山西天泽循环水系统节能技术改造

       山西天泽煤化工集团股份公司化工厂经过多次扩产改造后，现生产能力为合成氨30万t/a、大颗粒尿素30万t/a。随着生产规模的扩大，各项消耗指标及生产成本大幅下降。但同时也暴露出一些问题，尤其是循环水系统，主要表现在以下方面。

       1.循环水管网阻力增大，总管压力增高，水泵效率下降，8台水泵全开仍不能满足工艺要求。

       2.扩产后合成、双甲工段所需冷却水量增加，无压回水（热水）量增加。原有冷却水塔远远不能满足新增热水的冷却需要，造成冷水温度升高；热水泵出口总管和冷却水塔配置能力不足，全开3台热水泵仍无法平衡水量，造成热水池溢流，旁滤器不能正常反洗，循环水浊度高、水质差，换热器易堵、换热效果差等问题。为避免热水溢流，被迫减少合成工段冷却水量，造成循环气温度高，氨冷器负荷大，进而造成冰机负荷重。

       3.扩产后，脱碳工段净化气CO₂含量超指标（体积分数为≤0.5%），气温高时达到1.8%，造成双甲工段H₂损失增加，合成氨产量减少。

       造成上述状况的原因分析如下：（1）因合成氨装置为分期扩产改造，循环水量增加，造成管网系统阻力增大；循环水系统冷水泵前后选型不同，造成一期水泵出力率降低，电流减少；（2）扩产后合成氨系统总循环水量达13684 m³/h，超出冷却塔处理能力，无压回水总量超出单台冷却塔处理能力1倍多；（3）扩产后，热水量大幅增加，冷却热水的冷却塔配置不够，造成循环水冷水温度升高，碳丙液温度降不下来，加上脱碳工段原设计满量为24万 t/a合成氨，系统已超负荷运行，接近极限，因此造成CO₂超标。

       鉴于上述状况，公司对循环水系统实施了节能降耗技术改造。

       1.按回水压力将循环水系统分为有压回水和无压回水两个供水系统，有压系统供变换、脱碳工段和9台6MD32-180/320压缩机；无压系统供醇烃化、氨合成工段和3台6MD20-110/320压缩机。无压系统新增1根DN600的上水管至合成工段。分开后，扬程低的水泵供无压回水系统，扬程高的泵供有压回水系统，这样可以解决因水泵扬程不一所造成的水泵出力下降的问题。

       2.重新分配冷却水塔，有压回水系统4座，无压回水2座，并增加1根DN600的热水泵出水总管，既可平衡新增热水量的冷却需要，又可降低管道阻力。

       3.将837.36 kJ/h冷冻机原有的4台列管式换热器改为3台8510 kW的蒸发式冷凝器，可减少有压回水系统的循环水量2500 m³/h，减轻有压回水系统冷却塔能力不足的问题。

       4.对原有循环水管网进行改造，降低管道阻力。将脱碳工段扩产后新增的2台水冷器的冷却水管直接接至主管道上，增加水冷器的过水量并降低阻力。同时原供铜洗装置的回水管道（DN200） 就近接至有压回水系统的主管道，解决供脱碳和变换工段主回水管道（DN600）偏小的问题。

       通过以上改造，取得了明显的节能降耗效果。

       1.水泵运行台数减少，出口压力降低，水泵效率提高，电耗降低。

       2.夏季循环水温度明显降低，提高了脱碳工段和压缩工段水冷器的换热效果，CO₂的净化度合格率大幅提高，原料气温度明显降低，综合能耗进一步降低。

       3.无压回水得到了平衡，杜绝了热水池溢流现象；旁滤器能够正常反洗，循环水水质得到明显改善，水冷器进出水温差增大，降低了水冷器的污、堵率，减少了水冷器的清洗频率。

       4.冷冻机负荷明显降低，从而电耗降低。