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凉水塔新型填料运行总结
浏览: 发布日期:2018-10-09
湖北三宁化工股份有限公司现有两套直径为φ7 400mm凉水塔水处理装置, 风机直径φ5 000mm, 风量400 000Nm3/h, 单套装置处理水量为500m3/h, 主要为磷酸一铵生产装置换热设备提供冷却水。由于循环水长期处于含尘量较高的环境, 填料易结垢、老化、破损等, 存在填料堵塞、布水不均、飘水率高等缺点, 经更换网格规整半软性填料和旋流填料后换热效率明显提高, 进出水温差增加了5℃, 压降明显降低, 基本无飘水, 改造运行情况良好。
1 凉水塔工作原理及存在问题
凉水塔循环热水从凉水塔顶部进入, 经过布水器后均匀的喷淋到填料上, 形成比表面积很大的薄液膜或小液滴, 与风机从周围环境中抽吸进的冷空气在填料层中发生换热并部分汽化, 从而达到冷却的目的。
凉水塔建成投运以来运行平稳, 但在长期使用过程中, 发现凉水塔主要存在以下问题。
(1) 磷铵装置在喷浆干燥时, 大量的粉尘被吸入循环水系统, 导致填料层结垢严重, 影响布水和除雾效果。
(2) 喷淋填料为S波填料块, 投运初期进水温度为62℃时, 出水温度为42℃, 使用一段时间后因填料局部堵塞, 出水温度达47℃。
(3) 循环水在喷淋填料内呈槽沟股状流动, 填料布水、布气效果差, 水与空气没有充分接触传热。
(4) 喷淋填料材质为聚氯乙烯, 板片厚度0.4mm, 填料抗压强度低、抗老化能力差, 当结垢较厚时容易造成堵塞塌陷。
(5) 除雾填料为两层折流板除雾, 因填料折波角度小、捕雾效果差, 使得除雾效率低, 飘水严重;后改用500mm高的S波填料除雾, 效果仍然不理想, 填料收水功能低, 且填料材质为聚氯乙烯, 容易老化, 影响凉水塔正常运行。
(6) 污垢附着在填料上后很难清理干净, 一旦堵塞后拆卸清洗就会散架、变形, 只能污垢附着到一定程度后重新更换新的填料, 增加生产成本。
2 改造方案
凉水塔主要问题在于填料层结垢严重导致布水效果差、使用寿命短, 影响传质、传热, 增加维护成本。针对以上问题, 公司对凉水塔填料进行更换, 主要内容如下。
(1) 选用抗堵填料提高降温效果。
将喷淋S波填料更换为层高50mm WR-50网格规整半软性填料, 填料是将半软性叶片规整固定在方形网格内, 长枝条上生有短枝条, 主干上设有阻水分散钉。工作时液体从填料上方落下与上行的空气对流传质, 液体通过半软性的各枝条分散, 一部分液体落入下方, 另一部分液体沿枝条流动, 经过阻水分散钉再次被打散后落入填料下方。这种填料叶片排列整齐, 气液分散均匀, 布水布气性能好, 同时填料叶片具有一定弹性, 不易附着污垢、泥沙、杂质, 抗堵能力强, 布水、布气效果好, 能够保持长周期高效率运行, 同样装填1m高填料, 能提高降温效果。填料材质选用工程聚丙烯, 耐腐蚀、抗老化能力强, 能拆卸清洗、重复使用。填料特性参数及形态分别如表1和图1所示。
表1 WR-50网格规整半软性喷淋填料特性参数     下载原表
表1 WR-50网格规整半软性喷淋填料特性参数
图1 WR-50网格规整半软性喷淋填料
图1 WR-50网格规整半软性喷淋填料   下载原图
(2) 选用旋流填料增强除雾效率。
将S波除雾填料更换为6层, 层高80mm XL-235气体旋流填料。该填料工作原理是将气体导向叶片固定在若干个六边形单元内, 工作时由于旋流片之间有一定的倾角, 能对下方进入的气体形成导流, 气体由下方通过旋流叶片导向, 经过气体通道进入旋流叶片上方的六边形空腔内旋流, 在离心力的作用下气体与六边形环板碰撞将雾沫与气体分离, 从而完成除沫工作, 除雾效率可达99%。在凉水塔捕雾过程中, 因除雾效率高, 飘水率低, TDS溶解性固体总量、PM2.5、PM10颗粒及其它腐蚀性酸雾等能能得到有效控制。XL-235气体旋流材质为工程聚丙烯, 耐腐蚀、不易结垢, 能重复使用, 填料特性参数及形态分别如表2和图2所示。
表2 XL-235气体旋流除雾填料特性参数     下载原表
表2 XL-235气体旋流除雾填料特性参数
图2 XL-235气体旋流除雾填料
图2 XL-235气体旋流除雾填料   下载原图
3 改造效果
(1) 填料改造完成后, 对循环水系统运行情况进行了跟踪监测, 凉水塔改造前后主要工艺参数对比如表3所示。
(2) 降温效果是衡量凉水塔工作效果的决定性指标。对循环水进出水温度的连续监测表明, 进入凉水塔的热水温度为61~65℃, 改造前出水温度41~47℃, 改造后出水温度36~38℃, 进出水温差由原来的20℃提高到25℃ (室温均为28~33℃) , 冷却效果能够完全满足生产需求。
(3) 除雾效果也是凉水塔工作效果的重要指标。改造前飘水较多, 在凉水塔周围即可感觉到有水雾滴下, 其中夹带的酸沫和细小颗粒对环境造成污染。改造后飘水率明显降低, 在风机口采用铝箔纸测试无水花, 经测算飘水率已降至1%以下。
(4) 凉水塔压降直接影响到塔的工作效率, 压降过大会增加风机负荷。更换填料后, 凉水塔总压降由原来的150Pa降低到130Pa, 可以提高约12%的风量, 降低了风机负荷。根据凉水塔冷却风量、水量相匹配的原则, 在风机功率和降温幅度相同的情况下, 循环水进水量可增加约10%, 如此凉水塔潜在处理能力提高了约50m3/h。
表3 凉水塔改造造前后工艺参数对比     下载原表
表3 凉水塔改造造前后工艺参数对比
(5) 新型填料材质为工程聚丙烯, 可以很方便拆卸、清洗, 填料厂家承诺使用寿命在10a以上。原始填料更换一次费用为8万元, 使用周期按2a计, 10a费用为40万元, 平均成本4万元/a。新型填料更换一次费用为15万元, 使用周期按10年计, 平均成本1.5万元/a。尽管新型填料价格是原始填料的2倍, 但寿命却是原始填料的4~5倍, 且省去了频繁更换的麻烦, 综合使用成本更低。
4 结论
通过对凉水塔填料系统的改造, 克服了由于填料结垢、老化、破损等原因造成的堵塞、布水不均、飘水率高等缺点, 换热效率明显提高, 进出水温差增加了5℃, 压降明显降低, 基本无飘水。截止9月已稳定运行3个月, 各项指标正常, 填料基本没有结垢现象, 表明改造成功。