论循环水系统节能降耗技术改造

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摘 要：循环水系统的运行维护管理工作是实践性、专业性都很强的工作，要想切实做到理论知识和实际工作有机结合，是需要在日运行管理中不断的探索、分析和实践的。大力发展新技术，不断分析、挖掘在水循环运行中实现节能降耗的有利举措，才能进一步实现企业快速发展。

关键词：循环水 系统装置 节能降耗 技术改造

前言

随着科技的发展，设备数字化进程的加剧，循环水系统装置、运行维护成本更加依赖于设备。如采用非国标产品，其产品的使用性能必然大打折扣。例如，在运行期发生管材爆裂、接口漏水等，给运行维护造成很大的困难。这就要求在设备前期审件时严把材料这一关，采购设备及管材时应考虑一至两家供货质量稳定、及时的供货商，并按时依据评价准则对其进行评价，保证检修配件的易得性、经济性。在设备前期管理阶段的设备订购中充分考虑各种因素，以随机备件形式订购一批关键易损备件，对保障生产的长周期顺利运行和减少备件费用有积极的战略意义。

一、循环水基础因素分析

水作为循环系统中输送能量的介质，其质量与数量直接影响循环运行的安全经济性。首先，确保水质质量、保障安全经济运行。锅炉房、换热站生产用水应采用合格的软化水，严禁采用自来水、地下水，否则将会造成锅炉、换热器结垢和腐蚀，增加能耗和设备大修费用。因此水循环期间加大一次网、二次网巡查及相关制度的实施力度，确保一、二次网非正常失水。另外，在实际工作中新技术的推崇和新工艺的发展也是不容忽视的环节。其次，减小失水量，保障安全经济运行。失水造成较大的经济损失甚至影响安全运行。经分析外网大量跑水的原因主要有两个：一是管网老化、锈蚀造成的泄漏；二是用户私自放水。针对以上原因采取如下措施：一是根据运行期管网泄露抢修情况，逐步更换超过使用期限的管网。二是在运行期间采用在二次网中加臭味剂的方式有效防止用户私自放水。

二、运行成本及能耗分析

1.运行成本分析

循环水装置在低温膨胀阀、过滤器及冷箱等物料使用消耗巨大，主要原因为：低温膨胀降压套筒阀多孔式芯频繁堵塞，年更换费用高装置采用日本引进的多孔式低温膨胀降压套筒阀节流轻烃降压制冷。该阀由600余个φ0.5mm的孔隙构成，阀芯孔隙小，易被杂质、粉尘及水化物堵塞，需频繁更换阀座才能保证塔顶轻烃回流温度（回流温度视为影响轻烃收率的重要指标）。该阀芯年均更换4次，更换费用10.4万元。过滤器滤芯更换费用高，装置脱水单元设计在增压单元前，为防止分子筛粉尘损伤压缩机，避免后续冷冻单元中分体式冷箱和换热器发生堵塞，共设计5台过滤器共105根滤芯，比分公司新投产深冷装置多一倍左右，该过滤器未设计反吹扫系统，无法再生滤芯，年均更换滤芯4次，共计420根，更换费用195.5万元。冷冻单元易发生水化物冻堵，导致甲醇消耗量大，装置运行中，冷箱、低温膨胀降压套筒阀等处经常发生水化物冻堵，需喷注甲醇进行化冻，年消耗甲醇量大。原本可用爆破法对冷箱内杂质、粉尘进行吹扫，增加冷箱内天然气流通量，减少甲醇喷注次数，但由于冷箱热流两端没有设计爆破用短接，装置自投产以来一直无法实施冷箱换热器爆破及杂质清理。

2.能耗分析

自投产以来，循环水装置膨胀机、循环水和导热系统的能耗问题比较突出。主要原因为：膨胀机处理气量小，同轴增压机增压能力不足，装置膨胀机组膨胀端设计处理气量3.8×104m3/h，实际运行中气量达到2.5×104m3/h时，膨胀机转速接近跳车值50100 rpm，为保证膨胀机运行，多余气量只能通过J-T阀旁路进入塔顶，同时加大丙烷支路制冷负荷，维持装置制冷深度。增大了丙烷机耗电量。

