制酸循環冷卻水系統節能改造淺談

智 安，宋源宏，張建何，洪勛廷

（1.廣西金川有色金屬有限公司，廣西 防城港 538000；2.昆明嘉和環境科技有限公司，云南 昆明 650000）

1 制酸循環水現狀概述及目前存在問題

1.1 現狀

廣西金川有色金屬有限公司制酸循環水系統為化工干吸、凈化、脫硫、冷凍結晶、錸酸銨供應循環冷卻水，原設計循環量為9500m3/h，水質為生產新水。隨著近年化工廠有序增產，制酸循環水系統冷卻塔冷卻效果逐漸滿足不了生產需求，出水水溫偏離了冷卻塔原設計參數和預期冷卻效果，受循環水水質和材料老化影響，冷卻塔未來運行過程中可能出現填料結垢和噴頭堵塞，冷卻塔布水管破裂、噴頭脫落及布水不均的現象對生產存在一定影響[1]。

1.2 目前存在主要問題

問題一：稀酸板式換熱器（設計總流量為2655m3/h，現場實測流量約為2150m3/h）、成品酸板式換熱器（設計流量為413m3/h，現場實測流量分別為125m3/h和110m3/h）運行流量均小于設計流量。

問題二：最終酸冷卻器、干燥酸冷卻器及成品酸冷卻器設計總流量約為5638m3/h，實際運行流量約為6850m3/h，運行水量超過設計水量約20%，運行水量分布不平衡，較大的偏離了設計值。

問題三：稀酸板式換熱器、最終酸冷卻器、干燥酸冷卻器及成品酸冷卻器、貧液冷卻塔板式換熱器、再生氣冷卻器板式換熱器各用水點進口水溫均超過設計水溫，給生產穩定性帶來一定的隱患。

問題四：循環水水質差導致的管道結垢及換熱器效率下降的問題

目前廣西金川有色金屬有限公司化工廠循環水系統并沒有經過加藥和凈化處理，過濾器和排污設備都不同程度的出現了故障，沒有辦法及時完成過濾和排污作業，容易導致管道結垢、換熱器效率下降、堵塞板式換熱器以及堵塞填料的問題，嚴重影響換熱設備的使用壽命和換熱效果，對冷卻塔冷卻效果也有非常大的影響[2]。

問題五：再生氣冷卻器與貧液冷卻器用水點能源浪費問題

制酸生產環節中，再生氣冷卻器與貧液冷卻器為整個系統的最高用水點，用水需求約為225m3/h，為滿足再生氣冷卻器與貧液冷卻器的供水要求，增加了整個系統管網的供水壓力，造成了不必要的能源浪費。

2 制酸循環冷卻水系統設備參數和運行參數概述

制酸循環冷卻水系統配備4臺立式長軸泵，現場工位號為：1#-2#-3#-4#，生產廠家：長沙天鵝工業泵股份有限公司，水泵型號：800HLBS-45，額定流量：4000m3/h，額定揚程：45m，配用功率為：710Kw，轉速為：590r/min，效率83%，生產日期：2012年9月。

電機型號為：YLKS560-10，額定電壓為：10000V額定電流為：60.3A額定功率為：710Kw，功率因素為：0.731，轉速：591r/min，工作制：S1，生產日期：2012年8月份，生產廠家：上海電氣集團上海電機廠有限公司。運行工作制：本制酸循環冷卻水系統機泵運行工作制為：2用2備，24h/天，年開機時間約為：11個月×30天×24h/天=7920h。

3 改造方案和技改內容，改造效果、年度改造收益對比

3.1 改造方案和技改內容，改造效果

（1）針對供水端泵設備和機組運行效率偏低的問題，優化系統設計方案，降低系統阻尼的消耗，在滿足系統流量和壓力的前提下，量身定制2臺高效節能水泵（量身設計和開發模具、配套304不銹鋼葉輪和軸套、填料密封、配套SKF軸承）替換現有800HLBS-45/710KW長沙天鵝工業泵股份有限公司生產的立式長軸泵，并配備2臺500KW/lOKV高壓電機（佳木斯、長沙湘電、上海電機廠），匹配現有管網阻力曲線，降低系統無效能耗，提升系統運行效率，達到綜合節能效益的最大化。

