空分水循環系統改造

王文樂

（山東兗礦集團國際焦化有限公司，山東 兗州272100）

空分水循環系統改造

王文樂

（山東兗礦集團國際焦化有限公司，山東 兗州272100）

本文針對空分系統運行時暴露出的產氧量少，不能達到設計指標這一問題進行了分析，并對現有空分水循環系統進行改造，新上2臺BTL500-10/4T型閉式冷卻塔后，問題得到了解決。

空分；換熱；閉式冷卻塔

1 企業概況

國際焦化公司空分裝置型號為KDONAr-15000/19000/540，主要為轉化裝置提供高壓高純氧氣，為干熄焦裝置提供高純氮氣，以及為全廠各系統提供置換和保護用氮氣；裝置開車正常后，提供儀表空氣；除供應正常生產用氣外，本裝置還生產部分液體（液氧、液氬）副產品。

空分裝置投入運行后生產負荷達不到設計要求，2014年3月加工空氣量最大為52000Nm3/h，設計為80500Nm3/h，為設計負荷的64.6%。產氧量最高8300Nm3/h，正常在8000Nm3/h（含液氧），與設計13500Nm3/h產氧量相比差距較大。

我公司多次召開專題分析會，并且通過測試循環水用量，確認目前導致循環水溫度過高的原因：一是空分循環水涼水塔使用多年且設計處理水量偏小，不足以完全處理目前空分循環水；二是空分循環水整體熱負荷較高，導致水溫居高不下；2014年3月循環水測試數據如下：

名稱循環水水管周長（mm）循環水水管壁厚（mm）循環水流速（m/s）循環水流量循環水進水溫度（℃）循環水出水溫度（℃）E8001 862 6.3 0.9153 180.3 49 55 E8002 862 7.0 1.4362 270.12 49 59

兩臺換熱器用水約451m3/h，距離初步設計值308+290=598 m3/h，最大設計值800 m3/h差距較大。

2 投資必要性和經濟意義

空分系統目前循環水溫度高，設計指標≤32℃，目前2014年3月水溫為47℃左右，嚴重制約空分負荷提升。本套空分自2006年投產以來一直未達到設計負荷，前期因為甲醇負荷低，需氧量低，循環水制約問題未對系統運行造成影響。2013年以來，生產負荷逐漸提升，對氧的需求量越來越大，2013年經過對部分換熱器更換及系統調優，基本達到10000m3/h氧供應量。2014年要投用小粒焦造氣系統，氧氣供應缺口約3500m3/h，為徹底解決空分產氧量難題，我公司多次召開專題分析會，并且通過測試循環水用量，確認目前導致循環水溫度過高的原因一是空分循環水涼水塔使用多年且設計處理水量偏小，不足以完全處理目前空分循環水；二是空分循環水整體熱負荷較高，導致水溫居高不下。為改善空分循環水系統，將空壓機組級間冷卻器E8001、E8002由原來的循環水冷卻改為單獨空冷系統提供的冷卻水（除鹽水1000m3/h）冷卻。一方面解決壓機組級間冷卻器E8001、E8002處理氣體溫度過高，換熱器結垢嚴重問題，另一方面降低目前空分循環水熱負荷，改善循環水溫度高制約生產的局面。

3 主要經濟技術指標、項目最終目標

（1）解決了國際焦化公司空分裝置由于冷卻效果不好，能耗高的問題。

（2）解決因為冷卻效果不好造成的目前汽輪機高能耗、工作效率低問題。

（3）解決因空分外送氧量限制甲醇產量的問題，最終可以實現13500m3/h氧產量目標。

（4）由于溫度高現在在空分現場增加了外部一次水噴淋，該項目實施后可以停止噴淋，既降低了水的消耗，也改善了現場的生產環境，同時降低了環境污染。

（5）實現E8001、E8002換熱效果：

E8001一段氣體冷卻器規格：Ф1800×7800；F=2335 m2管程：循環水：32～40℃；0.5～0.4MPa（A）（操作）設計參數：50℃：0.60MPa殼程：空氣：120～40℃：0.209MPa（A）（操作）設計參數：200℃：0.60MPa E8002二段氣體冷卻器規格：Ф1800×7800；F=2335m2管程：循環水：32～40℃；0.5～0.4MPa（A）（操作）設計參數：50℃：0.6MPa（G）殼程：空氣：130～40℃：0.436MPa（A）（操作）設計參數：200℃：0.6MPa（G）

4 工藝技術條件

（1）流量：1000m3/h.

（2）介質：脫鹽水.

（3）溫降：進口溫度42℃，出口溫度32℃.

設計思路：系統循環水采用脫鹽水，密閉循環。循環水通過冷卻泵加壓后供給空壓機機組循環冷卻使用，進過空壓機后升溫的循環水，直接上閉式冷卻塔冷卻進行循環。系統通過定壓補水裝置進行初始加水及定壓補水。本方案暫不考慮排空系統容納系統循環水所需的水箱或水池。脫鹽水通過脫鹽水站進入到脫鹽水箱，和定壓補水裝置連成系統。定壓補水裝置和脫鹽水箱成套供應。

系統選用2臺BTL500-10/4T型閉式冷卻塔，共8換熱模塊，每組換熱模塊處理125m3/h。每臺設備由兩個獨立的模塊組成，可根據占地要求調整。本方案換熱管換熱管采用整體熱浸鋅的橢圓管或304不銹鋼波節管兩種方案。

5 結論

建設項目條件完備，工藝技術成熟，本項目抗風險能力強，經濟效益好，社會效益顯著。空分供氧量不足最近幾年一直是我公司甲醇生產的瓶頸。經過改造，目前系統運行穩定，達到了原設計要求，解決了目前甲醇高負荷生產情況下供養不足的情況，為甲醇達產達效提供了保障；同時為后續的小粒焦富氧造氣項目提供了條件。