惠州炼化循环水冷却塔风机节能改造

慕星华 刘 明 丁书文 闫乃锋

(中海石油炼化有限责任公司惠州炼油分公司， 516086)

项目评价

惠州炼化循环水冷却塔风机节能改造

慕星华 刘 明 丁书文 闫乃锋

(中海石油炼化有限责任公司惠州炼油分公司， 516086)

结合中海石油炼化有限责任公司惠州炼油分公司第一循环水场冷却塔风机节能改造的实际应用，介绍合理利用循环水回水的富余能量，评价了水轮风机取代电动轴流风机的节能效果及在炼油企业推广的意义。

循环水冷却塔 水轮风机 节能

水轮风机是近年来发展起来的一种利用循环水回水富余动能的设备，使用该设备可以在工程改造量很小的基础上实现对循环水回水富余扬程的利用，从而达到节能的目的。

中海石油炼化有限责任公司惠州炼油分公司第一循环水场(以下简称一循)共有5个冷却塔，其风机由5台轴流风机驱动，主要负责加氢装置和芳烃联合装置的循环水供应。为了最大限度的挖掘节能能力，可利用一循循环水泵的富余能量作为水轮机的动能，使冷却塔风机驱动方式由电力改为水力，2010年10月至2013年5月依次对2#、3#、4#、5#冷却塔风机进行节能技术改造，即用HLW-4000型水轮风机取代LF92型轴流风机作为动力源，带动风叶旋转，满足冷却塔抽风降温需求。1#冷却塔继续使用LF92型轴流风机。

1 节能改造前设备概况

一循冷却塔为方形敞开式逆流机械通风水泥塔，组合形式为1组5间，单塔处理量为4 000 m3/h，总循环水量15 000～20 000 m3/h,温降4～6 K，回水压力0.12～0.24 MPa，单塔平面尺寸16 m×17 m，框架高度25 m，上水管高度9.6 m。

5台循环水泵选用自吸式离心泵，4台大泵流量为5 700 m3/h，扬程50 m，配用电机额定功率1 120 kW,工作电压6 kV；一台小泵流量为3 100 m3/h，扬程50 m，配用电机额定功率630 kW,工作电压6 kV。

改造之前一循冷却塔使用的LF92型电动轴流风机主要性能参数见表1。

表1 LF92型电动轴流风机主要性能参数

2 水轮风机工艺原理及性能参数

2.1 水轮风机工艺原理

工业循环冷却水在热交换设备和冷却塔之间通过循环水泵来驱动，为保证水循环系统热交换效率和满足热交换设备对冷却介质的压力要求，在设计水循环系统时，水泵的扬程和流量都留有合理的富余量。

循环水泵的选型，要考虑设备和管路阻损、提升高度以及输送距离，计算得出的总阻损值再扩大1.1～1.3倍作为确定循环水泵扬程的依据[1]，且一循冷却水系统的换热器位于25 m高的框架上。由于换热设备的阻力及压力的存在，在设计时为了克服这些阻力而对循环水泵的扬程都留有一定的富余量，因此整个循环系统中水泵的扬程一定是富裕的。

同时文献表明[1]，由于装置的循环水用量瞬时变化，因此循环水泵在设计时不仅要留有富余扬程而且还要有富余热量。热力学、传热学计算结果表明，换热设备热负荷、换热面积和冷却水均有一定的余量，因此循环水系统中必然存在可转化为富余扬程的富余流量。冷却塔水轮机就是合理利用这些富余能量来带动冷却风机的转动。

水轮风机既是根据冷却塔热力特性和循环系统的水力特性而研发的，可充分挖掘和利用水循环系统的富裕能量，从而优化系统资源配置，实现冷却塔无电运行。通过调查和研究，将能量转化效率高，涡流、喘振现象不明显的超低比转速混流式水轮机运用于冷却系统并形成通用装置，是冷却系统低成本运行与维护的有效途径。

