程義斌　張亞杰　張帥旗

【摘 要】循環(huán)水空冷消霧裝置是一種對(duì)節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)極為有利的技術(shù)，在冬季極寒天氣發(fā)揮了重要作用。論文主要闡述了循環(huán)水空冷消霧裝置的技術(shù)特點(diǎn)及其控制與管理，特別是在冬季生產(chǎn)過程中的防凍調(diào)整思路，最后從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益方面分析空冷裝置的運(yùn)行效果。

【Abstract】The circulating water air cooling and fog removal device is a kind of technology which is very beneficial to energy saving， emission reduction and environmental protection. It plays an important role in extremely cold weather in winter.This paper mainly describes the technical characteristics， control and management of the circulating water air cooling and fog removal device， especially the idea of anti-freezing adjustment in winter production process， and finally analyzes the operation effect of the air cooling device from the aspects of economic and environmental benefits.

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水;空冷消霧裝置;節(jié)水消霧;運(yùn)行管理

【Keywords】circulating water; air cooling and fog removal device; saving water and eliminating fog; operational guidance

【中圖分類號(hào)】TQ051? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）09-0190-02

1 引言

新疆心連心能源化工有限公司利用新疆冬季極寒天氣的特點(diǎn)，對(duì)循環(huán)水裝置進(jìn)行改造，增加空冷消霧裝置。通過循環(huán)水技術(shù)改造，在循環(huán)水裝置節(jié)水、除霧方面取得了良好效果。

2 空冷消霧裝置原理及技術(shù)特點(diǎn)

2.1 空冷裝置概況

循環(huán)水空冷裝置主要是由翅片列管式換熱器與風(fēng)機(jī)組成，每套空冷設(shè)計(jì)處理水量為5000m3/h，單個(gè)風(fēng)機(jī)功率為37kW。循環(huán)水有11套空冷裝置，其中1#、2#、9#為空分循環(huán)水空冷，3#、4#、5#、6#為合成循環(huán)水空冷，7#、8#、10#、11#為尿素三胺循環(huán)水空冷。

2.2 技術(shù)原理

本項(xiàng)目消霧改造為在冬季環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)，將開式冷卻水回水引入干冷散熱器進(jìn)行冷卻，循環(huán)水回水與冷空氣換熱，循環(huán)水回水溫度降低，減少循環(huán)水涼水塔蒸發(fā)量。在溫度極低的情況下，循環(huán)水回水不需要上塔，直接回到?jīng)鏊?，到達(dá)循環(huán)水消霧的目的，同時(shí)也減少了循環(huán)水補(bǔ)水量。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

2.3.1 產(chǎn)品型式及特點(diǎn)

特點(diǎn)： ①散熱器立式布置塔兩側(cè)，進(jìn)風(fēng)阻力小;②塔內(nèi)大靜壓空間使進(jìn)風(fēng)均勻性好，提高整體換熱性能;③散熱器和風(fēng)機(jī)檢修互不影響，散熱器清洗、檢修方便，便于維護(hù)，性能長(zhǎng)期保持;④所有配水管道和閥門布置于塔內(nèi)，無明露管道，整體美觀。

垂直布置的優(yōu)勢(shì)： ①更簡(jiǎn)潔的散熱器支撐;②地上管道放置在地面附近;③因?yàn)榈臀恢?，散熱器布置在兩?cè)，更容易維修;④更適合場(chǎng)地緊張的地方，相對(duì)水平布置形式節(jié)省占地;⑤各風(fēng)機(jī)單元可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)充排水，而不影響其他單元的運(yùn)行，特別適用于防凍保護(hù)控制;⑥垂直布置具有相對(duì)較高的塔高，具有一定的自然通風(fēng)能力，相對(duì)水平布置通風(fēng)能力更強(qiáng)

2.3.2管型選用及特點(diǎn)

空冷散熱器采用新疆心連心能源化工有限公司針對(duì)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)專門開發(fā)的6排?25mm不銹鋼基管整體套鋁制板片散熱器，換熱器基管材質(zhì)為316L。

