催化循環(huán)水系統(tǒng)改造新技術(shù)應(yīng)用

劉恩睦 陳祥 張楠

摘要：揚(yáng)州石化積極響應(yīng)集團(tuán)公司打造樣板化循環(huán)水場的要求，通過技術(shù)調(diào)研、核算對(duì)比、方案優(yōu)化等完成催化循環(huán)水節(jié)能改造，降低投資的同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本文介紹改造過程中，新技術(shù)、新材料的創(chuàng)新探索，并對(duì)新循環(huán)水系統(tǒng)投用前后進(jìn)行改造效果對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：永磁變頻電機(jī);聚乙烯;淺層砂過濾器

揚(yáng)州石化原催化循環(huán)水場經(jīng)近20年的運(yùn)行鋼質(zhì)立柱腐蝕嚴(yán)重，且冷卻塔布置在裝置內(nèi)部，水霧擴(kuò)散加劇了裝置設(shè)備的腐蝕。目前處理能力僅達(dá)3000 m3/h，夏季回水溫度41.5℃，無法滿足生產(chǎn)的需要，為此進(jìn)行循環(huán)水集中節(jié)能改造。

1 技術(shù)方案優(yōu)化

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是指冷卻水循環(huán)運(yùn)行形成的獨(dú)立系統(tǒng)，即以水為冷卻介質(zhì)，通過機(jī)泵等輸送設(shè)備送至各工藝系統(tǒng)水冷器，吸收熱量，再經(jīng)冷卻塔等冷卻設(shè)施冷卻后循環(huán)使用。

1.1 單臺(tái)3000 m3/h冷卻塔立體布置

冷卻塔選用兩臺(tái)3000m3/h鋼筋混凝土支撐-鋼筋混凝土圍護(hù)結(jié)構(gòu)玻璃鋼冷卻塔。將冷卻塔、集水池及循環(huán)水泵組合，中間用鋼筋混凝土墻隔離，冷卻塔安裝在集水池上部，側(cè)下部布置水泵，三位一體，占地最少，新水池標(biāo)高不變，水泵效率最高。

1.2 永磁變頻電機(jī)的首次引進(jìn)

永磁變頻同步直驅(qū)系統(tǒng)是由永磁同步電機(jī)與變頻器相結(jié)合并實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞。圖1.2.1通過對(duì)永磁變頻同步電機(jī)與傳統(tǒng)異步電機(jī)在相同負(fù)載率下功率因數(shù)、效率對(duì)比，可以看出永磁變頻同步電機(jī)更加高效節(jié)能。

此次首次在行業(yè)內(nèi)使用永磁變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷卻塔風(fēng)機(jī)，電機(jī)與風(fēng)葉直連，提高效率，降低能耗。通過對(duì)比永磁變頻同步電機(jī)與傳統(tǒng)異步電機(jī)，永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)緊、體積小。投用后效率提高，維修率降低，變頻操作方便。

1.3 聚乙烯管定向拖拉施工首次應(yīng)用

循環(huán)水水管一般選擇螺旋焊接鋼管直埋敷設(shè)方式;我公司因地下水豐富，鋼管埋地容易腐蝕。經(jīng)調(diào)研決定采用PE大口徑DN1000mm管材。經(jīng)過對(duì)PE管定向拖拉與螺旋焊接鋼埋地兩種方案測(cè)算，如催化循環(huán)水改造給水、回水主管選用DN1000mm給水用聚乙烯管（PE管），采用定向鉆孔拖拉施工工藝，每米管道可節(jié)約近1125元，550米管道可節(jié)約61.8萬元。

1.4采用節(jié)能型旁濾設(shè)備。

循環(huán)水旁濾是去除循環(huán)水中濁度的主要設(shè)備，但普通的石英砂過濾器存在一定的局限性。淺層砂全自動(dòng)過濾系統(tǒng)具有體積小、節(jié)能、無跑砂、漏砂及板結(jié)現(xiàn)象，長期運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。兩者對(duì)比如表1.4.1所示。因此本次改造選用BMF-50×4全自動(dòng)淺層砂過濾器，處理量為200m3/h，同時(shí)采用自動(dòng)反沖洗控制，過濾器過濾水量大、過濾效果好。

