循環水冷卻塔擴容技術研究

郭 梁

(山西焦化集團有限公司，山西 洪洞 041606)

1 概況

山西焦化股份有限公司化工產品回收廠三循環系統10#～16#循環水冷卻塔于2008年投入使用，設計10#、11#為低溫水冷卻塔、12#塔為苯加氫系統循環水冷卻塔、13#～16#為三回收系統循環水冷卻塔。7臺冷卻塔原設計為整體吊裝式填料。

10#、11#低溫水冷卻塔與12#苯加氫循環水冷卻塔設計相同，單臺設計流量1 400 m3/h，供水壓力0.4 MPa，低溫循環水設計回水水溫40 ℃，出水水溫32 ℃。冷卻塔4層、軸線長9.6 m，寬為10.3 m。附LF-60型風機，風量100×104m3/h，全壓132.3 Pa，附電機，P=55 kW。

13#～16#循環水冷卻塔單臺設計流量1 200 m3/h，供水壓力0.5 MPa，回水水溫42 ℃，出水水溫32 ℃，冷卻塔4層、軸線長9.6 m，寬為9.3 m。附LF-60型風機，風量100×104m3/h，全壓132.3 Pa，附電機，P=55 kW。

隨著公司1#～4#干熄焦裝置的建設，現有循環水冷卻塔處理能力不能滿足處理需求，循環水冷卻塔擴容已經迫在眉睫。

2 技術研究內容及創新點

2.1 風機

要提高冷卻塔的能力，在水量增加的同時，必須相應地提高風量。風機更換為L60高性能碳纖維風機，葉片、輪轂、傳動軸均采用碳纖維材質，電機及配電系統保持不變。葉片緊固螺栓采用0Cr18Ni9不銹鋼材質。該風機取代原玻璃鋼風機，具有自重輕、機械強勢高、傳動平穩、風壓高、流量大的特點。經現場實測，風機更換后，風量達到了80×104m3/h。電機電流控制在了額定電流之內。

2.2 填料

填料是水和風換熱的重要場所，是挖潛提效改造的重要環節。

一是改進填料材質。由普通PVC材料改為阻燃性能良好的橡塑合金改性PVC。填料基片的設計是散熱性、導風性、滯水性和抗淤性的綜合優化，要求抗沖擊強度大，耐老化、防淤塞、質輕強韌，不脆裂不變形，減少填料的破碎和堵塞。主要理化指標為：阻燃氧指數≥30%，熱變形溫度≥65 ℃，低溫脆點-40 ℃，平片拉伸強度≥42.2 MPa，平壓抗壓強度≥360 kg/m2，片材密度不大于1.55 g/cm3。使用年限不低于20年。

二是填料層的換熱面積。填料高度由1 m增加至1.5 m，片距由32 mm壓縮為25 mm,使單位體積填料的比表面積增加。

三是改變填料的安裝方式。減少風阻片距后，風阻必然增大，除了更換高性能的風機來彌補外，改變填料的安裝方式，取消原分層疊放結構，采用整體懸掛式吊裝方式。填料的不銹鋼吊筋、不銹鋼管等懸吊系統全部采用0Cr18Ni9不銹鋼材質。取消了填料下部的槽鋼、方管等托架結構，減少了對填料的遮擋，從而優化了空氣流場，達到減小風阻，提高填料空隙利用率的目的。從二循環系統多年的使用經驗看，此種安裝方式穩定可靠，在使用過程中沒有出現填料下墜、掉落現象。

2.3 配水系統

在提高水量后，如何把水布均勻，在填料表面形成良好的水膜，強化換熱和蒸發，是配水系統考慮的問題。

2.3.1 噴頭型式

采用蝸殼噴頭，材質為ABS。此種噴頭出水呈實心圓錐面，霧滴狀均勻噴出，無中空現象。結構牢固，不易破損。噴頭內無狹窄腔道，不堵塞。適用水力負荷范圍為60%～130%，即使系統運行負荷有較大的波動，也能保證全塔均勻噴水。

2.3.2 噴頭數量

13#～16#冷卻塔布水系統均按照流量不小于1 400 m3/h設計，噴頭為144個/座。10#～12#冷卻塔噴頭為168個/座。

2.3.3 噴頭平面布局

對平面布局重新設計，確保出水均勻，無密集區，減少水噴灑到塔內壁，順墻流淌，不過填料形成的短路現象。

2.3.4 配水管道

主管、支管要求全部采用玻璃鋼材質。配水支管配備穩壓盒、臂管，材質為ABS。穩壓盒與支管的連接螺栓由2條增加到4條，臂管與穩壓盒、噴頭的連接螺紋要求采用全螺紋，并配有防止松脫的鎖緊螺釘。配水管懸吊件、連接緊固件全部采用不銹鋼0Cr18Ni9材質。

通過以上設計，保證了配水管道的牢固可靠，防止破裂后水沖出，造成布水不均和填料沖擊損壞。

2.3.5 收水器

收水器材質為改性PVC。結構在弧形的基礎上增加正弦波，即復合正炫波形，片間無透視。氣流阻力小。風筒外無水珠飄灑情況，飄滴損失控制在十萬分之一以下。

2.3.6 檢修平臺、爬梯

風機檢修平臺、護欄、塔內爬梯采用不銹鋼0Cr18Ni9材質，平臺鋪板采用玻璃鋼格柵板。欄桿按照國家相關規范設計安裝，并設置踢腳板。結構型式特別簡單，風阻小，耐腐蝕性能大大提高。

3 結語

該技術研究改造，在不改變冷卻塔結構的基礎上通過采用新材料和新技術，提高了冷卻塔的處理效率，滿足了生產需求。不僅節約了基礎投資和占地面積，而且利用生產系統檢修期間進行改造，工期短，沒有影響生產裝置的正常運行。為今后循環水系統改造建設提供寶貴的經驗，值得在同行業中推廣應用。