①采用改良的橋式開縫翅片結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)擾流，空氣側(cè)傳熱性能優(yōu)異。②管排布置、開縫形式及排布都經(jīng)過優(yōu)化選擇，提高傳熱性能的同時(shí)，最大程度控制風(fēng)阻。③采用硬鋁沖壓制作整體板翅片，能夠經(jīng)受清洗水的沖擊并引導(dǎo)清洗水經(jīng)過翅片，增強(qiáng)清洗效果。 ④脹管自鎖結(jié)構(gòu)，消除間隙熱阻并有效增加管束整體機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。⑤整體套片脹接，冷作硬化，強(qiáng)度好，承壓高，水側(cè)承壓達(dá)8MPa以上。

3 空冷塔運(yùn)行控制方案

夏季和冬季兩種運(yùn)行控制模式，根據(jù)環(huán)境溫度檢測(cè)自動(dòng)切換，環(huán)境溫度低于2℃轉(zhuǎn)入冬季運(yùn)行模式，環(huán)境溫度高于5℃轉(zhuǎn)入夏季運(yùn)行模式。

①夏季運(yùn)行模式以總回水管溫度檢測(cè)進(jìn)行控制：所有風(fēng)機(jī)同起同落變頻調(diào)節(jié)控制水溫。②冬季運(yùn)行模式以防凍保護(hù)為主，根據(jù)區(qū)域回水母管和單元出水母管溫度檢測(cè)進(jìn)行控制，分為三級(jí)防凍保護(hù)控制（即使在手動(dòng)操作模式下，也具備自動(dòng)保護(hù)功能）：第一級(jí)：根據(jù)總回水出水溫度檢測(cè)，各單元風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)以目標(biāo)設(shè)定值控制水溫。第二級(jí)：根據(jù)單元出水溫度檢測(cè)，如單元出水溫度低于20℃（可設(shè)定），關(guān)停該單元風(fēng)機(jī)，當(dāng)該單元出水溫度高于32℃時(shí)，重新開啟該風(fēng)機(jī)單元。第三級(jí)：根據(jù)冷卻區(qū)域出水溫度檢測(cè)，如區(qū)域出水溫度低于15℃（可設(shè)定），關(guān)停該區(qū)域所有風(fēng)機(jī)，并報(bào)警，延時(shí)自動(dòng)泄水保護(hù)。

4 空冷塔正常投運(yùn)步驟

每套空冷裝置分為兩組，一組布置在北側(cè)，另一組布置在南側(cè)?？绽渫哆\(yùn)時(shí)兩組先后投運(yùn)，避免多組空冷同時(shí)造成循環(huán)水系統(tǒng)上水壓力波動(dòng)，影響生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行?？绽湔Ｍ哆\(yùn)步驟具體如下：①先打開一組空冷上水閥門（全開），打開對(duì)應(yīng)的換熱器各排氣閥進(jìn)行排氣，空氣排凈后關(guān)閉排氣閥。②打開對(duì)應(yīng)的一組空冷上塔閥門，同時(shí)緩慢關(guān)閉循環(huán)水回水總管上塔閥門（關(guān)一半即可），調(diào)整前后循環(huán)水上回水壓力不得超過0.10MPa。③打開另一組空冷上水閥門（全開），打開對(duì)應(yīng)的換熱器各排氣閥進(jìn)行排氣，空氣排凈后關(guān)閉排氣閥。④打開對(duì)應(yīng)的另一組空冷上塔閥門，同時(shí)緩慢關(guān)閉循環(huán)水回水總管上塔閥門（全關(guān)），調(diào)整前后循環(huán)水上回水壓力不得超過0.10MPa。⑤調(diào)整各空冷上塔閥門，確保各空冷過水量均勻，并將循環(huán)水上回水總管壓力恢復(fù)到調(diào)整前狀態(tài)。

