周文爭

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽　471012)

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?生產(chǎn)與實(shí)踐?

第一循環(huán)水場(chǎng)裝置改造總結(jié)

周文爭

(中國石化 洛陽分公司 ， 河南 洛陽471012)

闡述了水務(wù)中心煉油循環(huán)水裝置第一循環(huán)水場(chǎng)整體優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施情況，在節(jié)能降耗方面取得了成效，并針對(duì)目前存在的問題提出了對(duì)策。

循環(huán)水機(jī)泵 ； 冷卻塔 ； 風(fēng)機(jī) ； 優(yōu)化改造 ； 耗電量

中國石化洛陽分公司水務(wù)中心煉油循環(huán)水裝置第一循環(huán)水場(chǎng)(包括煉油及發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng))擔(dān)負(fù)著為洛陽石化分公司煉油生產(chǎn)裝置、罐區(qū)及輔助系統(tǒng)提供循環(huán)冷卻水的任務(wù)。由于設(shè)備及水處理設(shè)施陳舊老化，運(yùn)行效率低，導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)耗電量居高不下。2014年，循環(huán)水單位的電耗為5.89×10-3kW/m3，高于水務(wù)中心循環(huán)水系統(tǒng)4.756×10-3kW/m3的平均水平。為了降低生產(chǎn)成本，減少用電消耗， 2015年對(duì)水務(wù)中心煉油循環(huán)水裝置第一循環(huán)水場(chǎng)實(shí)施優(yōu)化改造。

1　循環(huán)水裝置優(yōu)化改造

1.1循環(huán)水泵優(yōu)化改造

第一循環(huán)水場(chǎng)104#、105#、106#、201#、204#、205#循環(huán)水泵的型號(hào)為KPS60-500，該型號(hào)泵葉輪水力模型的額定揚(yáng)程為60 m，要達(dá)到水泵銘牌標(biāo)識(shí)的52 m額定揚(yáng)程，需要對(duì)葉輪實(shí)施較大量的切削，導(dǎo)致上述6臺(tái)運(yùn)行效率下降，高效區(qū)變窄，泵平均運(yùn)行效率<81%。西安格睿公司基于“三維CAD-CFD聯(lián)合的葉片泵整體優(yōu)化技術(shù)”，加工定制了高性能葉輪。自2015年3月至10月底，分期對(duì)上述6臺(tái)循環(huán)水泵的葉輪實(shí)施了更換，對(duì)100A、100B及103共計(jì)三臺(tái)離心泵實(shí)施了整體更新，循環(huán)水機(jī)泵改造內(nèi)容見表1、表2。經(jīng)過更新、改造后，循環(huán)水泵運(yùn)行效率由原來的81%提高至86%以上。

1.1.1增加循環(huán)水泵流量配置規(guī)格

優(yōu)化改造前，第一循環(huán)水場(chǎng)循環(huán)水泵有3 170、3 600、4 000 m3/h三種流量規(guī)格，流量相差較小。當(dāng)系統(tǒng)流量需求不是以上三種流量的組合倍數(shù)時(shí)，水泵性能曲線就無法和系統(tǒng)需求相吻合，就會(huì)出現(xiàn)不增開泵，供水量不足，循環(huán)水總管壓力低；若增開一臺(tái)泵，循環(huán)水流量過大、需通過關(guān)小泵出口閥控制總管壓力，出現(xiàn)泵憋壓，能耗升高、運(yùn)行效率降低等現(xiàn)象。通過實(shí)施葉輪或循環(huán)水泵整體更換，增加了循環(huán)水泵流量配置規(guī)格，拉大了循環(huán)水泵流量的檔次，水泵流量有原來三種規(guī)格增加到 2 300、3 000、3 170、3 500 、3 600、 4 000、4 500 m3/h共7種規(guī)格，不僅便于循環(huán)水泵的調(diào)整與組合，同時(shí)，可降低泵運(yùn)行能耗、提高工作效率。