装置停运期间，导热和循环水系统无法停运，装置每年冬季按计划停运好几个月，期间为了防冻需要，循环水及导热系统无法停运，年增加循环水泵耗电量约16.5万千瓦时、导热泵耗电量4.5万千瓦时、燃料气消耗4万立方米。装置无法实现完全封闭，空耗大量能源的同时存在安全隐患。循环水换热器耗电量高，装置10台换热器全部采用循环水作为冷却介质，运行期间需启动3台循环水泵满足其用水负荷，电量消耗较大。

三、装置节能降耗措施

1.降低运行成本措施

开展降低运行成本技术攻关。一是通过低温膨胀降压套筒阀技术研究，延长阀芯使用周期；二是实施深冷过滤器反吹工艺系统改造，实现过滤器滤芯再生；三是开展冷箱吹扫技术攻关，降低装置甲醇喷注量。开展低温膨胀降压套筒阀技术研究，针对多孔式低温膨胀降压套筒阀芯频繁堵塞，年更换费用高的问题，对阀芯进行技术攻关。通过工艺分析、模拟，对对膨胀阀13层共520个节流孔阀芯进行激光钻孔，增大阀芯节流孔隙。改造运行后阀芯节流温差一直保持在9℃以上，与设计温差（11.4～12.3℃）偏离较小。通过流通量等参数对比，确定改造后阀芯流量特性和调节特性能够满足工艺要求，长时间运行依然不堵塞，改造效果良好。装置年更换阀芯次数由4次减少至2次，节约更换费用约5.2万元/年。实施过滤器反吹工艺系统改造，针对深冷五台过滤器（F-102A/B、F-103和F-104A/B）无反吹系统，年更换滤芯费用高的情况，实施过滤单元改造。通过常压吹扫、带压吹扫及在线吹扫三种方式再生过滤器滤芯，使滤芯使用周期由原3个月延长至4个月，年节约成本33万元。

开展冷箱吹扫技术研究，针对装置冷箱热流两端未设短接，无法实施冷箱爆破工作的情况，开展冷箱吹扫技术研究。在E-111冷箱两端管线上加装爆破用短接，对冷箱爆破吹扫，运行后E-111冷箱热流端压差由原来的103Kpa下降至41Kpa，年甲醇喷注量由35吨减少至15吨，改造效果良好。

2.降低能耗措施

开展降低装置能耗技术研究，多项课题经科学论证实施后装置的节能降耗水平有了新提高。开展膨胀机增压扩能技术科研攻关，对膨胀机进行了结构与性能分析研究。应用分析软件CFD-ACE对膨胀机组气体流通部件模拟计算和内部测绘，研究机组综合性能。改造机组转子部件，重新设计制造了主轴、叶轮、密封盘、轴承等部件。项目实施后，膨胀机处理能力与增压机增压能力均明显提高，进一步降低装置制冷温度的同时降低了丙烷机负荷，年增产轻烃500吨，年节电90.6万千瓦时。

开展循环水系统技术改造，通过对循环水泵扬程、冬季其他单位循环水需求量和换热器及附属管线容积等数据进行详细计算、分析及模拟，确定具体改造措施如下：在循环水系统入、出口阀门处新增2块8字盲板，实现在冬季停运时装置循环水系统完全封闭；入出口管线新增1条跨线，实现循环水场对其他单位的循环水供给；新增2条排污管线，一条连接氮气，一条进行排污，实现换热器中及管线剩余循环水完全排放。开展导热系统收水技术攻关，降低装置电耗及燃料气消耗，针对导热系统无法停运的问题，开展导热系统收水技术攻关。通过实施导热冷冻试验、物料在线回收等技术措施，实现停运期内导热系统停运，年节电4.5万千瓦时，节气4万立方米，进一步降低了装置的电耗及燃料气消耗。

开展空冷器应用研究，对主压缩机一段、二段出口换热器、丙烷冷凝器实施空冷化。利用东北地区优质自然冷源，为介质换热，降低了循环水泵负荷，年节电8万千瓦时。同时采用在线清洗技术，多次组织员工清洗主压缩机油冷器，保证了油冷却效果，提高主压缩机运行效率。

总结

总之，循环水装置节能降耗潜力很大，通过系统优化、深化工艺操作条件，并结合新工艺、新设备、新技术的应用等都可以使装置取得良好的节能降耗效果，切实降低能耗，最终提高企业的经济效益。

参考文献：

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