石油化工循环水系统漂水问题安全性评价

张传三

【摘  要】目前企业机械设备冷却塔，存在问题，尤其是循环水冷却塔漂水现象严重，经过对公司现场结构情况观察检测，并对其进行分析，根据实际参数运行情况，找到问题存在原因，对冷却塔内部机构，改善循环水喷淋高度和对收水器收水情况进行优化调整，在現有循环水冷却塔设备上，对其进行改造并进行相应的安全评价。

【关键词】机械设备;通风;漂水;改造;冷却塔

机械通风冷却塔按风机安装位置不同可分为机械鼓风式和抽风式塔，抽风式塔的风机安装在冷却塔顶部，这种塔的优点是适用于循环水量小，布局紧凑，湿空气回流小，初期投资小，建设工期短，降温效率高[1]。出水干球温度比空气湿球温度差小（t2-τ）在3-5℃，自然通风风筒凉水温差一般>5℃。

但在实际的运行中，会有存在冷却塔出现较为严重的漂水问题。严重的漂水现象会造成塔的下风向地面积水，给风机基础形成积垢，现场钢结构内件腐蚀非常严重，塔内检修通道、爬梯腐蚀掉落，同时由于循环水含盐量较高，使用药剂等原因漂水水滴中夹杂的杂质落到附着物表面形成难以清除的钙垢和盐析。

1.冷却塔运行简述

我公司化工装置配套投用循环冷却塔一套，其循环水量为6000m3/h，2004年扩能改造增加循环水量3000m3/h，系统投用后长期存在漂水现象，并且出现了下风向积水情况，即时在无风无雨情况下积水位置距离水站5-10米，后期针对填料、收水器进行了一次更换，无明显好转。在风机正常运行状态下，风筒内壁有明显水珠、水线上漂现象。

1.1   冷却塔运行情况分析

1.1.1 4#冷却塔配置简介

循环水量为8000m3/h，单塔设计负荷为2000m3/h。外形尺寸为18×16m*2台。塔体设计为框架钢结构机械通风抽风式冷却塔。

循环水泵型号为20SH-91A，单泵水量Q=210m3/h，扬程H=52m，4开1备运行模式风机型号为LF856II型，设计风量为2760000m3/h。标配2台风机，根据气温调节开停。

1.12 冷却塔正常运行情况

系统长期满负荷运行，夏季空气极端温度，干球温度 θ1=31.9℃、湿球温度θ2=29.2℃  大气压力：P=101.4Kpa。选取本年度最热的一段时间作为样本，且湿度最高，根据表格数据对其进行统计分析，冷却塔运行温湿度对比，从图中可以看出，用于换热的冷却塔上回水温差在8℃左右，冷却幅度最高可达11℃，降温效率η为69.8%。通过GB标准核对，凉水塔本体设计可符合标准要求，理论计算符合，实际监测数据计算得到漂水率约为0.06%，对于标准中0.005%其结果超出12倍。

而根据通风设计风量按照2754300m3/h，风筒直径为9m。风筒后风速为13.6m/s，计算得出进入填料单位面积风速为2.7m/s，计算可得负荷情况设计符合要求。

2.冷却塔改造方案

2.1   冷却塔运行情况

根据现场勘测冷却塔的外部内部结构，及运行情况，塔体内部结构收水器型号选型情况，加上收水器间距大，选取间距喷头距离小，在进风风速偏高情况下，收水器效果明显不好，收水效果下降，此收水器没有起到良好收水效果。

此塔内结构的不合理性，也是影响结果的很重要的因素之一，塔内喷头与收水器喷头距离不够，喷头直径分布在管上，其分布处主管支管材质都为玻璃钢管道，收水器支架在管道上边距，造成收水器与喷头距离之间距离短，这是其直接原因。

