论文部分内容阅读
[摘要]介绍了循环水场冷却塔的配置，分析了GEA冷却塔的节能途径及效果，提出了大型炼化项目冷却塔节能的建议。
[关键词]冷却塔节能
1概述
中国石油广西石化1000万吨/年炼油工程定位为加工海外原油的大规模、短流程、燃料型炼厂，主要装置包括1000万吨/年常减压蒸馏、350万吨/年重油催化裂化等十余套主体生产装置以及公用工程、罐区、码头等配套工程。循环水场是配套公用工程项目之一，循环水场为生产装置提供合格的循环冷却用水。
循环水场规模为60000m3/h。循环水场集中布置，分系统供水。工程建设地相关气象参数干球温度34.7℃、湿球温度29.0℃、历年最热月平均气温32.1℃（8月）、相对湿度80%、大气压101.16kPa。设计循环水出塔冷水温度34℃、进塔热水温度44℃。
循环水场设计电耗8742×104kW.h/a，属于炼厂高耗能装置之一。循环水场主要设施为冷却塔，冷却塔的节能对循环水场节能乃至炼厂节能具有重要的作用。
2冷却塔的配置
炼油生产装置的循环热水返回循环水场后，由循环水场冷却塔在塔内通过蒸发散热、传导散热和辐射散热的共同作用将水温降低变为冷却水，再由循环水泵将冷却水送给炼油生产装置的换热设备。冷却塔的配置是保证冷却水水温的关键。
冷却塔采用GEA逆流式机械通风冷却塔，现浇钢筋混凝土结构，玻璃钢风筒，单间塔处理能力为4000 m3/h，共计15间。单塔尺寸16.8m×16.8m，采用GEA V-19型高效波形薄膜填料、槽管式上喷配水系统、阻燃型特殊波形收水器及动能回收型玻璃钢风筒。风机型号为28ENF5型，配置电机功率110KW。
GEA冷却塔采用德国GEA公司先进的设计软件，对用户设备所在的地理位置以及工艺要求，运用计算机进行个性化设计。该设计软件汇集了GEA公司八十多年冷却塔专业设计、制造的成功经验和GEA实验室的优质资源成果，在产品的性能、品质和功能等方面始终站在世界的领先地位。主要组成部分及其特点如下：
（1）风筒，为冷却塔风机提供运行环境的部件。与国内同类风筒相比，GEA风筒筒壁上不设人孔门，风筒不会向风机漏风，给风机提供了一个不受外界影响的运行环境，延长了风机的使用寿命。
（2）风机，采用世界名牌HOWDEN公司的风机产品，宽叶型叶片，风量大，压头高，效率高。
（3）填料，GEA公司采用自行研制的V-19型填料，填料的换热面积大，采用2.4米长的填料块组合，不采用填料托架而直接搁置于结构梁上，减小了填料换热系统的阻力，使整塔高效运行，坚固耐用。
（4）收水器，采用GEA自行研制的不对称波型收水器，每片收水器片均设有挡水棱，大大减少了飘逸损失。
（5）布水系统，采用GEA自行研制的具有国际专利的上喷布水系统（专利号：OT-OS1947898）。具有上喷特色，布水均匀，换热效果好。
（6）减速机，采用日本住友减速机，配油温、油位、振动三参数监测探头，运行稳定。
3冷却塔节能分析
按用户需要设计产品是GEA冷却塔的最大特点。GEA冷却塔内所有塔芯设备（风筒、风机、收水器、填料、喷头以及内部结构等）的参数都是通过实验室整体试验获得，通过计算机编程优化后，才被确定配置在冷却塔上。所以GEA的塔芯设备互相的匹配度高，互相之间协调性好，发挥效率高。这种整体的适配性减少了冷却塔尺寸，增大了散热效率，达到了节能效果。
冷却塔风机电机功率110kW，而同类冷却塔风机电机功率一般为160kw。与同类风机电机功率160kW相比，每台冷却塔电机功率少50kW，按年运行8400小时计，电费0.60元/kW.h计，每年节约的运行费用为378万元。
GEA通过优化布水系统，采用高效率的填料、上喷头等一系列冷却塔设计的先进技术，使冷却塔整体运行的功耗大大降低。耗电比（每单位冷却水流量风机配用电动机消耗的有功功率）0.0286kW/（m3/h）。远低于规范《玻璃纤维增强塑料冷却塔第二部分：大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》（GB/T7190.2-2008）中规定的实测耗电比不大于0.045KW/（m3/h）