2.2 HLW-4000型水轮风机性能参数

HLW-4000型水轮风机运行效率为80%，设计进水量3 800～4 200 m3/h，进水压力0.08～0.12 MPa，额定转速120～130 r/min，轴功率126～175 kW，叶片直径9.14 m，叶片安装角度13°～15°(共6片)，传动方式为循环回水富余动能驱动。

3 水轮风机运行情况分析

3.1 单台水轮风机性能标定

考证单台设备性能是否达到要求，分别对2#、3#、4#水轮风机进行单台性能标定，具体数据见表2。

表2 单台水轮风机性能数据

从表2可以看出：2#、3#、4#水轮风机进水流量为3 600～4 600 m3/h时均达到120～130 r/min的额定转速范围。

3.2 水轮风机改造后与历史同期工况下的对比

为考察水轮风机的实际运行情况，调试模拟与2011年同期相似工艺及天气可比条件下，相同供水流量时，分别比较一循4台水轮风机与4台电动风机或3台水轮风机加1台电动风机3种工况下，一循电耗(包括水泵和风机)的差别、热负荷及冷却效果。

3.2.1 运行4台水轮风机与4台电动风机两种工况下的对比

调整循环水泵出口阀及各间冷却塔上塔阀或水轮机进水阀，控制供水压力、回水压力、供水流量与2011年同期基本相同，具体运行数据见表3。

表3 4台水轮风机与4台电动风机的运行数据对比

由表3可以看出：最高气温比2011年同期低1 K，最低气温相同，在同样运行2台大泵和1台小泵的情况下，水泵的电耗、供水流量、供水压力等和2011年同期基本相同，供回水温差均大于5 K，说明一循热负荷基本一致，冷却效果基本相同，但电耗减少550 kWh。

3.2.2 运行3台水轮风机和1台电动风机与4台电动风机两种工况下的对比

调整循环水泵出口阀及各间冷却塔上塔阀或水轮机进水阀，控制供水压力、回水压力、供水流量与2011年同期基本相同，运行数据见表4。

表4 3台水轮风机和1台电动风机与4台电动风机的运行数据对比

由表4可以看出:最高气温、最低气温相同，在同样运行2台大泵和1台小泵的情况下，循环水泵的电耗、供水流量、供水压力等和2011年同期基本相同，供回水温差均大于5 K，说明一循热负荷基本一致，冷却效果基本相同，但电耗减少420 kWh。

根据表3、表4中实际运行数据观察，各台水轮风机的平均转速为115 r/min，不需要达到额定转速就可满足一循的生产需要。因此一循水轮风机节能改造相当成功，利用回水富余能量做循环水冷却塔风机的动力源是可行和有效的。

4 改造效果分析

4.1 改造投资

本次改造将2#、3#、4#、5#冷却塔风机原轴流风机驱动电机、传动轴、减速箱、轮毂及叶片拆除，改造为水轮机驱动风机，还包括风机及电机基础改造、重做，水轮风机安装，水轮风机进出水管线全套管路及附件配管、支撑及防腐处理，相应的还需修改循环回水上塔管道的配管，增设旁通管道及切换阀门，塔体及塔顶清理。循环回水先通过水轮机推动水轮机旋转做功后再进入循环水配水系统，调整循环水供水、回水压力，小流量进水、试漏、冲洗水轮机，风机低负荷运行，磨合水轮风机，水轮风机试运合格后转投运等。

本次技术改造费用总计400万元，包括设备费用220万元，管线材料、附件、防腐等费用80万元，施工费4台共计80万元，维护及保养费共计20万元。

4.2 节能效果评价

根据表3的数据，4台水轮风机运行平均用电功率为2 860.8 kW,4台电动风机运行平均用电功率为3 410.8 kW,按此计算，冷却塔使用水轮风机比使用电动风机可节电550 kWh。循环水冷却塔按照每年工作8 400 h计，则每年可节约用电4.62×106kWh,按照电价0.6元/kWh计，则每年节约电费约277.2万元。4台水轮机改造总投入400万元，两年可以收回成本。