（2）針對冷卻塔冷卻效果達不到系統設計要求的問題，由于原設計中在給定冷卻塔體積和換熱面積條件下，對實際風量需求計算存在一定的誤差，430m3填料實際需求的風量為358.4×104m3/h，根據技術人員現場實測，風量約為245×104m3/h～275×104m3/h，僅為設計需求量的70%左右，風機風量達不到設計需求，嚴重偏離設計參數，導致冷卻塔運行風量不足的原因有以下四點：

①本項目單風機設計出風量為838.2m3/s，即為：301.752×104m3/h，為實際需求風量（358.4×104m3/h）的84.2%，說明在設計選型時，風機配風量缺少了將近15.8%。②單風機設計風量838.2m3/s（301.752×104m3/h），總靜壓124.4Pa，轉速117RPM，葉片數量8片，風機設計軸功率為179.2kW。根據馬利模型風機實際的選型結果，該風機軸功率應達到190.4kW，這說明選定風機的實際效率與設計值存在一定偏差，這也是導致風機運行風量達不到需求風量的重要原因之一。③隨著風機的使用，風機葉片或者傳動部件出現老化，導致風機運行效率下降。④循環水長期沒有凈化和過濾處理，導致循環水水質較差，造成冷卻塔內填料和噴頭的堵塞，從而影響冷卻塔內風的正常流動，導致風機運行風量下降。

（3）冷卻塔改造：對傳動系統（風機、減速器、傳動軸）進行檢測，重新調整風機葉片角度，對減速器和傳動軸進行保養，提升風機的運行效率。①拆除原冷卻塔填料（總長為19.26m、寬18.3m、高1.22m），全部更換成高性能填料片，同時增加一層305mm填料，填料高度將達到1505mm，填料規格為：總長19.26m*寬18.3m*高1.505m。②在原布水系統上方增加一層支撐梁來抬高布水噴頭的高度600mm，通過擴大布水噴頭與填料之間的距離，來擴大循環水的噴灑面積和水在空氣中的滯留時間，以創造良好的冷卻環境。③全部拆除原有布水系統，保留目前的主管道，全部換成新的布水管道及噴頭。④針對再生氣冷卻器與貧液冷卻器用水點能源浪費的問題，將在再生氣冷卻器與貧液冷卻器進水口前加裝2臺增壓泵（配套啟動裝置），對再生氣冷卻器與貧液冷卻器進行分區供水，通過這種局部增壓供水的方式保證最高點的供水壓力，從而降低系統總管的供水壓力，減少不必要的能耗浪費。

3.2 改造效果、年度改造收益對比

表1 改造效果對比

表2 改造收益對比（電價以0.48元/度標準）

4 效益總結

表3 效益總結分析結果

根據國家能源局數據：1t標準煤=3000度電=2.62t二氧化碳，即節能3000度電可以減少1t標準煤的消耗并減少2.62t二氧化碳排放。綜上所述：采用本循環水系統節能解決方案對貴公司化工廠制酸循環冷卻水系統進行節能改造，綜合節能率將達到31.5（±3%），預計每年可為企業節約用電3412886.4度、節約電費成本163.8萬元，每年將節約標煤1137.6t、減少二氧化碳排放2980.59t，經濟效益和社會效益明顯，具備節能技改可行性。

5 結語

通過冷卻塔填料、收水器改造實現了用水量節約降低了漂水損失，延長冷卻塔的及填料的堵塞周期，對泵及電機按照用水量、壓力對比分析選型匹配電機及水泵節約電耗，同時降低了硫酸加工成本，保障了制酸系統大型設備安全、合理、可靠地運行。