炼厂循环水系统节能优化方案可行性研究

炼厂循环水系统节能优化方案可行性研究

发表时间：2020-08-12T10:00:05.457Z 来源：《电力设备》2020年第10期作者：宁美玲

[导读] 摘要：炼厂循环冷却水系统是一个特殊的生态环境，要确保循环冷却水系统运行良好。

（新疆中泰矿冶有限公司新疆阜康 831500）

摘要：炼厂循环冷却水系统是一个特殊的生态环境，要确保循环冷却水系统运行良好。本文阐述了节能对企业发展的重要性，对水动风机的原理进行了说明，分析了循环水量、回水压力和冷却水塔相关参数，经理论核算，明确了节能改造的可行性。能满足生产要求，且达到预期节能效果。

关键词：炼厂、循环水系统、节能优化、可行性

目前，我国能源利用效率比国际先进水平低10%左右，单位GDP能耗是世界平均水平的3倍左右。主要污染物排放量超过环境承载能力，土壤污染面积扩大，生态环境总体趋势恶化。经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，这种状况与生产企业生产结构不合理、增长方式粗放直接相关。

一.炼厂循环水系统概念及原理

国内炼厂循环冷却水系统配备的机械通风冷却塔，冷却塔风机通常由叶片、轮毂、减速装置、联轴器和驱动装置组成。循环水的冷却是由蒸发散热、接触散热和辐射散热共同作用，水与空气进行热交换从而降低水温。由于炼油企业连续生产的特点，炼厂循环水冷却塔风机需要常年运行，因此，电机驱动的冷却塔风机，用电量较大。水动风机可以回收利用循环水系统中富余的动能驱动水轮机转动来带动风叶轮转动，从而取代了电动机和减速器，实现冷却塔的节能。

二.炼厂节能优化可行性研究成功案列

北海炼化循环水场始建于2010年3月，2012年初投入运行，原设计规模Q=27000m3/h，分为炼油、化工两个独立系统，其中供常减压、焦化、催化、重整、加氢等炼油装置用循环水部分划分为I系统，设计规模Q=18000m3/h，有设计处理能力为4500m3/h机械抽风逆流式冷却塔4间；供聚丙烯、动力站、VPSA制氧、空压站、污水处理场等装置用循环水部分划分为II系统，设计规模Q=9000m3/h，有设计处理能力为4500m3/h冷却塔2间，2017年7月II系统新增4500m3/h冷却塔1间。循环水I系统原设置7台卧式双吸型离心循环水泵，其中流量为

4200m3/h、扬程为55m的700S-65B型水泵5台，流量2100m3/h、扬程为55m的500S-59TJ型水泵2台，每间冷却塔设置248×104m3/h风机1台。

三.循环水节能优化措施

工业循环冷却水系统是工业生产企业处理工艺装置热负荷不可或缺的重要公用工程装置，能源消耗可占企业总量的 10%---40%，常用的循环水系统为敞开式冷却水系统。

敞开式冷却水系统冷却水由循环泵送入系统中各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水本身温度升高，变成热水，此循环热水被送往冷却塔顶部，由布水管道喷淋到塔内填料上，空气则由塔底百页窗空隙中进入塔内，并被塔顶风叶或其它抽吸力抽吸上升，与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换，水滴和水膜则在下降过程中逐渐变冷，水的冷却过程是通过水滴或水膜的水－气界面间发生。热水与空气之间发生两种传热作用，一是蒸发传热，带走的热量约占传热量的 75%--80%，二是接触传热，带走显热约占总传热量的 20%--25%。为了加大接触的比表面积，一般是借助于填料的作用。根据空气进入塔内情况分为自然抽风和机械通风两大类，机械通风类均是在近塔项的风筒口设电动机械风机实现机械抽风工艺。保证系统处于合理经济的运行状态对于降低企业能源消耗、节能减排的意义重大。

敞开式冷却水系统冷却水由循环泵送入系统中各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水本身温度升高，变成热水，此循环热水被送往冷却塔顶部，由布水管道喷淋到塔内填料上，空气则由塔底百页窗空隙中进入塔内，并被塔顶风叶或其它抽吸力抽吸上升，与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换，水滴和水膜则在下降过程中逐渐变冷，水的冷却过程是通过水滴或水膜的水－气界面间发生。热水与空气之间发生两种传热作用，一是蒸发传热，带走的热量约占传热量的 75%--80%，二是接触传热，带走显热约占总传热量的 20%--25%。为了加大接触的比表面积，一般是借助于填料的作用。根据空气进入塔内情况分为自然抽风和机械通风两大类，机械通风类均是在近塔项的风筒口设电动机械风机实现机械抽风工艺。保证系统处于合理经济的运行状态对于降低企业能源消耗、节能减排的意义重大。

四.持续改进方法

中水回用到环水系统：污水深度处理回用装置投人运行，炼油开始逐步加大中水回用力度，各循环水场以中水替代了部分工业新水做补水使用，对炼厂节水有较大的贡献，但是中水的水质波动较大，波及到循环水系统，水质控制难提高。受上游污水的冲击性影响以及深度处理装置本身的一些不完善因素，提供的中水水质波动很大，当中水的COD、氨氮、浊度等指标较高时，对下游使用中水的循环水系统造成诸多不良影响，通常表现为异养菌超标，总铁含量偏高，生物粘泥增多，粘附速率和腐蚀速率偏大等等。这需要运用调度系统建立及时的沟通，在上游深度处理装置出现异常时应及时通知下游及时采取措施，减缓对循环水的冲击。同时，从水处理剂方面，需要考虑更新换代具有一定抗污染能力的新药剂。

五.循环水系统电石节电对策及建议

电石炉的大型化及密闭化，之所以要选择大型化及密闭化，是因为电石炉的热损失随电石炉的功率的2/3次方变化，所以大容量电石炉的热损失相比之下反而小，电石炉容量与热损失关系。提高电石炉的热效率，国外先进电石炉的热损失在10%左右，而国内14%～26%，热损失除了电石炉炉墙炉间的热损失在1%～1.5%外，主要是炉面热损失，取决于炉面温度，而影响炉面温度的最大因素是电极插入料面的深度，有效的解决方法就是提高炉料的比电阻使电极埋深。）余热回收。自电炉流出的约2000℃高温熔融电石，在出炉后的自然冷却过程中，要放出大量的热能（包括显热和相变热）。按计算这部分热能，铁合金及电石行业节能对策分析研究吨电石约700kWh，热损失是比较大的。回收固体显热困难较大，回收率也较低，但在因地制宜条件下，仍有一定的回收价值。炉气回收。

结语

通过改造后炼厂循环水工况达到了预期效果，能满足生产要求，且达到节能效果。（1）节能：风机驱动方式为水力，水轮机的工作动力来自循环水泵的富余扬程，不仅在工作时保证水轮机的技术参数，而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机相连并带动其转动，达到节能目的，由于取消了电机、传动轴、减速机，因而减少了日常的维护工作，并降低了运行成本。（2）可靠：冷却塔专用水轮机具有设计严谨、结构合理、转动平稳、维护及检修方便的特点，杜绝了漏电、漏油、电机及减速机损坏甚至烧毁的故障，为风机的安全连续工作提供了保障。(3)安全：可在爆炸危险环境工作。(4)环保：由于取消了电机、传动轴、减速机，因而降低了噪声、振动、飘水所带