5 空冷不上塔調(diào)整方法

調(diào)整空冷不上塔時(shí)，一套空冷兩組換熱器先后調(diào)整，避免循環(huán)水系統(tǒng)上水壓力波動(dòng)，具體調(diào)整步驟如下：①關(guān)閉一組空冷上塔閥門（全關(guān)），同時(shí)開對(duì)應(yīng)的空冷回水近路閥門，循環(huán)水上回水壓力基本不變。②關(guān)閉另一組空冷上塔閥門（全關(guān)），同時(shí)開另一組對(duì)應(yīng)的空冷回水近路閥門，循環(huán)水上回水壓力基本不變。③全開循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋（ND200），微開空冷兩組上塔閥門，微開循環(huán)水回水總管上塔閥門，循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋少量過水且不帶壓，避免上塔總管或涼水塔填料少量過水發(fā)生上凍[1]。④調(diào)整空冷各組上塔閥門或回水近路閥門，確保各空冷過水均勻，避免空冷流量、流速低而發(fā)生上凍。

6 空冷防凍措施

①每套空冷換熱器過水量不得低于3000m3/h，避免空冷流量、流速過低發(fā)生上凍。②空冷上水溫度不得低于15℃，避免空冷流量、流速過低發(fā)生上凍。③空冷回水上塔時(shí)，微開循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋，微開循環(huán)水回水總管上塔閥門，微開空冷回水近路閥門。④空冷回水不上塔時(shí)，全開循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋，微開循環(huán)水回水總管上塔閥門，微開空冷各組上塔閥門，循環(huán)水回水總管上塔導(dǎo)淋少量過水且不帶壓即可。⑤定期對(duì)空冷非上回水側(cè)管箱下端進(jìn)行測(cè)溫并記錄，溫度不得低于10℃。⑥定期檢查長(zhǎng)流水防凍執(zhí)行情況，若流水量過小或不過水，及時(shí)對(duì)微開的閥門進(jìn)行調(diào)整到位。

7 空分停車空分空冷調(diào)整思路

①空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于20℃，空分循環(huán)水停運(yùn)所有涼水塔風(fēng)機(jī)，保證兩臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，循環(huán)水流量在10000m3/h左右。②空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于15℃，空分循環(huán)水空冷停止上塔，空冷回水直接回涼水池，保證兩臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，循環(huán)水流量在10000m3/h左右。③空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于10℃，?？辗挚绽渌酗L(fēng)機(jī)。④空分循環(huán)水系統(tǒng)上水溫度低于5℃，打開空分循環(huán)水回水總管近路，關(guān)閉空冷進(jìn)回水閥門并排凈空冷，空分循環(huán)水一臺(tái)泵運(yùn)行。

8 空冷消霧裝置效益分析

8.1 經(jīng)濟(jì)效益

2018年冬季，大氣溫度平均為-19℃?？辗盅h(huán)水補(bǔ)水量18611t（13.14t/h），置換量7788t（5.5t/h），計(jì)算蒸發(fā)量7.64t/h。合成循環(huán)水補(bǔ)水量49563t（35t/h），置換量7320t（5.17t/h），計(jì)算蒸發(fā)量29.5t/h;尿素循環(huán)水補(bǔ)水量58911t（41.6t/h），置換量6159t（4.35t/h），計(jì)算蒸發(fā)量37.25t/h。循環(huán)水整體補(bǔ)水量約90t/h，置換量15t/h，計(jì)算蒸發(fā)量75t/h。

在大氣溫度相差不大的條件下，投運(yùn)空冷消霧裝置，循環(huán)水裝置整體補(bǔ)水量少199t/h，蒸發(fā)量少164t/h。每臺(tái)空冷投運(yùn)減少循環(huán)水補(bǔ)水量34t/h，每臺(tái)空冷投運(yùn)減少循環(huán)水蒸發(fā)量29.8t/h。

8.2 環(huán)境效益

控制循環(huán)水涼水塔散發(fā)的水霧能夠有效減少霧霾的形成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年以前的冬季，一個(gè)月內(nèi)將近存在20天降雪，周邊道路受到影響。空冷消霧裝置投運(yùn)以來，循環(huán)水涼水塔蒸發(fā)的水霧明顯減少，極寒天氣涼水塔風(fēng)機(jī)全停甚至回水不上塔，循環(huán)水涼水塔沒有水霧，降雪天氣明顯減少，周邊環(huán)境得到明顯好轉(zhuǎn)，環(huán)保管理工作得到外界一致好評(píng)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】田艷龍.循環(huán)冷卻水空冷系統(tǒng)研制[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2018.