催化循环水系统改造新技术应用

刘恩睦 陈祥 张楠

摘要：扬州石化积极响应集团公司打造样板化循环水场的要求，通过技术调研、核算对比、方案优化等完成催化循环水节能改造，降低投资的同时实现自动化。本文介绍改造过程中，新技术、新材料的创新探索，并对新循环水系统投用前后进行改造效果对比分析。

关键词：永磁变频电机;聚乙烯;浅层砂过滤器

扬州石化原催化循环水场经近20年的运行钢质立柱腐蚀严重，且冷却塔布置在装置内部，水霧扩散加剧了装置设备的腐蚀。目前处理能力仅达3000 m3/h，夏季回水温度41.5℃，无法满足生产的需要，为此进行循环水集中节能改造。

1 技术方案优化

循环冷却水系统是指冷却水循环运行形成的独立系统，即以水为冷却介质，通过机泵等输送设备送至各工艺系统水冷器，吸收热量，再经冷却塔等冷却设施冷却后循环使用。

1.1 单台3000 m3/h冷却塔立体布置

冷却塔选用两台3000m3/h钢筋混凝土支撑-钢筋混凝土围护结构玻璃钢冷却塔。将冷却塔、集水池及循环水泵组合，中间用钢筋混凝土墙隔离，冷却塔安装在集水池上部，侧下部布置水泵，三位一体，占地最少，新水池标高不变，水泵效率最高。

1.2 永磁变频电机的首次引进

永磁变频同步直驱系统是由永磁同步电机与变频器相结合并实现动力传递。图1.2.1通过对永磁变频同步电机与传统异步电机在相同负载率下功率因数、效率对比，可以看出永磁变频同步电机更加高效节能。

此次首次在行业内使用永磁变频电机驱动冷却塔风机，电机与风叶直连，提高效率，降低能耗。通过对比永磁变频同步电机与传统异步电机，永磁电机结构紧、体积小。投用后效率提高，维修率降低，变频操作方便。

1.3 聚乙烯管定向拖拉施工首次应用

循环水水管一般选择螺旋焊接钢管直埋敷设方式;我公司因地下水丰富，钢管埋地容易腐蚀。经调研决定采用PE大口径DN1000mm管材。经过对PE管定向拖拉与螺旋焊接钢埋地两种方案测算，如催化循环水改造给水、回水主管选用DN1000mm给水用聚乙烯管（PE管），采用定向钻孔拖拉施工工艺，每米管道可节约近1125元，550米管道可节约61.8万元。

1.4采用节能型旁滤设备。

循环水旁滤是去除循环水中浊度的主要设备，但普通的石英砂过滤器存在一定的局限性。浅层砂全自动过滤系统具有体积小、节能、无跑砂、漏砂及板结现象，长期运行费用低等优点。两者对比如表1.4.1所示。因此本次改造选用BMF-50×4全自动浅层砂过滤器，处理量为200m3/h，同时采用自动反冲洗控制，过滤器过滤水量大、过滤效果好。

1.5创新采用全自动加药、在线分析，实现无人值守

本次改造采用一台二氧化氯自动发生器、一台在线加药监测装置，控制聚合、催化两套循环水系统的在线检测和自动加药，实现不同加药系统集成。系统采用智能型工业人机界面显示器，触摸屏，可以对电导、温度、流量开关、pH、ORP、浊度、碳钢和铜在线腐蚀速率、回水余氯、硬度、药剂浓度进行在线监测装置（荧光示踪仪）。可选择周期定时、连续参数测量控制、精确日期定时和单一或多件事件循环等在线控制方式，投加循环水药剂。同时通过程序和在线分析自动锁定药剂投加，确保加药效果，大大降低药剂费用。实现循环水系统的自动在线监测、加药和数据远传，达到了抑制水垢、防腐、灭藻等目的，确保换热设备的长期、稳定、高效运行，同时节省了人力，具有良好的经济效益。

2 实施效果

2019年10月10日催化新、旧循环水系统成功切换，经过操作调整，系统压力、温度、流量都达到了预期值。投运后，循环水温度下降8℃，利于装置散热，提高装置运行质态。

2.1循环水系统

2019年10月10日9：00催化切换循环水。循环水冷却系统散热效果显著。循环水出水温度从32℃下降至24℃，循环水回水温度从36℃下降至26℃左右。

2.2吸收稳定干气

循环水温度下降后，吸收稳定系统吸收温度降低，提高了吸收效果。干气中C3以上组分含量显著下降，提高了干气品质，干气产率因此下降100kg/h。

2.3气压机-汽轮机机组

循环水系统温度降低，提高了吸收分离的效率，压缩富气量从11780Nm3/h下降至10800Nm3/h，降低了980Nm3/h。气压机-汽轮机机组负荷因此下降8.3%，汽轮机蒸汽用量从7.0t/h下降至6.4t/h，全年可节约蒸汽6720吨。

2.4 分馏系统

因循环水温降低，分馏系统油气分离冷却效果变好，粗汽油产量提高，从6.8t/h上升至9.3t/h左右。

3 结论

催化循环水系统改造完成两座3000m3冷却塔的建设，创新采用立体布置、PE管道拖拉施工、永磁变频电机。催化新循环水系统投用后，循环水温度下降8℃，富气量下降980Nm3/h，汽轮机负荷下降8.3%，蒸汽耗量下降0.6t/h，全年可节约蒸汽6720吨，达到节能效果，全面提升循环水运行管理水平，为公司各装置长周期运行提供保障。