固定床造气循环水冷却塔改造小结

张 宇

(安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽临泉 236400)

1 前言

安徽晋煤中能化工股份有限公司固定床合成氨系统共有11台造气炉，与之配套的循环水装置共有3台水泥网格填料冷却塔，设计水处理能力为2 000 m3/h。运行10 a，水泥网格填料未更换过，其上方收水器更换多次，每次更换时都有很多小碎片落入水泥网格填料内。同时,用于造气洗气塔换热回流的循环热水中夹杂许多粉尘颗粒及未燃尽的小煤子，未经过微涡流澄清池澄清，直接进入晾晒池短暂沉淀后，又被热水泵抽至冷却塔，导致部分粉尘颗粒及未燃尽的小煤子落入水泥网格填料内[1]。水泥网格填料孔隙小，落入的塑料碎片、粉尘颗粒、未燃尽的小煤子会堵塞填料，运行一段时间后局部填料还会和水中的悬浮物结合，产生积淤、结垢等现象，使塔内压力逐渐升高并形成沟流、壁流，从而产生布水不均、换热降温效果差等无法克服的弊端。

由于造气循环水温度高，造成半水煤气温度高，导致脱硫工段罗茨风机打气量减小，尤其夏季时大气温度高，半水煤气更是加不上量，影响后段用气量和压缩机功耗，严重制约生产[2]。

为了找到解决循环水降温的最佳方法，各厂家、研究单位在冷却塔填料上做了不少研究，先后出现了不同结构形式的冷却塔填料，如水泥网格填料、圆形逆流聚氯乙烯(PVC)冷却塔填料、PVC蜂窝冷却塔填料、聚丙烯(PP)网格板填料等[3]。近年来PP网格板填料得到越来越多技术人员认可，此种产品对增产及节能方面有益，且已经在常压固定床造气循环水冷却塔系统上广泛使用，效果良好。

为解决循环水温度高的问题，针对造气循环水冷却塔系统的具体情况,公司于2021年初改造冷却塔，循环水降温效果显著。

2 改造措施

2.1 总体思路

经讨论、研究、分析，造气循环水冷却塔主要存在问题如下：

(1) 冷却塔内水泥格子板填料易堵塞，上下层之间间隙过小且重叠部分占了50%的面积，既影响透气性，又不具备横向分布水的能力，导致换热效果差。

(2) 塔内布水管设计不合理,导致管内下部及喷头易积灰堵塞，水量分布不均[4]。

(3) 收水器支撑架不合理且收水器位置偏下，收水器遇热气后变形下陷，既影响喷嘴出水均匀分布，又影响通风，不利于热气均匀散出[4]。

2．2 改造方案

目前国内众多冷却塔使用厂家都在不断改进填料结构形式，使填料中水与空气最大限度经折向后横流，以此增加换热面积。因造气循环水中悬浮物较多，经多方比较后决定采用PP网格板填料。该填料具有以下优点：

(1) 通过注塑工艺一次成型的PP网格填料，改变了以木材、钢丝水泥、竹片、水泥为材质的手工成型产品，淋水效果好。

(2) 投资费用低，安装、检修容易。该材料质量轻、强度大,耐腐蚀、不受水质限制,适应温度范围广、冷却效果好,特别适用于水质环境差的地区。

(3) 冷却水在该填料点滴冷却和薄膜冷却的组合中可高效散落，特别在浊循环水状态下效果更佳，具有引力小、抗老化、结构稳定等特点。在生产维护中可定期用高压水冲洗填料上的附着物。

2.3 实施措施

把3台冷却塔的水泥网格填料全部拆除，在下方水泥支梁上铺设玻璃钢托架，把现场提前组装好的PP网格板填料固定在玻璃钢托架上。

利用高压清洗设备疏通、清理布水管内的积灰、积垢、塑料碎片等杂物，在布水管下部新增排污喷嘴，及时排出管内污泥，避免堵塞喷头。

把收水器支撑架抬高250 mm，使收水器下方水气接触更均匀并减少漂水现象。

3 改造效果

2021年1—3月分别对3台冷却塔进行改造，冷水温度从37 ℃降至26 ℃。2021年3月平均水温为26.2 ℃，2020年同期平均水温为34.7 ℃，同比下降8.5 K；2021年4月平均水温为27.6 ℃，2020年同期平均水温为36.3 ℃，同比下降8.7 K。由此可见本次改造降温效果显著。

4 投资效益

投资总计6.92万元，按照连续运行9个月计算经济效益：

(1) 半水煤气温度降低后，脱硫罗茨风机吸入气体量减小，输送同等质量气体的电耗减小。4台罗茨风机(3大1小)全压为49 kPa，配电机功率分别为450 kW和260 kW。罗茨风机吸入口温度降低8.5 K，吸入风量将提高3.2%。按此计算脱硫岗位长期运行的4台罗茨风机,全年(270 d)节约电力消耗333 849.6 kW·h，电费按单价0.45元/(kW·h)计算，可节约电费15.23万元。

(2) 半水煤气温度降低后，压缩机打气量提高。压缩机一级吸气温度每降低10 K，供气量约提高6．5%，单位供气量的功耗约降低6%，3台压缩机可节约4 957 200 kW·h,按电费单价为0.45元/(kW·h)计算，可节约电费223.07万元。

两项合计年节约电费共计238.30万元。同时，随着压缩机一级吸气温度降低，排气温度也随之降低，有利于改善压缩机运行状况，延长正常工作时间。

5 结语

2021年1月10日,造气循环水冷却塔改为PP网格板填料以来，已运行9个月。2021年6月，子公司泉盛化工公司大修期间，也对其2台冷却塔进行了改造。实践证明，改造是成功的，循环水的温度、半水煤气的温度都有了明显改善，为公司的稳产高产、节能减排奠定了基础。