中煤闭式空冷循环冷却水系统方案_图文

1、中煤煤制甲醇及深加工项目 360万吨 /年煤制甲醇 120万吨 /年烯烃 闭式空冷循环冷却水系统 (联合式空冷器方案设计武汉中圣能源环保工程有限公司 2011年 7月 1 、概述1.1标准及规范工业循环水冷却设计规范 GBJ102-87工业循环冷却水处理设计规范 GB50050-2007空冷式换热器 GB/T15386-941.2循环水设计(1气象条件设计干球温度 29.3 设计停止喷淋水温度为 0。 设计湿球温度 25(2工艺参数供水温度:30 供水压力(界区点:0.45 MPa回水温度:40 回水压力(界区点:0.25 MPa表 1 系统划分及水量表 2、闭式空冷循环冷却水系统2.1方案选

2、择业主供水硬度较高,若采用开式凉水塔流程,该水在循环过程中由于蒸发,接触大气, 水质更加恶化,钙镁离子浓度更高,会在工艺设备上严重结构、腐蚀,使换热过程难以顺 利进行。而工艺换热设备昂贵,且安全要求高,故采用优质安全的循环冷却水系统是保证 设备高效稳定运行的关键水质,故采用全闭式循环冷却水系统。本方案采用全闭式空冷循环水系统。闭式空冷循环冷却水系统和开式循环冷却水系统 最大区别在于前者的冷却介质是软水,这部分水在系统内循环冷却,不直接和大气接触, 避免了水质污染和浓缩, 这使得相关工艺设备的运行环境得到大大改善, 提高其使用寿命, 增加运行可靠性。闭式空冷循环冷却水系统的核心设备是空冷器,我公

3、司现有四种冷却设备可以实现闭 式循环:节能型水膜式空冷器(WZK ,专利号:ZL03 2 41415.3,联合空冷器(WLK ,专 利号:200910062950.6 ,干空冷器(WGK ,闭式冷却塔(WBK 。节能型水膜式空冷器, 多用于北方地区,水资源缺乏的地区,节水节电显著;在节能型水膜式空冷器的基础上研 发了联合空冷器,此种类型设备在气温小于 0时可停开喷淋水,有效防止了设备结冻, 节水效益更明显; 干空冷器用于介质冷却温度高于环境温度 20的工况下, 用空气冷却介 质。在水资源充足,气温较高的地区,可以采用以闭式冷却塔,但不节水。本地区干旱缺水,昼夜温差大,地处高海拔,全年气温 0以

4、下的天数较多,设备如 何节水、防冻是个严重的问题。综合本项目的条件,有两种闭式方案:一、闭式冷却塔 +干空冷方案;二、联合空冷器方案。这两种方案的共同特点是:在气温较高时湿式运行, 主要依靠水冷强化冷却过程;冬季(0及以下干式运行,依靠风冷将介质冷却,节水 且避免冰冻危害。比较两种方案:第一种方案占地大,投资高,第二种方案将两种空冷器 结合为一体,占地比前者小,投资相应也较低。 故本方案选择以联合空冷器为核心设备的 闭式空冷循环冷却水方案。本地区全年大约有 3个月时间在 0以下,故本方案有 3个月停开喷淋水,完全靠风 冷冷却,只在另外 9个月开部分喷淋水,平均只需要开部分空冷器,全年水耗低,仅

5、为开 式塔或闭式冷却塔水耗的 45%。在气温低于 0时, 若有水在换热管外下落, 在空冷器进风口百叶窗处出现结冰现象, 严重的会将百叶窗全部封死,风机无法将风引出,影响换热,对工艺生产造成影响,使整 个系统不能正常运行。由于冰冻时间长,除冰不仅需耗大量人力物力,况且也难以进行。考虑到以上问题,结合我公司多年来在北方地区工程应用经验,我们推荐在 0时可 以停开喷淋水的联合空冷器设备,既避免了设备在气温低时产生的冰冻问题,节省了大量 水, 节省了加药费用和污水处理费用, 亦考虑了设备投入的经济性, 即在夏季可开喷淋水, 在冬季(0及以下停开喷淋水。2.2设计说明闭式空冷循环冷却系统以联合式空冷器为