表1　改造內(nèi)容

表2　循環(huán)水機(jī)泵改造內(nèi)容及改造前后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

1.1.2降低泵揚(yáng)程

優(yōu)化改造以前，循環(huán)水泵的額定揚(yáng)程為52 m，循環(huán)水總管壓力只需控制在0.35 MPa左右，就能夠滿足生產(chǎn)裝置的需求。泵實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程偏離額定揚(yáng)程17 m左右，導(dǎo)致泵運(yùn)行效率降低，電耗增大。通過更新改造，循環(huán)水泵的額定揚(yáng)程由原來的52 m降至35 m左右。

1.2優(yōu)化循環(huán)水泵的電機(jī)配置

104#、105#二臺(tái)泵更換葉輪后，循環(huán)水泵的流量由原來的3 600 m3/h降至2 300 m3/h，且揚(yáng)程下降幅度較大，將其電機(jī)由630 kW更換為315 kW的新電機(jī)。由于原來100A、100B的電機(jī)屬于明文淘汰高能耗電機(jī)，100B泵更換葉輪后，流量不變，但由于其揚(yáng)程由原來的55 m降低至35 m，為此，將其800 kW電機(jī)更換為630 kW原105#電機(jī)，而100A電機(jī)利用原來的104#電機(jī)。其它5臺(tái)實(shí)施更新、改造的循環(huán)水泵，由于循環(huán)水泵額定揚(yáng)程降低，泵的軸功率小于原有泵的軸功率，其電機(jī)仍采用原來的電機(jī)。

1.3更新泵出口單向閥

利用2015年大檢修停工之際，對(duì)9臺(tái)實(shí)施更新、改造的循環(huán)水泵的出口單向閥進(jìn)行更換，由原來的水力多功能控制閥更換為設(shè)計(jì)定制的微阻止回閥，使單向閥流體阻力由6 m降至0.9 m；泵出口與循環(huán)水總管之間的壓力差<0.01 MPa，且有效控制水錘問題的發(fā)生。

1.4增加循環(huán)水泵自啟動(dòng)功能

經(jīng)過優(yōu)化改造后，循環(huán)水泵的揚(yáng)程將大幅下降，雖然能滿足生產(chǎn)裝置對(duì)循環(huán)水壓力的需求，但相對(duì)于改造前，循環(huán)水系統(tǒng)安全富裕量減小。在水泵故障突然停運(yùn)，或者用戶突然大幅度增加循環(huán)水用量時(shí)，安全保障能力相對(duì)減弱。為此，此次優(yōu)化改造，增加循環(huán)水泵自啟動(dòng)功能。當(dāng)由于某種原因，導(dǎo)致循環(huán)水壓力<0.31 MPa控制下限時(shí)，壓力信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，觸動(dòng)低壓控制繼電器， 10 s后開啟202#循環(huán)水泵，若循環(huán)水壓力仍然低于控制下限或202#循環(huán)水泵沒有啟動(dòng)，20 s后開啟203#循環(huán)水泵；若循環(huán)水壓力仍然低于控制下限或203#循環(huán)水泵沒有啟動(dòng)，30 s后開啟100A#循環(huán)水泵；若循環(huán)水壓力仍然低于控制下限或100A#循環(huán)水泵沒有啟動(dòng)，40 s后自動(dòng)開啟100B#循環(huán)水泵。

1.5機(jī)泵節(jié)能改造效果

循環(huán)水機(jī)泵改造前后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及節(jié)能效果如表3所示。