1.5創(chuàng)新采用全自動(dòng)加藥、在線分析，實(shí)現(xiàn)無人值守

本次改造采用一臺(tái)二氧化氯自動(dòng)發(fā)生器、一臺(tái)在線加藥監(jiān)測(cè)裝置，控制聚合、催化兩套循環(huán)水系統(tǒng)的在線檢測(cè)和自動(dòng)加藥，實(shí)現(xiàn)不同加藥系統(tǒng)集成。系統(tǒng)采用智能型工業(yè)人機(jī)界面顯示器，觸摸屏，可以對(duì)電導(dǎo)、溫度、流量開關(guān)、pH、ORP、濁度、碳鋼和銅在線腐蝕速率、回水余氯、硬度、藥劑濃度進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)裝置（熒光示蹤儀）?？蛇x擇周期定時(shí)、連續(xù)參數(shù)測(cè)量控制、精確日期定時(shí)和單一或多件事件循環(huán)等在線控制方式，投加循環(huán)水藥劑。同時(shí)通過程序和在線分析自動(dòng)鎖定藥劑投加，確保加藥效果，大大降低藥劑費(fèi)用。實(shí)現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)、加藥和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，達(dá)到了抑制水垢、防腐、滅藻等目的，確保換熱設(shè)備的長期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，同時(shí)節(jié)省了人力，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2?實(shí)施效果

2019年10月10日催化新、舊循環(huán)水系統(tǒng)成功切換，經(jīng)過操作調(diào)整，系統(tǒng)壓力、溫度、流量都達(dá)到了預(yù)期值。投運(yùn)后，循環(huán)水溫度下降8℃，利于裝置散熱，提高裝置運(yùn)行質(zhì)態(tài)。

2.1循環(huán)水系統(tǒng)

2019年10月10日9：00催化切換循環(huán)水。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)散熱效果顯著。循環(huán)水出水溫度從32℃下降至24℃，循環(huán)水回水溫度從36℃下降至26℃左右。

2.2吸收穩(wěn)定干氣

循環(huán)水溫度下降后，吸收穩(wěn)定系統(tǒng)吸收溫度降低，提高了吸收效果。干氣中C3以上組分含量顯著下降，提高了干氣品質(zhì)，干氣產(chǎn)率因此下降100kg/h。

2.3氣壓機(jī)-汽輪機(jī)機(jī)組

循環(huán)水系統(tǒng)溫度降低，提高了吸收分離的效率，壓縮富氣量從11780Nm3/h下降至10800Nm3/h，降低了980Nm3/h。氣壓機(jī)-汽輪機(jī)機(jī)組負(fù)荷因此下降8.3%，汽輪機(jī)蒸汽用量從7.0t/h下降至6.4t/h，全年可節(jié)約蒸汽6720噸。

2.4 分餾系統(tǒng)

因循環(huán)水溫降低，分餾系統(tǒng)油氣分離冷卻效果變好，粗汽油產(chǎn)量提高，從6.8t/h上升至9.3t/h左右。

3 結(jié)論

催化循環(huán)水系統(tǒng)改造完成兩座3000m3冷卻塔的建設(shè)，創(chuàng)新采用立體布置、PE管道拖拉施工、永磁變頻電機(jī)。催化新循環(huán)水系統(tǒng)投用后，循環(huán)水溫度下降8℃，富氣量下降980Nm3/h，汽輪機(jī)負(fù)荷下降8.3%，蒸汽耗量下降0.6t/h，全年可節(jié)約蒸汽6720噸，達(dá)到節(jié)能效果，全面提升循環(huán)水運(yùn)行管理水平，為公司各裝置長周期運(yùn)行提供保障。