蘭州煉油化工總廠的循環(huán)水為集中供水的大型水系統(tǒng)，總供水能力2.2萬m3/h。隨著我廠煉油化工的不斷擴(kuò)大及深度加工，循環(huán)水場亦在不斷的挖潛改造來滿足裝置的用水要求，1995年新開工的4×104 t/a聚丙烯裝置的循環(huán)水就是通過對4號冷卻塔的改造來滿足要求的。經(jīng)過三年的試運行，現(xiàn)對這項技術(shù)改造作以總結(jié)，以便為循環(huán)水場冷卻塔的再改造提供技術(shù)資料及經(jīng)驗。

　　在4號冷卻塔與4×104 t/a聚丙烯裝置配套時，其供水設(shè)備之一的水泵已不存在問題，唯一突出的矛盾反映在4號冷卻塔冷卻處理能力低，處理量1 250 m3/h，難以滿足4×104 t/a聚丙烯裝置1998年改造為7×104 t/a聚丙烯對循環(huán)水水量2 400 m3/h及水溫≤26 ℃的要求。為此，我們提出對4號冷卻塔進(jìn)行技術(shù)改造。

        1.冷卻塔的改造內(nèi)容

　　4號冷卻塔屬5間單排并聯(lián)布置的小型鋼筋混凝土逆流式冷卻塔，尺寸41m×8．2m(單塔尺寸8.2 m×8.2 m)，采用4.7m的風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，單塔處理量200～250 m3/h。

        1.1　存在問題

　　4號冷卻塔增大處理量時，塔本身存在如下問題：

　　(1)風(fēng)速分布不均，而且進(jìn)風(fēng)口渦流區(qū)大，氣流總阻力增大，影響冷卻效果；

　　(2)淋水填料為水泥格網(wǎng)板，自重大，淋水面積小，散熱效果較差；水泥折板型收水器，除水效果差，目前均屬于淘汰型填料；

　　(3)通風(fēng)筒僅有風(fēng)筒部分，為鋼筋混凝土材質(zhì)，不設(shè)有導(dǎo)流圈，不能消除風(fēng)筒出口的渦流區(qū)；

　　(4)塔的上水立管、配水管偏小，噴頭散水效果差，噴水量小。

        1.2　改造內(nèi)容的選擇條件

　　針對4號塔本身的缺陷，我們對技術(shù)改造提出了嚴(yán)格要求，對主要部件淋水填料、通風(fēng)筒、進(jìn)風(fēng)口提出選擇條件：

　　(1)淋水填料應(yīng)具有較高的冷卻能力，即水與空氣的接觸表面積較大，接觸時間較長；通風(fēng)阻力較小；材料易得；施工維修方便；質(zhì)輕、耐久。

　　(2)通風(fēng)筒應(yīng)保證進(jìn)風(fēng)口平緩和消除風(fēng)筒出口的渦流區(qū)。

　　(3)針對進(jìn)風(fēng)口小，塔體又不可做改動的實際情況，提出在進(jìn)風(fēng)口增設(shè)價廉物美的玻璃鋼導(dǎo)風(fēng)板。

        1.3　改造內(nèi)容

　　在循環(huán)水工藝中冷卻塔是直接影響循環(huán)水水溫、水量的設(shè)施，而決定冷卻塔處理量及效果的又是塔內(nèi)的淋水填料。因此，我們特別注意對填料的選擇。

　　當(dāng)時，我廠共57間4.7 m風(fēng)機(jī)的冷卻塔，其中18間為玻璃鋼斜交錯填料，其余均為水泥格網(wǎng)板填料，因無其它填料的技術(shù)結(jié)論，我們就從現(xiàn)有冷卻塔的淋水分布、處理量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)使用的玻璃鋼斜交錯、水泥格網(wǎng)板填料多少存在布水不均的問題，且玻璃鋼斜交錯填料有少部分脫落。為此，我們大膽選擇了當(dāng)時由中石化總公司推薦的美國茵派克淋水填料。