2　對(duì)冷卻塔實(shí)施優(yōu)化改造

2.1對(duì)一循3#冷卻塔實(shí)施更新改造

一循3#冷卻塔使用已久，塔內(nèi)淋水填料、收水器、配水系統(tǒng)老化、損壞較多。同時(shí)，隨著生產(chǎn)裝置運(yùn)行到后期，生產(chǎn)裝置換熱設(shè)備泄漏頻次增加，一聯(lián)合常壓減渣及柴油泄漏到循環(huán)水系統(tǒng)，導(dǎo)致冷卻塔配水管及填料發(fā)生嚴(yán)重堵塞，嚴(yán)重影響冷卻塔的冷卻效率。2015年4-6月，對(duì)一循3#冷卻塔實(shí)施了更新改造。

表3　循環(huán)水機(jī)泵改造前后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及節(jié)能效果

改造內(nèi)容：拆除3#冷卻塔第7、8、9間塔內(nèi)的淋水填料、收水器、配水管線及噴頭；對(duì)配水管內(nèi)堵塞的減渣、油泥等雜質(zhì)疏通、清理；將配水管線在原來的基礎(chǔ)上抬高0.6 m；將配水噴頭由原來的蓮蓬上噴式改為均濺下噴式，使噴灑的水滴更加均勻細(xì)小。將淋水填料更換為高效PVC填料；將收水器更新為MWDP型多波雙功能收水器。

冷卻塔實(shí)施改造后，增加了冷卻塔的處理能力，提高了冷卻效果。在相同條件下，冷卻塔的出水溫度較原來降低1 ℃以上。生產(chǎn)裝置在相同負(fù)荷下，對(duì)循環(huán)水的需求量下降，從而降低了循環(huán)水泵的運(yùn)行負(fù)荷，減少了運(yùn)行設(shè)備的耗電量。

2.2對(duì)一循4#冷卻塔收水器實(shí)施更新改造

由于發(fā)電循環(huán)水系統(tǒng)熱負(fù)荷大，導(dǎo)致一循4#冷卻塔收水器變形，收水效果大幅度降低。2015年4月，對(duì)一循4#冷卻塔收水器實(shí)施了更新改造。收水器更新為MWDP型多波雙功能收水器后，收水效果大幅度提升，冷卻塔的飄滴損失率由原來的0.5%減小到0.01%以下，預(yù)計(jì)每年可減少新鮮水消耗量15.77萬t。

2.3對(duì)冷卻塔風(fēng)機(jī)實(shí)施節(jié)能改造

為提高生產(chǎn)裝置換熱設(shè)備的冷卻效果，滿足生產(chǎn)裝置對(duì)循環(huán)水溫度的需求，在氣溫較高時(shí)，冷卻塔崗位需要運(yùn)行多臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)來對(duì)循環(huán)水實(shí)施冷卻。由于軸流風(fēng)機(jī)均為大流量、大功率設(shè)備，因此，風(fēng)機(jī)運(yùn)行需要消耗大量電能。為了降低風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電耗，2015年1月，江蘇中金環(huán)保科技有限公司對(duì)第一循環(huán)水場(chǎng)110#軸流風(fēng)機(jī)實(shí)施改造，對(duì)輪轂進(jìn)行更新，葉片更換為機(jī)翼型風(fēng)機(jī)葉片。該葉片因斷面與機(jī)翼相同而得名，采用CFRP碳纖維+FRP玻璃鋼復(fù)合材料，運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)原理及彎、扭、掠等三維造型技術(shù)，大幅度降低了風(fēng)葉運(yùn)行阻力。同時(shí)，為了提高風(fēng)量，將風(fēng)機(jī)葉片的安裝角度由原來的11°增加為15°，確保風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率達(dá)到85%以上。2015年4月，改造后的110#風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，不僅風(fēng)量增大3.63%，而且耗電量下降33.33%，具體見表4。

表4　一循110#Φ9.14 m風(fēng)機(jī)節(jié)能改造前后對(duì)比效果

鑒于第一循環(huán)水場(chǎng)冷卻塔110#風(fēng)機(jī)改造后,節(jié)電效果明顯。2015年6月至2016年4月份，分期對(duì)第一循環(huán)水場(chǎng)冷卻塔103、106、107、108、109、111共計(jì)6臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)實(shí)施節(jié)能改造。從目前投入運(yùn)行的風(fēng)機(jī)來看，節(jié)電效果顯著。