6、核心设备,用软水代替传统工业循环水,吸 收工艺装置冷却器热量,然后通过联合式空冷器冷却,再到工艺装置冷却器,在系统中密 闭循环。系统流程如下:加药装置工艺装置冷却器 联合式空冷器 软水循环泵 为了防止喷淋水使联合式空冷器结垢、腐蚀,建议对硬度较大的补充水进行预处理, 降低部分硬度,之后进入喷淋水系统,在设备运行过程中,需对喷淋水水质仔细监控,采 用加药机投加水处理药, 以提高喷淋水的浓缩倍率, 节约用水, 同时防止结垢和腐蚀发生。 为降低喷淋水中悬浮物的含量,设置旁滤,旁滤水量为喷淋水量的 5%左右。 (系统要 求水质指标见附表一考虑系统安全稳定运行,设置脱气稳压装置。出除工艺装置可能的少量泄

7、露气体,并 补充系统中损失的软化水。2.2联合式空冷器技术说明联合型蒸发冷却器是由我公司在原有专利产品 节能型水膜式空冷器(专利号: ZL03241415.3的基础上,开发的新一代高效节能型产品。它由干式空冷管束和湿式空冷管束组成,可称之为干湿联合型蒸发冷却器。需冷却的 工艺介质,直接进入联合型蒸发冷却器管内,代替了传统的水冷器和凉水塔。联合型蒸发冷却器结构工艺流体先进入翅片空气预冷管束, ,进行部分冷却,然后进入被直接喷淋的蒸发冷 却管束, 进一步冷却。 空气从下部向上进入蒸发冷却管束, 再向上进入翅片空气预冷管束。 风机置于设备顶部。在翅片空气预冷管束和蒸发冷却管束之间,设有喷淋水系统。结

8、构简图如上。基本原理:它将水的蒸发与空气冷却、传热与传质过程融为一体,利用空气冷却的翅片预冷段 和水膜蒸发段相结合强化换热、热效率高;增加了空气预冷段后 , 降低流体进入蒸发段的温度、进一步减小了湿式管束的负荷, 节省工业用水,避开管外结垢敏感区;一般气候条件下,可停开部分联合式空冷器的喷淋水,本方案设计停止喷淋水温度为 0。相当于干空冷器,所以,联合式空冷器是节水的设备。以联合式空冷器为核心的密闭循环冷却系统,完全回收了冷却介质的余压,软水循环 泵只用增加部分压头即可完成系统循环。 在开式冷却塔系统中, 冷却介质的余压全部消失, 冷水循环泵需从常压开始加压。喷淋水是需要加泵循环,但喷淋水量仅

9、为冷却介质水量的 三分之一至五分之一。故以联合式空冷器为核心的闭式循环系统又是节能的。软水在循环过程中不消耗,只需补充由于跑、冒、滴、漏引起的损耗,这和工厂的管 理水平和工艺设备的质量有关。根据已投产的企业的情况,每周仅补充很少的软化水。 2.3单台联合式空冷器技术参数表表 2 联合式空冷器技术参数表 3、方案设计根据业主提供的水平衡图,系统划分如下,水量见表 1(1 热电空分循环水站:供给 1期、 1期的热电、空分、脱盐水站、仪表空压站 (图 中循环水已计入空分循环水,其中空分单设供水系统。(2 煤化工循环水站 :供给 1期 的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水。(3 煤化工循环水站 :供给

10、 1期 的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水。(4 石油化工循环水站 :供给 1期 的 MTO 、 PP 、 PE 、 余热回收、 丁烯 1、 MTBE 装置循环水。(5石油化工循环水站 :供给 1期 的 MTO 、 PP 、 PE 、 2 PH 装置循环水。 (2 (5的设置原则是:(a 主工艺装置的 1期 和 1期 循环水系统分开设置。(b 各套循环水系统规模基本相当(约 40000m 3/h左右 。表 3 系统划分及配置 4、消耗指标 5、闭式空冷循环水系统投资概算5.1热电、空分、脱盐循环水站:空分,仪表空压站(单独供水投资概算:7673万元5.2热电、空分、脱盐循环水站:1期, 2期

