2015年4月化肥工業(yè)55硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)改造總結(jié)石奇峰,甄延明,張柏秋(中國石油遼陽石化公司尼龍廠遼寧遼陽111003)摘要針對硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中存在的問題,提出對循環(huán)水場風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器以及冷卻系統(tǒng)采用噴霧冷卻塔代替填料冷卻塔汘加裝擋風(fēng)隔板的改造方案。改造方案實(shí)施后,取得了節(jié)能降耗、平穩(wěn)生產(chǎn)的效果,獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,并為北方化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及改造提供有益的參考關(guān)鍵詞硝酸循環(huán)水改造中圖分類號(hào):TO111.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-7779(2015)02-0055-03Sum-Up of Renovation of Circulating Water System for Nitric Acid UnitShi Qifeng, Zhen Yanming, Zhang BaiqiuNylon Factory of PetroChina Liaoyang Petrochemical Company Liaoning Liaoyang 111003)Abstract In connection with problems in actual operation of circulating water system for nitricacid unit, a revamping scheme is proposed, viz., using frequency changer for circulation water blowermotor, replacing packed cooling tower with spray cooling tower in cooling system and adding windshieldpartition. After implementation of the revamping scheme, energy saving and stable production effectsare obtained, achieving remarkable economic benefits, and providing beneficial references for designand renovation of circulating water system for chemical enterprises in northern areaKeywords nitric acid circulating water renovation中國石油遼陽石化分公司尼龍廠硝酸裝置該風(fēng)機(jī)在實(shí)際使用過程中存在以下問題。循環(huán)水系統(tǒng)于2004年11月投運(yùn),固定保有水量(1)容易造成生產(chǎn)波動(dòng)2000m3,最大循環(huán)水量6000m3/h,污水處理量在正常生產(chǎn)時(shí),循環(huán)水出口溫度要求控制在8m3/h。循環(huán)水冷卻系統(tǒng)有1座循環(huán)冷卻水塔15~32℃。由于該裝置地處北方,所處環(huán)境存在1臺(tái)晾水塔風(fēng)機(jī)、3臺(tái)循環(huán)水泵和1臺(tái)水過濾器,主晝夜溫差大、四季溫度變化明顯的特點(diǎn),所以環(huán)境要向稀硝酸、濃硝酸及儲(chǔ)運(yùn)裝置提供循環(huán)冷卻水。溫度變化對循環(huán)水溫度的影響很大。在冬季或夜循環(huán)水系統(tǒng)自投用以來,存在許多問題,且造成了間環(huán)境溫度較低時(shí),循環(huán)水溫度過低不能滿足生巨大的能源浪費(fèi),制約了硝酸裝置長周期運(yùn)行。產(chǎn)要求,由于無法通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對水溫1存在的問題的快速調(diào)節(jié),只能由現(xiàn)場操作人員通過調(diào)節(jié)循環(huán)水回水旁通蝶閥開度來調(diào)節(jié)循環(huán)水出口溫度,既1循環(huán)水場風(fēng)機(jī)費(fèi)力又無法進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié),導(dǎo)致稀硝酸裝置常因在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下,循環(huán)水場風(fēng)機(jī)葉輪高速循環(huán)水沮化而出片產(chǎn)波動(dòng),甚至停車。旋轉(zhuǎn)以提高塔內(nèi)通風(fēng)量,從而達(dá)到降低水溫的中國煤化工目的。原始設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)電機(jī)型號(hào)為YB135IS-4W,CNMH耗電設(shè)備之一。