一循風(fēng)機(jī)節(jié)能改造前后對(duì)比效果見表5。

表5　一循風(fēng)機(jī)節(jié)能改造前后對(duì)比效果

3　對(duì)過濾設(shè)施更新改造

第一循環(huán)水場(chǎng)虹吸濾池罐使用年限長，故障率高。由于真空系統(tǒng)故障，8間虹吸濾池中有5間無法正常運(yùn)行。反沖洗操作為手動(dòng)控制，作業(yè)過程復(fù)雜，過濾效果差，嚴(yán)重影響循環(huán)水質(zhì)量。為了提高過濾設(shè)施處理效果，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度，將第一循環(huán)水場(chǎng)虹吸濾池更新為三組共6個(gè)無閥濾罐，處理水量為600 t/h。

虹吸濾池更新無閥濾罐后，提高了過濾效果，反沖洗操作由原來的手動(dòng)操作調(diào)整為自動(dòng)控制 ，反沖洗頻次由原來的每天一次變?yōu)閮商煲淮危瑴p少了反沖洗期間循環(huán)水排放量，預(yù)計(jì)每年減少新鮮水消耗量5.58萬t。同時(shí)，省略了濾池反沖洗期間，需要開真空泵的操作環(huán)節(jié)，預(yù)計(jì)每年減少耗電量1.46萬kW·h。

4　優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行方案

一循整體優(yōu)化項(xiàng)目投用后，節(jié)電效果顯著。與2014年同期相比，2016年一季度，節(jié)約電量262.61萬kW·h，若工業(yè)電價(jià)按0.60元/(kW·h)，2016年一季度，可節(jié)電費(fèi)157.57萬元。整體優(yōu)化項(xiàng)目投用后產(chǎn)生的效益如表6所示。

表6　整體優(yōu)化項(xiàng)目投用后產(chǎn)生的效益

5　存在問題及對(duì)策

5.1循環(huán)水壓力控制較低

優(yōu)化改造后，循環(huán)水壓力控制較低，由于某種原因，導(dǎo)致循環(huán)水壓力低于0.31 MPa控制下限時(shí)，會(huì)導(dǎo)致202、203、100A及100B泵依次自啟動(dòng)。由于現(xiàn)場(chǎng)沒有設(shè)置泵連鎖啟動(dòng)“手動(dòng)”與“自動(dòng)”切換按鈕，泵自啟動(dòng)時(shí)，可能會(huì)對(duì)正在實(shí)施盤車或清掃的人員造成傷害，導(dǎo)致機(jī)械傷害事故的發(fā)生。

對(duì)策：在操作現(xiàn)場(chǎng)或控制室的DCS上，增上泵連鎖啟動(dòng)“自動(dòng)”與“手動(dòng)”切換按鈕，當(dāng)班人員在對(duì)202、203、100A、100B泵進(jìn)行盤車或清掃前，將泵連鎖啟動(dòng)按鈕打在“手動(dòng)”位置，防止盤車或清掃期間，由于泵自啟動(dòng)而出現(xiàn)的機(jī)械傷害事故。

5.2額定流量及揚(yáng)塵下降

一循204#、205#循環(huán)水泵實(shí)施葉輪更換后，額定流量及揚(yáng)程均出現(xiàn)了不同程度的下降，而電機(jī)仍采用原電機(jī)，存在著大馬拉小車的現(xiàn)象。

對(duì)策：依據(jù)循環(huán)水額定流量及揚(yáng)程變化情況，配置功率較小的電機(jī)。

2016-05-11

周文爭(1965-)，男，工程師，從事循環(huán)水處理及管理工作，電話：13837908837。

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