与国内单间塔处理能力为4000m3/h的同类冷却塔相比，节能优势体现分析如下：
（1）占地面积小，单塔尺寸16.8m×16.8m，国内同类冷却塔单塔尺寸18m×18m。面积越小效率越高；
（2）喷头，专利技术上喷头。在冷却塔内部，利用上喷空间，增加了一个热交换区域，能够充分有效地利用参与热交换的环境空气，最大限度地减少空气流量的浪费，使水气热交换更充裕。淋水密度达到14.17m3/m2h，布水均匀。处理水量相同时，淋水密度越大效率越高。
（3）填料，根据水质选取高效率的填料，选用v一19型填料，其填料的片距为19mm，粘结后蜂巢的孔距为38mm，气水比0.512，单片展开面积为152m2/m2，通风阻力小，单位体积的展开面积很大，展开面积越大，散热效率越高。
（4）收水器，采用非对称波形，飘水率小于0.005%。满足规范《玻璃纤维增强塑料冷却塔第二部分：大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》（GB/T7190.2-2008）中规定飘水率不大于0.005%的要求
（5）风筒，高度4.27米，动能回收大于30%。风筒越高，上端开口越大，动能回收量就越大。
4运行情况
循环水场于2009年年底完成清洗预膜开车投产，为炼厂提供循环水。自循环水场投产以来，没有出现一次生产波动，保障了炼厂循环水的正常、稳定供应。投产至2012年年底平稳运行三年。2011年、2012年循环水场运行的能耗情况见下表1。
5结论
2011年9月初对冷却塔进行性能标定，分别测试循环水场的三间冷却塔，实测冷却能力分别为107.68%、106.23%、109.62%，三间冷却塔平均冷却能力107.84%。满足國家标准《冷却塔验收测试规程》（CECS118：2000）实测冷却能力大于95%的要求，冷却塔能力达到设计值，循环水场规模达到设计值，实现了节能效果。
通过以上分析说明在大型炼化项目中，通过冷却塔的整体适配性实现节能效果具有现实意义。
[关键词]冷却塔节能
1概述
中国石油广西石化1000万吨/年炼油工程定位为加工海外原油的大规模、短流程、燃料型炼厂，主要装置包括1000万吨/年常减压蒸馏、350万吨/年重油催化裂化等十余套主体生产装置以及公用工程、罐区、码头等配套工程。循环水场是配套公用工程项目之一，循环水场为生产装置提供合格的循环冷却用水。
循环水场规模为60000m3/h。循环水场集中布置，分系统供水。工程建设地相关气象参数干球温度34.7℃、湿球温度29.0℃、历年最热月平均气温32.1℃（8月）、相对湿度80%、大气压101.16kPa。设计循环水出塔冷水温度34℃、进塔热水温度44℃。
循环水场设计电耗8742×104kW.h/a，属于炼厂高耗能装置之一。循环水场主要设施为冷却塔，冷却塔的节能对循环水场节能乃至炼厂节能具有重要的作用。
2冷却塔的配置
炼油生产装置的循环热水返回循环水场后，由循环水场冷却塔在塔内通过蒸发散热、传导散热和辐射散热的共同作用将水温降低变为冷却水，再由循环水泵将冷却水送给炼油生产装置的换热设备。冷却塔的配置是保证冷却水水温的关键。
冷却塔采用GEA逆流式机械通风冷却塔，现浇钢筋混凝土结构，玻璃钢风筒，单间塔处理能力为4000 m3/h，共计15间。单塔尺寸16.8m×16.8m，采用GEA V-19型高效波形薄膜填料、槽管式上喷配水系统、阻燃型特殊波形收水器及动能回收型玻璃钢风筒。风机型号为28ENF5型，配置电机功率110KW。
GEA冷却塔采用德国GEA公司先进的设计软件，对用户设备所在的地理位置以及工艺要求，运用计算机进行个性化设计。该设计软件汇集了GEA公司八十多年冷却塔专业设计、制造的成功经验和GEA实验室的优质资源成果，在产品的性能、品质和功能等方面始终站在世界的领先地位。主要组成部分及其特点如下：
