浓海水循环冷却系统改造

2018-06-15，

纯碱工业 2018年3期

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(唐山三友化工工程设计有限公司，河北唐山 063305)

自2011年底我公司建成浓海水综合利用项目以来，浓海水用于纯碱生产中化盐使用，回收利用浓海水中的氯化钠和水，降低了纯碱生产的消耗，同时也在一定程度上解决了海水淡化项目排废浓海水对周边海洋环境的影响。随着海水开发利用技术的不断成熟进步以及对淡水资源的保护节约意识的不断提高，我公司将浓海水用作循环冷却水，在节约淡水的同时，使浓海水进一步增浓，增浓后的海水最终进入生产系统，降低了纯碱成本，实现了效益最大化。

1 淡水循环冷却水塔现况

1.1 现有淡水循环冷却塔运行状况

我公司原循环水装置分为闭路循环水和开路循环水系统。闭路循环水水质较开路循环水水质要差一些，浊度较高略显棕褐色，闭路循环水中投加缓释阻垢剂和杀菌灭藻剂。

循环水补充水来自陡河水和深井水。补充水总量夏季平均约3 300 m3/h，最大补水量约3 600 m3/h，冬季最少约2 800 m3/h(其中包括供热电分公司约550 m3/h，供热电总公司循环水约850 m3/h，供氯碱化纤约800 m3/h)。

淡水循环水水量的使用情况见表1。

综合表1情况，年循环水平均流量为30 000 m3/h，平均淡水补充水量400 m3/h，平均温度差为11 ℃。在夏季炎热季节，已经不能满足当前生产需要，需增加2套淡水凉水塔。淡水凉水塔的增设就会增加淡水的使用消耗，增加了生产成本。

表1 2012年淡水循环水水量参考数据

1.2 现有淡水循环冷却塔构造

我公司循环冷却塔为机械通风式逆流冷却塔，它由配水系统、淋水填料、风机、电机、风筒、收水器和其它装置组成。配水系统的作用是将热水均匀的分配到冷却塔的整个淋水面积上，从而使淋水装置发挥最大的冷却效力，我们采用的配水系统为管式配水系统。淋水填料的作用是将配水系统溅落的水滴经多次溅散成微细小水滴或水膜，增大水和空气的接触面积，延长接触时间，从而保证空气和水的良好热、质交换作用。我单位淋水填料为薄膜式淋水填料。风机是冷却塔设备中的重要部件，其性能的优劣将直接影响到冷却塔的热工性能，现使用的风机型号为L80A、L85A两种。风筒为迥转型动能回收型风筒，以保证进风平缓和消除风筒出口的涡流区。收水器的作用是减少水量损失改善冷却塔周围环境。

1.3 现有淡水循环冷却塔使用单位及要求

闭路循环水：水通过钛板换热器、螺旋板换热器等用水设备后经闭路循环回水管自压上冷却塔冷却后入集水池、吸水池，池中水经过加入阻垢缓蚀剂、杀菌灭藻剂(夏季)后，方可正常供闭路循环水，如此往复蒸发水量定期由开路回水或直流水系统补充。

闭路给水压力0.44～0.46 MPa，回水压力0.1～0.15 MPa，供水温度≤33 ℃。

开路循环水：直流水通过碳化塔生产装置后，经开路循环回水管自压回流至冷却塔冷却后，进入集水池开路吸水池、地面水储水池，供给碳化塔、盐水、石灰等工序生产用水及生活冲洗用水，损失水量由直流水系统直接补充。

开路给水压力0.43～0.44 MPa，回水压力0.1～0.2 MPa，供水温度≤30 ℃。

2 海水循环冷却塔的改造及运行状况

2.1 冷却塔改海水的工艺流程

曹妃甸去首钢海水淡化浓海水，经过地下管线引入我公司曹妃甸海水输送泵站。加压后经原有管道51 km送入公司生产装置区，进入原有海水缓冲桶，海水加压后经部分碳化塔、吸收塔换热，然后将浓海水送新建海水循环凉水塔上部。冷却后浓海水经循环加压泵送部分碳化塔和吸收塔水箱，带出生产余热，返回海水循环凉水塔上部，构成浓海水循环冷却。浓海水蒸发换热降温同时，达到浓海水进一步增浓。部分增浓海水自吸收塔出水引出进一次化盐系统。

