水640t20160符合《液化天然氣的一般特性》( GB/T 19204-維修費(fèi)用00502003 )要求;可年產(chǎn)氬氣約4 500 t(含Ar體積分人工費(fèi)用.200數(shù)≥99.99% );副產(chǎn)的氮?dú)浠旌蠚夥祷睾铣砂闭叟f費(fèi)667333裝置作為原料氣。其他費(fèi)用1003.2公用工程條件由表2可知,年產(chǎn)5000tLNG產(chǎn)品的成本費(fèi)公用工程(水、電、氣等)可依托該合成氨裝約為2 198萬(wàn)元。如果1 t LNG售價(jià)為5 500元,置現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行建設(shè),公用工程條件見(jiàn)表1。年銷售收入約為2 750萬(wàn)元;1 t氬氣售價(jià)900元，表1公用工程 條件年銷售收入約為405萬(wàn)元;年銷售總收入約為規(guī)格3 155萬(wàn)元。則年利潤(rùn)約為957萬(wàn)元,5.2年即380 V/10 kV .2 550 kW可收回投資。0.4 MPa(表壓),32 C400 t/h0.4 MPa(表壓),常溫2V/h4結(jié)語(yǔ)儀表空氣無(wú)塵,無(wú)油.露點(diǎn)< -40 C,100 m'/h(標(biāo)態(tài))壓力>0.5 MPa .綜上所述,弛放氣和放空氣資源循環(huán)利用項(xiàng)壓力>0.4 MPa,目不僅投資少、收益高、投資回報(bào)期短,且符合國(guó)N2體積分?jǐn)?shù)>99.9%200m2/h(標(biāo)態(tài))家節(jié)能減排的政策方向。利用弛放氣和放空氣生注:1 )用作補(bǔ)充膨脹機(jī)密封氣。產(chǎn)LNG是弛放氣和放空氣綜合利用的新途徑,現(xiàn)3.3投資 估算實(shí)可行,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在未考慮甲烷化工藝工程以外的輔助設(shè)施和(收到修改稿日期2015-02-04 )(上接第57頁(yè))耗,減少設(shè)備維修費(fèi)用，減少裝置波動(dòng)及非計(jì)劃W'+W2'+ W;'=P1'.1 +P2'. 12 +P3'.13=停車。532752(kW●h);按電價(jià)0.54元/(kW●h)計(jì),則年電費(fèi)為28.8萬(wàn)元。變頻改造前，風(fēng)機(jī)運(yùn)行功率P=200 kW,年運(yùn)行耗電W=P. t=實(shí)踐證明,循環(huán)水風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器以及1 584 000( kW●h),則年電費(fèi)為85.5萬(wàn)元。由填料冷卻塔改用噴霧冷卻塔,達(dá)到了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)此可見(jiàn)，變頻改造后,每年可節(jié)約電費(fèi)56.7萬(wàn)元。定操作方便快捷、節(jié)約能源的目的,此改造效果( 2 )間接經(jīng)濟(jì)效益對(duì)晝夜溫差大、四季環(huán)境溫度變化明顯的北方地改造后,可保證循環(huán)水系統(tǒng)低故障率運(yùn)行,循區(qū)尤為顯著,可為北方化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)