在生功率200kW,額定電壓380V,額定電流3831.2A,產(chǎn)過程中,為了保持硝酸裝置穩(wěn)定運(yùn)行,循環(huán)水溫轉(zhuǎn)速1480r/min,采用正反轉(zhuǎn)全壓啟動(dòng)控制方式。度應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。原設(shè)計(jì)的作者簡介:石奇峰(1986-),男,大學(xué)本科,運(yùn)行工程師,從事石油化工生產(chǎn)運(yùn)行工作; shiqing@ petrochina. co, cn化肥工業(yè)第42卷第2期風(fēng)杋只能在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)環(huán)境接觸器來控制風(fēng)杋轉(zhuǎn)速,并采用控制室DCS控溫度較低時(shí),循環(huán)水溫度無需風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)就可制,調(diào)速方式為控制室手動(dòng)調(diào)速,控制室操作人員滿足生產(chǎn)要求,但由于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速無法調(diào)整,造成電可根據(jù)外界環(huán)境溫度的變化及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,能的大量浪費(fèi)。從而保證循環(huán)水出口溫度平穩(wěn)。此種控制方式快(3)使用壽命短捷方便、調(diào)節(jié)精細(xì)度高,徹底解決了由于循環(huán)水溫冷卻塔風(fēng)機(jī)全壓啟動(dòng)電流接近3000A,不僅度波動(dòng)引起生產(chǎn)波動(dòng)的問題,為硝酸裝置平穩(wěn)運(yùn)造成低壓電氣系統(tǒng)波動(dòng),而且對電網(wǎng)容量要求過行提供了有力保障高,啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的大電流和振動(dòng)對機(jī)械和電氣設(shè)(2)從理論上講,風(fēng)機(jī)負(fù)載特性屬于二次方備的沖擊損傷極為嚴(yán)重,造成電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸轉(zhuǎn)矩負(fù)載,即器等設(shè)備維修頻繁,維修費(fèi)用高Q/Q=N/M(1)循環(huán)水場冷卻塔H/H=(N/N)2(2)該裝置初始設(shè)計(jì)采用填料冷卻塔。吸水池中P'/P=(N/N)3(3)的循環(huán)水經(jīng)循環(huán)水泵加壓后送往循環(huán)冷卻水管式中:Q,Q′—風(fēng)機(jī)風(fēng)量,m3/s網(wǎng),供各生產(chǎn)裝置的換熱器使用;換熱后的循環(huán)水N,N——風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,r/min;并入回水管網(wǎng),靠余壓進(jìn)入涼水塔的配水管,然后P,P′—風(fēng)機(jī)功率,kW;均勻噴灑在淋水填料上形成均勻的小水膜并與向H,H′—風(fēng)機(jī)壓力,Pa上流動(dòng)的空氣接觸換熱,冷卻后的循環(huán)水落人集風(fēng)機(jī)風(fēng)量與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比,風(fēng)機(jī)壓力與水池內(nèi),供繼續(xù)循環(huán)使用轉(zhuǎn)速的平方成正比,功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中,主要發(fā)現(xiàn)以下不足:①夏當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降為原來的一半時(shí),風(fēng)機(jī)風(fēng)量、壓力季高溫期間,冷卻塔冷卻能力明顯不足,造成進(jìn)和功率分別為原來的1/2,1/4和1/8,通過降低出口冷卻水溫差小,冷卻水溫度無法滿足生產(chǎn)要轉(zhuǎn)速的方式調(diào)節(jié)流量可使風(fēng)機(jī)功率大幅下降。由求,從而造成生產(chǎn)波動(dòng);②運(yùn)行一段時(shí)間后,填料此可知,在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)外界環(huán)境溫度調(diào)整風(fēng)冷卻塔極易岀現(xiàn)瑱料變形、堵塞和垮塌,填料碎片機(jī)轉(zhuǎn)速可節(jié)省大量電能。改造前、后風(fēng)機(jī)變頻開進(jìn)入系統(tǒng)中引起布水不均,冷卻效果逐漸下降,造度(改造前無變頻,相當(dāng)于開度100%)監(jiān)測記錄成設(shè)備損壞,甚至無法運(yùn)行;③底部兩側(cè)風(fēng)道相見表1。通,塔內(nèi)風(fēng)的流動(dòng)受過堂風(fēng)影響嚴(yán)重,造成塔內(nèi)風(fēng)從表1可看出,在改造后的正常生產(chǎn)期間,冬量減少、冷卻效果下降、循環(huán)水向外灑落。