11、热电、脱盐水站投资概算:2974万元5.3煤化工循环水站:1期的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水投资概算:10230万元5.4煤化工循环水站 -:2期的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水投资概算:10230万元5.5石油化工循环水站 -:1期的 MTO 、 PP 、 PE 、余热回收、丁烯 -1、 MTBE 装置 循环水投资概算:10230万元5.6石油化工循环水站 -:2期的 MTO 、 PP 、 PE 、 2-PH 装置循环水投资概算:10230万元系统总投资为 51567万元。6、开式系统和闭式系统的比较6.1开式系统方案该工程含 5个循环水系统,每个系统水量约 40000m 3 /h

12、,以 40000m 3 /h一个系统为例 做开式系统方案,如下:采用 10台 GFNS-4000型钢混结构逆流式冷却塔,单台处理水量 4000 m 3/h,功率 185kW 。配置循环泵 7台, 6用 1备,流量 7667 m3 /h,扬程 55m ,功率 1600kW 。配置加 药和旁滤设备。 6.2消耗指标及投资概算(为 40000 m3 /h循环水方案数据 五个系统的消耗均为如下数据:1耗电总装机功率:11450 kw年平均功率: 10880kw2耗水年平均补水量:800t/h3投资概算:7600万元6.3工艺比较 6.4经济比较 6.5方案推荐比较以上两种设计方案,结论如下:该项目生产

13、用水的硬度较高, 若使用开式塔方案, 则工艺设备很快会结垢, 影响生产, 产生的经济损失较大。若开式塔采用软水作补充水,则因补充水量大,而使水耗,水费和 投资增加。采用软水冷却后,管道、换热设备将大大减少结垢、腐蚀等现象,有效的延长了工艺 装置的设备、管道等的使用寿命,提高了换热效率,节省维修费用。联合空冷器夏季湿式运行,在气温较高时主要依靠水冷依然可将介质冷却;冬季(0 及以下干式运行,在气温较低时主要依靠风冷将介质冷却,节水且避免冰冻危害。 综上所述,我们推荐联合空冷器闭式循环冷却水方案。7、占地面积循环水量为 40000 m3 /h的闭式循环水系统占地约为 200m ×74m

14、; 循环水量为 20000 m3 /h的闭式循环水系统占地约为 200m ×37m ; 联合空冷器放置于泵房顶上。附 :1. 水质要求表2. 主要设备一览表 . 武汉中圣能源环 文件号 主 保工程有限公司 要 设 备 一 览 表 页 码 设计项目 版次 0 中煤闭式空冷循环冷却水系统 单 重 (kg 总 重 (kg 工程名称 煤化工循环水站-：2 期的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水 序 号 1 设 备 位 号 名 称 及 规 格 图号或型号 材 料 数 量 25 台 备 注 联合式空冷器 WLK-1600 2 软水循环泵 流量 Q=7666.7m /h ， H=45m 功率： P

15、=1250 kW 喷淋水泵 流量 Q=2875m /h， 扬程 H=25m 功率 P=280 kW 旁滤器 Q=200 m3/h 稳压脱气罐 加药装置 单梁桥式起重机 10t 3 3 7台 6开1备 3 7台 6开1备 4 5 6 7 CS CS 4台 4套 2台 2台 编制/日期 校核/日期 审核/日期 武汉中圣能源环 文件号 主 保工程有限公司 要 设 备 一 览 表 页 码 设计项目 版次 0 石油化工循环水站-：1 期的 MTO、PP、PE、余热回收、丁烯-1、MTBE 工程名称 装置循环水 序 号 1 中煤闭式空冷循环冷却水系统 设 备 位 号 名 称 及 规 格 图号或型号 材 料

16、 数 量 25 台 单 重 (kg 总 重 (kg 备 注 联合式空冷器 WLK-1600 2 软水循环泵 流量 Q=7666.7m /h ， H=45m 功率： P=1250 kW 喷淋水泵 流量 Q=2875m /h， 扬程 H=25m 功率 P=280 kW 旁滤器 Q=200 m3/h 稳压脱气罐 加药装置 单梁桥式起重机 10t 3 3 7台 6开1备 3 7台 6开1备 4 5 6 7 CS CS 4台 4套 2台 2台 编制/日期 校核/日期 审核/日期 武汉中圣能源环 文件号 主 保工程有限公司 要 设 备 一 览 表 页 码 设计项目 版次 0 中煤闭式空冷循环冷却水系统 单 重 (kg 总 重 (kg 工程名称 石油化工循环水站-：2 期的 MTO、PP、PE、2-PH 装置循环水