（1）风筒，为冷却塔风机提供运行环境的部件。与国内同类风筒相比，GEA风筒筒壁上不设人孔门，风筒不会向风机漏风，给风机提供了一个不受外界影响的运行环境，延长了风机的使用寿命。
（2）风机，采用世界名牌HOWDEN公司的风机产品，宽叶型叶片，风量大，压头高，效率高。
（3）填料，GEA公司采用自行研制的V-19型填料，填料的换热面积大，采用2.4米长的填料块组合，不采用填料托架而直接搁置于结构梁上，减小了填料换热系统的阻力，使整塔高效运行，坚固耐用。
（4）收水器，采用GEA自行研制的不对称波型收水器，每片收水器片均设有挡水棱，大大减少了飘逸损失。
（5）布水系统，采用GEA自行研制的具有国际专利的上喷布水系统（专利号：OT-OS1947898）。具有上喷特色，布水均匀，换热效果好。
（6）减速机，采用日本住友减速机，配油温、油位、振动三参数监测探头，运行稳定。
3冷却塔节能分析
按用户需要设计产品是GEA冷却塔的最大特点。GEA冷却塔内所有塔芯设备（风筒、风机、收水器、填料、喷头以及内部结构等）的参数都是通过实验室整体试验获得，通过计算机编程优化后，才被确定配置在冷却塔上。所以GEA的塔芯设备互相的匹配度高，互相之间协调性好，发挥效率高。这种整体的适配性减少了冷却塔尺寸，增大了散热效率，达到了节能效果。
冷却塔风机电机功率110kW，而同类冷却塔风机电机功率一般为160kw。与同类风机电机功率160kW相比，每台冷却塔电机功率少50kW，按年运行8400小时计，电费0.60元/kW.h计，每年节约的运行费用为378万元。
GEA通过优化布水系统，采用高效率的填料、上喷头等一系列冷却塔设计的先进技术，使冷却塔整体运行的功耗大大降低。耗电比（每单位冷却水流量风机配用电动机消耗的有功功率）0.0286kW/（m3/h）。远低于规范《玻璃纤维增强塑料冷却塔第二部分：大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》（GB/T7190.2-2008）中规定的实测耗电比不大于0.045KW/（m3/h）
与国内单间塔处理能力为4000m3/h的同类冷却塔相比，节能优势体现分析如下：
（1）占地面积小，单塔尺寸16.8m×16.8m，国内同类冷却塔单塔尺寸18m×18m。面积越小效率越高；
（2）喷头，专利技术上喷头。在冷却塔内部，利用上喷空间，增加了一个热交换区域，能够充分有效地利用参与热交换的环境空气，最大限度地减少空气流量的浪费，使水气热交换更充裕。淋水密度达到14.17m3/m2h，布水均匀。处理水量相同时，淋水密度越大效率越高。
（3）填料，根据水质选取高效率的填料，选用v一19型填料，其填料的片距为19mm，粘结后蜂巢的孔距为38mm，气水比0.512，单片展开面积为152m2/m2，通风阻力小，单位体积的展开面积很大，展开面积越大，散热效率越高。
（4）收水器，采用非对称波形，飘水率小于0.005%。满足规范《玻璃纤维增强塑料冷却塔第二部分：大型玻璃纤维增强塑料冷却塔》（GB/T7190.2-2008）中规定飘水率不大于0.005%的要求
（5）风筒，高度4.27米，动能回收大于30%。风筒越高，上端开口越大，动能回收量就越大。
4运行情况
循环水场于2009年年底完成清洗预膜开车投产，为炼厂提供循环水。自循环水场投产以来，没有出现一次生产波动，保障了炼厂循环水的正常、稳定供应。投产至2012年年底平稳运行三年。2011年、2012年循环水场运行的能耗情况见下表1。
5结论
2011年9月初对冷却塔进行性能标定，分别测试循环水场的三间冷却塔，实测冷却能力分别为107.68%、106.23%、109.62%，三间冷却塔平均冷却能力107.84%。满足國家标准《冷却塔验收测试规程》（CECS118：2000）实测冷却能力大于95%的要求，冷却塔能力达到设计值，循环水场规模达到设计值，实现了节能效果。
通过以上分析说明在大型炼化项目中，通过冷却塔的整体适配性实现节能效果具有现实意义。