季風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在額定轉(zhuǎn)速的40%左右、春秋季維持在額定轉(zhuǎn)速的60%左右、夏季維持在額定轉(zhuǎn)2改進(jìn)措施速的90%左右就可滿足生產(chǎn)要求,與改造前相循環(huán)水場風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器比,節(jié)省了大量的電能。(1)采用型號(hào)為ACS800-0KM變頻器取代原(3)采用變頻器后,利用變頻器的軟起動(dòng)/軟表1改造前、后風(fēng)機(jī)變頻開度監(jiān)測記錄/%項(xiàng)目1月月月4月月至8月9月10月11月12月攵造前(2006年改造后(2007年)70停止功能替換原全壓啟動(dòng)和慣性停機(jī),并設(shè)定最內(nèi)的若干高效低壓離心霧化裝置(工作佳加速和減速時(shí)間,大大降低了啟動(dòng)電流并減輕中國煤化工高速離心運(yùn)動(dòng),將循環(huán)機(jī)械沖擊給設(shè)備帶來的損傷,延長了電機(jī)、減速水CNMHG成0.5-1.0m的微機(jī)、聯(lián)軸器等設(shè)備的使用壽命。小水滴,在風(fēng)機(jī)的作用下,形成霧化狀態(tài),使循環(huán)2.2噴霧冷卻塔替代瑱料冷卻塔并加裝擋風(fēng)水霧浮在冷卻塔內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換,從而獲得隔板冷卻降溫的效果。冷卻塔改造前、后的結(jié)構(gòu)對比噴霧冷卻塔是利用循環(huán)水的回水壓力,通過如圖1所示2015年4月石奇峰等:硝酸裝置循環(huán)水系統(tǒng)改造總結(jié)風(fēng)追0kW申機(jī)■■■■■■■■■■■■國■■收水器H水填料、AZ△△x和水管道過堂風(fēng)朱水池上水管「朱水池上水管改造前的填料冷卻塔改造后的噴冷卻塔圖1冷卻塔改造前、后的結(jié)構(gòu)對比由圖1可看岀:在噴霧冷卻塔中,布水管道位冷卻塔內(nèi)部填料全部去除,整塔幾乎成為一個(gè)于進(jìn)風(fēng)道的上方,其霧化裝置均勻地安裝在布水空塔”,極大地減小了塔內(nèi)系統(tǒng)阻力,大大增加管上,其霧化空間為填料冷卻塔的填料所在位置,了塔內(nèi)的風(fēng)量;相對于填料冷卻塔,其氣水比大大出霧化裝置的水向上噴射;而在填料冷卻塔中,出提高;且塔內(nèi)填料去除后,因填料堵塞、垮塌而使布水管的水向下噴射,下部布設(shè)填料,除風(fēng)道中間填料碎片進(jìn)入工藝設(shè)備所造成的設(shè)備損壞等諸多加裝擋風(fēng)隔板外,其他如塔體、風(fēng)筒、風(fēng)機(jī)、水池弊端得到根除。在噴霧冷卻塔中,循環(huán)水通過離等,2種結(jié)構(gòu)的冷卻塔均相同。噴霧冷卻塔內(nèi)幾心霧化裝置在塔體內(nèi)形成懸浮狀的水霧與冷空氣乎是一個(gè)“空塔”,布水系統(tǒng)與低壓離心霧化裝置進(jìn)行熱交換,兩者的接觸比表面積比水被填料分散構(gòu)成一組整體的冷卻元件,水從塔的進(jìn)風(fēng)道處向而成的膜狀表面積增大5%~10%。噴霧冷卻塔上噴射。根據(jù)塔體結(jié)構(gòu),在噴雰冷卻塔內(nèi)布置相布水釆取上噴方式,噴射空間保持在2~3m,循環(huán)應(yīng)的收水器,以防飄水,整塔結(jié)構(gòu)大大簡化。水與冷空氣在塔內(nèi)形成順流和逆流2個(gè)換熱冷卻冷卻塔的冷卻效果取決于冷空氣量與冷卻水過程;同時(shí),水霧在下降過程中遇到上升的空氣流量的比值(氣水比)、塔內(nèi)冷卻空氣與冷卻水接觸減緩了水霧的下降速度,從而延長了熱交換時(shí)間。的比表面積以及冷卻時(shí)間。噴霧冷卻塔采用風(fēng)機(jī)綜上所述,在噴霧冷卻塔中,決定冷卻效果的3個(gè)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng),并在中間加裝擋風(fēng)隔板,避免過堂要素均得到極大改善,使冷卻效果得到極大提高。風(fēng)對塔內(nèi)風(fēng)流動(dòng)的影響和產(chǎn)生大量飄水;將填料改造前、后循環(huán)水場岀入口平均溫差見表2。表2改造前、后循環(huán)水場出入口平均溫差/℃項(xiàng)目08-008-0908-1108-1208-1308-1408-1508-1608-17改造前(2013年)改造后(2012年由表2可見,高溫期間,改造后循環(huán)水出入4月、9月和10月的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的溫差平均增大了1.4℃以上,保證了循環(huán)水的冷60%,5月至8月的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的90%。卻效果,確保了裝置的穩(wěn)定運(yùn)行年運(yùn)行時(shí)間按330d計(jì),按風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速3經(jīng)濟(jì)效益中國煤化工個(gè)階段110d;P為CNMH動(dòng)功率P2為3,4,9,10月(1)直接經(jīng)濟(jì)效益的功率,P3為5月至8月的功率。