5 结论

惠州炼化一循2#、3#、4#、5#冷却塔风机节能改造后，每年节约用电4.62×106kWh，可节约电费约277.2万元。实际生产中，水轮风机运行平稳、循环水温差及流量均能满足实际生产需要。目前国内大多数炼油厂循环水冷却风机按照电动风机设计，且循环水泵都存在富余扬程，利用水轮风机可以降低运行成本，取得明显的节能效果。

[1] 王凯肖,韩军锁. 循环水冷却塔风机节能改造[J].石化技术,2011,18(1):52-54.

3个煤化工项目通过验收

由中国石化宁波工程有限公司、宁波技术研究院和中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司、华东理工大学、中钢集团洛阳耐火材料研究院、西安拓沃能动科技有限公司等单位联合承担的3个煤化工技术开发项目，通过了中国石油化工股份有限公司科技部组织的专家鉴定和验收。

此次通过鉴定和验收的3个项目，其一为水煤(焦)浆气化炉新型工艺烧嘴研制及应用，该项目研制的新型水煤浆气化烧嘴使用寿命达103 d，创造了目前水煤浆气化烧嘴使用时间最长的纪录；其二是水煤浆气化炉用新型锥底砖研制，该项目研制的新型锥底砖显著提高了其抗熔渣渗透和耐冲蚀能力，目前已使用超过5 000 h，并还在继续使用中；其三为煤化工关键设备国产化研制前期研究，该项目为中国石油化工股份有限公司茂名分公司煤制氢、中天合创能源有限责任公司和中安联合煤化有限责任公司等煤化工项目中的大型、超大型和超标准规范关键设备的自主设计和制造提供了技术支持。

鉴定和验收委员会专家认为，这3个项目为中国石化煤气化装置实现长周期稳定运行、提高装置效益和运行可靠性、降低装置投资和操作运行费用作出了贡献，具有显著的经济效益和社会效益。

(中国石化有机原料科技情报中心站供稿)

中国科学院二代煤制乙二醇技术项目签约

中国科学院福建物质结构研究所(以下简称物构所)与贵州京宇能源投资有限公司、兴仁县人民政府签订了二代煤制乙二醇中试项目合作合同和兴仁县600 kt/a煤制乙二醇项目合作合同，合作方将加快推进二代煤制乙二醇技术产业化进程。

在一代煤制乙二醇技术的基础上， 物构所开发出包含新型高效低成本催化剂与技术、全新工艺技术流程等在内的一整套具有完整知识产权的二代煤制乙二醇技术。相较于一代技术， 二代煤制乙二醇技术进一步优化了工艺流程， 实现了催化剂贵金属负载量的降低和有毒金属的替代， 催化剂性能和寿命有了较大提升， 成本大幅度降低。

(中国石化有机原料科技情报中心站供稿)

Energy Conservation Transformation of Fan in Circulating Water Cooling Tower of Huizhou Refining Plant

Mu Xinghua,Liu Ming,Ding Shuwen,Yan Naifeng

(CNOOCPetroleumRefiningandChemicalCo.,Ltd.HuizouRefiningCompany, 516086)

In association with the practical application of energy conservation transformation of fan in circulating water cooling tower of Huizhou refining plant, the reasonable using of surplus energy in backwater of circulating water was introduced, the energy-saving effectiveness of replacing electric axial fan with turbine fan was assessed, and its significance of popularization in refining enterprises was analyzed.

circulating water cooling tower, turbine fan, energy conservation

2015-03-18。

慕星华，男，1984年出生，2006年毕业于重庆科技学院热动专业，工程师，现从事炼化生产调度管理工作。

1674-1099 (2015)02-0013-04

TU279.7+42

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