发现以上漂水问题，对收水器与喷头间距过小问题，根据测量情况，提出下降喷头、太高收水器、同时采用多波功能收水器对漂水问题进行综合改善。

2.2 具体实施方案

2.2.1 上移收水器支架

抬高收水器200mm，根据现场情况，在分布管上方增设支架，采取螺栓连接和机械加固方法，支架材质采用轻型加固型合金钢，延管道上方进行支撑，从而防止因增加支撑物而影响塔体负荷和过流风量，抬高200mm后实现收水器与喷头距离达到600mm以保证上升水汽有充分的撞击空间，有助于收水器凝结成水汽水滴。

2.2.2  喷头下移

根据现场勘测喷头距离填料距离1000mm，通过运行情况，对其喷洒过程进行分析，填料距离大，在水滴下降过程中，收拢情况很明显，填料的水洒面积过大其落入其中会影响水汽的换热，缩小填料情况，从而缩小水汽的换热面积。

根据配管情况，把分配管的喷头通过管道增长210mm的距离，将喷淋喷头距离改为700mm，短管采用管箍、螺纹对其紧固。

2.2.3 改良选型

本次拟选用的收水器型号为MWDP型多波双功能收水器，MWDP型收水器片材含橡塑组份，比普通PVC收水器使用年限长4～5倍。片材厚度大于等于0.7±0.05mm，收水器支撑单点强度大于等于60kg/cm2，片型号选择为正弦波型号。

2.3   改造后效果分析

2.3.1改造效果图及运行分析

经过改造后的效果图如下：

经过以上改造后，通过一定时间的运行漂水现象得到了明显的改善，由于装置的改造调整使上回水温差得到了改善，平均温差提高了1.5℃，这样工艺换热器的降温情况得到好的运行，换温效果更加良好，工艺负荷生产情况增加1.5%，生产稳定。

2.3.2改造前后对比分析

根据改造前后的温度差及补水量进行对比分析后可以看出，上水、回水温差提高后的理论值比改造前提高了15m3/h主要，但改造后补水量得到了明显降低，效率得到了较大提高。

3.改造情况及效益分析

3.1   收水器改造投资

按单塔循环水量为3000吨/h的冷却塔计算，收水器量为288平米/塔（16×18米）。具体投资计算如下收水器改造费用共计总投资14.1万元，折合单位面积收水器价格为244.79元/m2。

3.2  收水器改造前后运行情况统计：

3.2.1收水器改造前运行情况（以循环量9000m3/h冷却塔计）

循环水上回水温差△T=7℃左右，理論补水量为110m3/h，实际由于漂水的原因补水量为150m3/h，同时循环水药剂使用量为150kg/d，折算循环水运行费用为0.22元/h（包括补水、电费、药剂使用）。

3.2.1收水器改造后运行情况

循环水上回水温差△T=8℃左右，温差的提高给工艺装置换热器带来良好降温效果和运行条件，使工艺生产车间的运行负荷提高了1.6%。

理论补水量为125m3/h，实际由于漂水的原因补水量为133m3/h，同时循环水药剂使用量为130kg/d，折算循环水运行费用为0.16元/h（包括补水、电费、药剂使用）。

3.3收水器改造的效益分析.

结合以上运行情况分析，结合改造费用的统计效益分析如下：补水费用按2.1元/m3、药剂费用按16元/kg计算节水、节药费用：（150-133）*2.2 +（150-130）*16 =357.4元/h=313.08万元/年

工艺装置负荷提高增加收益为1.5%折合费用为150万/年。

合计增加效益费用为150+313.08=463.08万元/年。从以上数据可以得出，企业直接间接效益都得到了提高，从而为企业未来发展奠定了好的基础。

4.结论

循环冷却塔漂水问题分析及改造，本次改造成功，达到了积极良好的效果，为公司节水创造性、实用性设计奠定了好的基础，实现效果设备，防腐等效果明显改善，尤其对目前化工企业环境污染问题起到了好的作用，节水效率大大提高。同时也为企业间接带来了好的效益。

参考文献：

[1]赵昆.火力发电厂循环水泵变频改造节能探究[J].科技风，2020（05）：198.

（作者单位：山东天弘化学有限公司）