循环水空冷消雾装置运行与管理

程义斌，张亚杰，张帅旗

（新疆心连心能源化工有限公司，新疆 昌吉832200）

1 引言

新疆心连心能源化工有限公司利用新疆冬季极寒天气的特点，对循环水装置进行改造，增加空冷消雾装置。通过循环水技术改造，在循环水装置节水、除雾方面取得了良好效果。

2 空冷消雾装置原理及技术特点

2.1 空冷装置概况

循环水空冷装置主要是由翅片列管式换热器与风机组成，每套空冷设计处理水量为5000m3/h，单个风机功率为37kW。循环水有11 套空冷装置，其中1#、2#、9#为空分循环水空冷，3#、4#、5#、6#为合成循环水空冷，7#、8#、10#、11#为尿素三胺循环水空冷。

2.2 技术原理

本项目消雾改造为在冬季环境温度低于-10℃时，将开式冷却水回水引入干冷散热器进行冷却，循环水回水与冷空气换热，循环水回水温度降低，减少循环水凉水塔蒸发量。在温度极低的情况下，循环水回水不需要上塔，直接回到凉水池，到达循环水消雾的目的，同时也减少了循环水补水量。

2.3 技术特点

2.3.1 产品型式及特点

特点：①散热器立式布置塔两侧，进风阻力小；②塔内大静压空间使进风均匀性好，提高整体换热性能；③散热器和风机检修互不影响，散热器清洗、检修方便，便于维护，性能长期保持；④所有配水管道和阀门布置于塔内，无明露管道，整体美观。

垂直布置的优势：①更简洁的散热器支撑；②地上管道放置在地面附近；③因为低位支撑，散热器布置在两侧，更容易维修；④更适合场地紧张的地方，相对水平布置形式节省占地；⑤各风机单元可独立实现充排水，而不影响其他单元的运行，特别适用于防冻保护控制；⑥垂直布置具有相对较高的塔高，具有一定的自然通风能力，相对水平布置通风能力更强

2.3.2 管型选用及特点

空冷散热器采用新疆心连心能源化工有限公司针对循环水冷却系统专门开发的6 排φ25mm 不锈钢基管整体套铝制板片散热器，换热器基管材质为316L。

①采用改良的桥式开缝翅片结构，增强扰流，空气侧传热性能优异。②管排布置、开缝形式及排布都经过优化选择，提高传热性能的同时，最大程度控制风阻。③采用硬铝冲压制作整体板翅片，能够经受清洗水的冲击并引导清洗水经过翅片，增强清洗效果。 ④胀管自锁结构，消除间隙热阻并有效增加管束整体机械强度，延长使用寿命。⑤整体套片胀接，冷作硬化，强度好，承压高，水侧承压达8MPa 以上。

3 空冷塔运行控制方案

夏季和冬季两种运行控制模式，根据环境温度检测自动切换，环境温度低于2℃转入冬季运行模式，环境温度高于5℃转入夏季运行模式。

①夏季运行模式以总回水管温度检测进行控制：所有风机同起同落变频调节控制水温。②冬季运行模式以防冻保护为主，根据区域回水母管和单元出水母管温度检测进行控制，分为三级防冻保护控制（即使在手动操作模式下，也具备自动保护功能）：第一级：根据总回水出水温度检测，各单元风机变频调节以目标设定值控制水温。第二级：根据单元出水温度检测，如单元出水温度低于20℃（可设定），关停该单元风机，当该单元出水温度高于32℃时，重新开启该风机单元。第三级：根据冷却区域出水温度检测，如区域出水温度低于15℃（可设定），关停该区域所有风机，并报警，延时自动泄水保护。