改造后浓海水有效利用量为1 500 m3/h，增加用量480 m3/h，全部蒸吸工序和部分碳化塔改用了浓海水循环冷却。原有淡水循环水系统0#～10#凉水塔，继续为部分碳化塔和其他换热设备提供冷却。

浓海水流程见图1。

图1 浓海水流程简图

2.2 对海水循环冷却塔的构造要求

海水冷却塔中，对淋水填料的要求特别高，由于海水冷却塔相对于淡水冷却塔而言，热力性能有一定程度的下降，这就要求海水冷却塔中的填料具有更高的热力性能，同时常年在海水环境下运行的填料容易结化学和生物垢，这又要求海水淋水填料具有防堵抗污能力。因此，海水冷却塔选用了TX-Ⅲ型双斜梯波薄膜填料。配水系统采用管式配水系统，配水管采用PVC-U材质，喷头采用NS型三溅式防松喷头布水。风机采用海水冷却塔专用风机，该型号和材质的风机非常适用于大型机力海水冷却塔，满足海水冷却塔要求风机具有高效率和耐腐蚀性的特点。风机叶片主要成分采用高强度环氧乙烯基树脂，同时对叶片各部位按等强度原则进行优化设计，对应力集中处和薄弱部位，采用了耐化学腐蚀金属与耐海水侵蚀玻璃钢结合，减少了因局部失效和常年在海水环境下运行易老化而影响使用寿命的几率。金属轮毂、减速箱外壳等金属材料喷涂能耐海水腐蚀的保护层，减速机轴封件采用耐海水腐蚀的进口件，油位计和引出管道均采用SS316L不锈钢材质。电机进行防霉处理，还经过了绝缘、金属抗真菌、害虫和抗腐烂的特殊处理。风筒为特种玻璃钢材质迥转型动能回收型风筒，为防止海水的侵蚀和菌藻的滋生，在原材料树脂中添加特种防霉剂，在风筒成型阶段，内表面增刷特种树脂两遍。收水器为专利产品SJ型高效低阻加筋弧形收水器，其飘水损失率仅为0.0015%以下，符合国家标准GB/T23248-2009《海水循环冷却水处理设计规范》中海水冷却塔飘水率应小于系统小时循环水量的0.002%。

2.3 浓海水循环冷却系统改造后水质指标和用户要求

浓海水超过一定浓度后，做纯碱生产系统循环冷却水需要全除钙镁精制，彻底消除换热器、管路结垢，降低循环水体泥污含量。在充分调研、大量实验的基础上，可知，浓海水氯浓度小于28 tt时，做循环水则不需要全除钙镁，仅需加入缓蚀阻垢剂即可满足要求。

表2 各种海水平均组成成分

综合表2可知，Cl-平均浓度为21.44 tt，小于28 tt。故只需加入缓蚀阻垢剂即可满足要求。浓海水在引入我公司前已经投加缓释阻垢剂，故我单位不需在投加，节约了成本费用。

浓海水循环冷却系统改造后，用于蒸馏塔、吸收塔、部分碳化塔等钛材材质换热器换热，淡水用于压缩机、流化床、炉气换热器、部分碳化塔等设备换热。浓海水循环系统进行电化学防腐、牺牲阳极的阴极保护、通入直流电源等，用于解决海水的腐蚀、结垢等问题。这些措施大大降低了浓海水对管道、设备的腐蚀风险。

表3 海水循环凉水塔指标

3 投用后效果

浓海水代替淡水作循环冷却水使用后，新增冷却塔与原有冷却塔比，每台海水循环冷却塔减少了淡水用量约为35～50 m3/h。现已新建2台套浓海水冷却塔，改造6台套淡水循环水冷却塔(包括氯化钙4台套)。则每年节省淡水约245.28万m3。每吨水价格按6.85元/t计，则每年可节约成本1 680.168万元。