　　該填料為點滴簿膜式，形狀為扁狀球體，扁狀球體的橫向直徑尺寸185 mm，縱向直徑尺寸150 mm，空隙率5%，比表面積108 m2/m3，堆積質(zhì)量48.1 kg/m3，裝填數(shù)272個/m3，由改性聚丙烯注塑成型。同時配套選用玻160—45型收水器。

　　改造內(nèi)容具體見表1。

表1　4號冷卻塔技術(shù)改造內(nèi)容

        2.技術(shù)改造前后對比

　　改造后，4號塔總尺寸41 m×8.2 m，集水池水深1.8 m，導(dǎo)流圈高1.195 m，風(fēng)筒高3.235 m，進(jìn)風(fēng)口高2.45m，塔體總高15.415 m。

　　表2是對4號冷卻塔技術(shù)改造前存在的缺陷與技術(shù)改造后的情況匯總及技術(shù)改造的優(yōu)勢。

表2　4號冷卻塔技術(shù)改造前后對比

        3.改造運行情況及標(biāo)定結(jié)論

　　整個改造完成后，4號塔5間冷卻塔運行情況良好，單塔處理水量明顯增加，淋水均勻、密度大，水成點滴狀下落；站在塔頂，感覺不到有小水滴飛落。

　　為了更好的測定其性能，在實施改造一年后，我們同北京安利得化工有限公司一同對4號塔進(jìn)行了標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果與制訂技術(shù)改造的預(yù)期效果一致。標(biāo)定中不但標(biāo)定茵派克填料的實際使用的效果及性能，而且為了與原水泥格網(wǎng)板填料進(jìn)行對比，我們選擇與原4號塔塔體尺寸相同、填料相同的34號塔進(jìn)行對比標(biāo)定，34號塔塔內(nèi)部件同4號塔改造前均一致。

　　經(jīng)16天的測試標(biāo)定工作，將有效原始數(shù)據(jù)按各測定項目進(jìn)行篩選和歸整，歸整出各工況的匯總數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行各項性能的計算和分析，表3反映出兩種填料標(biāo)定測試結(jié)果對比。

表3　兩種填料標(biāo)定測試結(jié)果對比

        4.技術(shù)總結(jié)

　　(1)茵派克填料的總?cè)莘e散熱系數(shù)明顯優(yōu)于現(xiàn)34號塔的水泥格網(wǎng)板填料，優(yōu)于其3～4倍以上；在其它因素不變時，容積散熱越大，則冷卻塔散熱能力越大，塔的體積可越小。

　　(2)茵派克填充的涼水塔的冷卻幅高小于水泥格網(wǎng)板填料。說明茵派克填料的熱力性能好，冷卻效果佳。

　　(3)在相同或接近的水汽比條件下，茵派克填料的冷卻數(shù)大于水泥格網(wǎng)板填料。說明茵派克填料的散熱能力大于水泥格網(wǎng)板填料。

　　(4)4號冷卻塔的單塔最大處理量可達(dá)600～700 m3/h以上，此時冷卻塔塔的風(fēng)速均在1.78～1.22 m/s之間，屬合理范圍內(nèi)；而水泥格網(wǎng)板填料的34號塔處理量260 m3/h，風(fēng)速已達(dá)2.187 m/s，超出合理范圍。

　　(5)收水器的效果，收水器的除水效果一般通過現(xiàn)場觀察，4號冷卻塔的玻160～45收水器風(fēng)吹水滴看不到，而34號塔風(fēng)吹損失水量嚴(yán)重，不僅塔頂風(fēng)筒下方的部分被風(fēng)吹到塔外落下的水滴弄濕，而且水滴還飄落到冷卻塔下。說明玻160—45收水器除水效果很好。

　　(6)由以上幾點可以看出，4號塔技術(shù)改造工作是成功的。此次改造不僅節(jié)約了占地面積，降低了基建費用，而且縮短了工期。更重要的是為今后循環(huán)水場的冷卻塔塔體技術(shù)改造及新建冷卻塔提供了極好的工程示范。

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