4 空冷塔正常投运步骤

每套空冷装置分为两组，一组布置在北侧，另一组布置在南侧。空冷投运时两组先后投运，避免多组空冷同时造成循环水系统上水压力波动，影响生产系统正常运行。空冷正常投运步骤具体如下：①先打开一组空冷上水阀门（全开），打开对应的换热器各排气阀进行排气，空气排净后关闭排气阀。②打开对应的一组空冷上塔阀门，同时缓慢关闭循环水回水总管上塔阀门（关一半即可），调整前后循环水上回水压力不得超过0.10MPa。③打开另一组空冷上水阀门（全开），打开对应的换热器各排气阀进行排气，空气排净后关闭排气阀。④打开对应的另一组空冷上塔阀门，同时缓慢关闭循环水回水总管上塔阀门（全关），调整前后循环水上回水压力不得超过0.10MPa。⑤调整各空冷上塔阀门，确保各空冷过水量均匀，并将循环水上回水总管压力恢复到调整前状态。

5 空冷不上塔调整方法

调整空冷不上塔时，一套空冷两组换热器先后调整，避免循环水系统上水压力波动，具体调整步骤如下：①关闭一组空冷上塔阀门（全关），同时开对应的空冷回水近路阀门，循环水上回水压力基本不变。②关闭另一组空冷上塔阀门（全关），同时开另一组对应的空冷回水近路阀门，循环水上回水压力基本不变。③全开循环水回水总管上塔导淋（ND200），微开空冷两组上塔阀门，微开循环水回水总管上塔阀门，循环水回水总管上塔导淋少量过水且不带压，避免上塔总管或凉水塔填料少量过水发生上冻[1]。④调整空冷各组上塔阀门或回水近路阀门，确保各空冷过水均匀，避免空冷流量、流速低而发生上冻。

6 空冷防冻措施

①每套空冷换热器过水量不得低于3000m3/h，避免空冷流量、流速过低发生上冻。②空冷上水温度不得低于15℃，避免空冷流量、流速过低发生上冻。③空冷回水上塔时，微开循环水回水总管上塔导淋，微开循环水回水总管上塔阀门，微开空冷回水近路阀门。④空冷回水不上塔时，全开循环水回水总管上塔导淋，微开循环水回水总管上塔阀门，微开空冷各组上塔阀门，循环水回水总管上塔导淋少量过水且不带压即可。⑤定期对空冷非上回水侧管箱下端进行测温并记录，温度不得低于10℃。⑥定期检查长流水防冻执行情况，若流水量过小或不过水，及时对微开的阀门进行调整到位。

7 空分停车空分空冷调整思路

①空分循环水系统上水温度低于20℃，空分循环水停运所有凉水塔风机，保证两台循环水泵运行，循环水流量在10000m3/h 左右。②空分循环水系统上水温度低于15℃，空分循环水空冷停止上塔，空冷回水直接回凉水池，保证两台循环水泵运行，循环水流量在10000m3/h 左右。③空分循环水系统上水温度低于10℃，停空分空冷所有风机。④空分循环水系统上水温度低于5℃，打开空分循环水回水总管近路，关闭空冷进回水阀门并排净空冷，空分循环水一台泵运行。

8 空冷消雾装置效益分析

8.1 经济效益

2018 年冬季，大气温度平均为-19℃。空分循环水补水量18611t（13.14t/h），置换量7788t（5.5t/h），计算蒸发量7.64t/h。合成循环水补水量49563t（35t/h），置换量7320t（5.17t/h），计算蒸发量29.5t/h；尿素循环水补水量58911t（41.6t/h），置换量6159t（4.35t/h），计算蒸发量37.25t/h。循环水整体补水量约90t/h，置换量15t/h，计算蒸发量75t/h。

在大气温度相差不大的条件下，投运空冷消雾装置，循环水装置整体补水量少199t/h，蒸发量少164t/h。每台空冷投运减少循环水补水量34t/h，每台空冷投运减少循环水蒸发量29.8t/h。

8.2 环境效益

控制循环水凉水塔散发的水雾能够有效减少雾霾的形成。据统计，2018 年以前的冬季，一个月内将近存在20 天降雪，周边道路受到影响。空冷消雾装置投运以来，循环水凉水塔蒸发的水雾明显减少，极寒天气凉水塔风机全停甚至回水不上塔，循环水凉水塔没有水雾，降雪天气明显减少，周边环境得到明显好转，环保管理工作得到外界一致好评。