由式(3)可知,風(fēng)機(jī)變頻改造后,正常生產(chǎn)時(shí)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為變頻改造后的功率分別為P1=12.8kW,P2=額定轉(zhuǎn)速的30%~90%,其中:11月、12月、1月43.2kW,P3′=145.8kW;風(fēng)機(jī)年運(yùn)行耗電W和2月的平均轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的40%,而3月(下轉(zhuǎn)第59頁)2015年4月丁杰:合成氨尾氣綜合利用新途徑液化所需冷量由氮?dú)鈮嚎s機(jī)對N2加壓后節(jié)流膨征地費(fèi)用的情況下,依托現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)裝置,考脹所提供慮主裝置的設(shè)備、輔助設(shè)施、管道購置費(fèi)和安裝(4)存及外輸費(fèi),共約5000萬元經(jīng)低溫精餾制得的LNG產(chǎn)品送入貯槽儲(chǔ)存,3.4經(jīng)濟(jì)效益分杬(以貴州市場價(jià)位作為測算再經(jīng)槽車外運(yùn)銷售。依據(jù))3工程概算以年產(chǎn)LNG5000t、氬氣4500t、裝置投資約5000萬元計(jì),生產(chǎn)LNG的成本核算見表23.1概況表2生產(chǎn)噸LNG產(chǎn)品的成本核算貴州開磷合成氨有限責(zé)任公司目前有1套消耗量成本/元年成本/萬元300kt/a合成氨生產(chǎn)裝置,于2010年1月投入運(yùn)4500kW27001350行。該裝置年可回收弛放氣和放空氣生產(chǎn)LNC產(chǎn)品(含CH4體積分?jǐn)?shù)≥99.7%)約500t,產(chǎn)品循環(huán)水640t符合《液化天然氣的一般特性》(GB/T19204修費(fèi)用2003)要求;可年產(chǎn)氬氣約4500t(含Ar體積分人工費(fèi)用數(shù)≥99.99%);副產(chǎn)的氮?dú)浠旌蠚夥祷睾铣砂毖b置作為原料氣。其他費(fèi)用3.2公用工程條件由表2可知,年產(chǎn)5000tLNG產(chǎn)品的成本費(fèi)公用工程(水、電、氣等)可依托該合成氨裝約為2198萬元。如果1tLNG售價(jià)為5500元置現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行建設(shè),公用工程條件見表1。年銷售收入約為2750萬元;lt氬氣售價(jià)900元表1公用工程條件年銷售收入約為405萬元;年銷售總收入約為消耗量3155萬元。則年利潤約為957萬元,5.2年即電380V/10kV可收回投資。循環(huán)水0.4MPa(表壓),32℃400t/h脫鹽水0.4MPa表壓)2 th4結(jié)語無塵,無油,露點(diǎn)<-40℃儀表空氣100m3/h(標(biāo)態(tài))壓力>0.5MPa綜上所述,弛放氣和放空氣資源循環(huán)利用項(xiàng)壓力>0.4MPa,目不僅投資少、收益高、投資回報(bào)期短,且符合國200m3/h(標(biāo)態(tài))體積分?jǐn)?shù)>99,9%家節(jié)能減排的政策方向。利用弛放氣和放空氣生注:1)用作補(bǔ)充膨脹機(jī)密封氣。產(chǎn)LNG是弛放氣和放空氣綜合利用的新途徑,現(xiàn)3.3投資估算實(shí)可行,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益在未考慮甲烷化工藝工程以外的輔助設(shè)施和(收到修改稿日期2015-02-04)必必必必必必必必必必必必(上接第57頁)耗,減少設(shè)備維修費(fèi)用,減少裝置波動(dòng)及非計(jì)劃W1′+W2′+W3′=P1′·t1+P2′·t2+P3′·t3停車。532752(kW·h);按電價(jià)0.54元/(kW·h)計(jì),則年電費(fèi)為28.8萬元。變頻改造前,風(fēng)機(jī)4結(jié)語運(yùn)行功率P=200kW,年運(yùn)行耗電W=P·t實(shí)踐證明,循環(huán)水風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻器以及1584000kW·h),則年電費(fèi)為85.5萬元。由中國煤化工塔,達(dá)到了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)此可見,變頻改造后,每年可節(jié)約電費(fèi)56.7萬元。定dHCNMHG源的目的,此改造效果(2)間接經(jīng)濟(jì)效益對晝夜溫差大、四季環(huán)境溫度變化明顯的北方地改造后,可保證循環(huán)水系統(tǒng)低故障率運(yùn)行,循區(qū)尤為顯著,可為北方化工企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)環(huán)水溫度控制穩(wěn)定及高溫期間“四合一”機(jī)組穩(wěn)計(jì)及改造提供有益的參考。定運(yùn)行,降低吸收系統(tǒng)溫度,提高收率,降低單(收稿日期2014-10-10)