夏季循环冷却水温过高原因分析

崔 浩，李 耀

（天津大沽化工股份有限公司，天津，300455）

天津大沽化工股份有限公司临港工厂循环水装置采用敞开式循环冷却工艺，冷却水与工艺介质经过换热器进行热量交换后，工艺物料放出热量温度下降，循环水吸收热量后温度升高，靠余压自行上塔，经过冷却塔冷却后水温下降，然后经过循环水泵加压后送到工艺装置进行换热，实现冷却水的循环利用。循环水的冷却主要是在冷却塔内完成，升温后的循环水进入冷却塔，通过分水系统，将水均匀地分布在填料上，在填料表面形成一层水膜，与自下而上的气流逆向接触，通过蒸发散热和接触散热2 个过程得以冷却。

1 循环水运行情况说明

1.1 循环水配置介绍

该套循环水装置主要作用是为50 万t/aSM 装置冷却降温；循环水的设计进出水温度分别为32 ℃和42 ℃，共有2 间循环水塔；因为装置所处地理位置原因，夏季温度外界温度最高可达36 ℃，6 月至8 月平均温度约为34 ℃，循环水温度受环境温度影响导致出水温度过高，因为循环水塔等原因不能有效降温，直接影响了SM 装置的生产负荷，更重要的是循环水温度过高会造成大量挥发，增加了运行成本。

该套装置自2008 年12 月投用，2017 年5 月进行大修，更换淋水填料、配水喷头、收水器、塔内配水管等部件。

1.2 循环水运行数据

2015 年夏季每月对装置的数据进行整理，从每月中随机抽取了1 组进回水的温度，并对比温差，循环水装置运行数据见表1。

表1 循环水温度及温差表℃

该套循环水装置提供的性能保障值为上水温度小于等于32 ℃，回水温度为42 ℃，温度差为10 ℃。计算上表夏季平均出水温度值为46.21 ℃，已超过设计值10%；夏季生产过程中，环境温度在2015 年7 月31 日时出现最高值，进塔温度为49.48 ℃，出塔温度达到35.66 ℃，进出水的温度均过高。

2 循环水温差过大原因分析及整改办法

2.1 填料及配水系统

经过对现场进行检查，发现配水喷头大量脱落，使得分水不均匀，造成凉水塔偏流，同时填料因为回水冲击破损。于2017 年5 月对该套凉水塔填料及配水系统进行大修，全部更换为新填料。更换后循环水温差见表2。

表2 循环水温差表℃

由表2 可以看出进出水温度降低，温度由原来的平均46.21 ℃，下降到现在的41.26 ℃。

更换填料及配水系统可以起到降低循环水温差的效果。

2.2 循环水泵

循环水泵额定流量为4 000 m3/h，通过超声波流量计测量，瞬时流量值仅为2 653 m3/h。检查叶轮时发现叶轮气蚀较为严重，部分薄弱位置已经被击穿，直接影响了供水流量。2016 年6 月4 日更换水泵叶轮，更换后对循环水温度重新进行监测，水泵流量与温差关系表见表3。

表3 水泵流量与温差关系表

通过更换叶轮流量较之前有了较大的提高，但是温差仍然没有太大的变化，可以判断，该套装置中，水泵的气蚀情况对温差影响不是很大。

2.3 换热器

循环水的水质直接决定了换热器结垢或腐蚀的程度，2015 年部分水质分析数据表见表4。

因为水中钙含量稍微偏高，水质整体倾向于结垢；结合2017 年5 月大修时对换热器的检查结果，发现整体结垢比较严重，影响了换热效果。因水质原因，操作方法需要根据分析数据调整药剂的投入量，并且及时通过排水、补水等措施降低水中过多的钙镁离子。

表4 水质分件数据表

3 循环水温差过大的潜在危害

3.1 运行成本

该套循环水系统2015 年平均补水量为134.14 m3/h，2016 年平均补水量为155.04 m3/h，2017 年平均补水量为117.87 m3/h，自2017 年5 月更换填料后，补水量同比明显下降，SM 装置循环水补水量对比趋势图见图1。

图1 SM装置循环水补水量对比趋势图

自2017 年5 月更换填料后，补水量比同期有明显下降，而且平均水量比2016 年下降了23.98%，年可节省补水近30 万t，经济效益可达256 万元。循环水温差过大导致的挥发量剧增，对经济的影响也是很巨大的。

3.2 换热器结垢

循环冷却水中的碳酸钙、碳酸镁等硬度盐类，其溶解度都是随着温度的升高而减小，因此水温越高越易析出，同时分子活动也随温度的上升越加活泼，水垢的附着速度也越高。换热器发生污堵会导致恶性循环，使温差更加变大，而温度上升后结垢现象更加明显，生产装置负荷的调整也会受到更大的影响。

2017 年5 月的检修时发现各别换热器结垢严重，进行水垢清理后，进出水温差有所下降，随机抽取4 个时间点进行对比，温差对比见图2。

图2 某换热器温差对比图

由原来的22.97 ℃下降至目前的16.31 ℃，平均温差下降了6.66 ℃，换热效果达到预期效果，同时进出水温度也有所下降，效果比较理想。

4 结语

（1）结合工艺参数、设备运行状态，定期对填料、水泵和风机进行检查和监测；

（2）通过技术改造增加监测换热器，定期监测是否存在结垢或腐蚀情况；

（3）强化操作，参考分析数据及时控制药剂的加入量。

采取以上措施，及时发现填料老化对凉水塔的影响，并且可在发现风机、水泵等设备的异常情况发生时，采取相应手段，降低运行的风险；保证运行安全的同时，降低运行成本，为生产装置区的稳定运行提供良好的后勤保障。