中煤煤制甲醇及深加工项目
360万吨/年煤制甲醇120万吨碱性硅溶胶/年烯烃
方案设计
武汉中圣能源环保工程有限公司
2011年7月
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1 、概述
1.1标准及规范
《工业循环水冷却设计规范》 GBJ102-87
《工业循环冷却水处理设计规范》 GB50050-2007
《空冷式换热器》 GB/T15386-94
1.2循环水设计
(1)气象条件
设计干球温度 29.3℃ 设计停止喷淋水温度为0℃。
设计湿球温度水性万能胶 25℃
(2)工艺参数
供水温度：30℃ 供水压力（界区点）：0.45 MPa
回水温度：40℃ 回水压力（界区点）：0.25 MPa
表1 系统划分及水量表
序号 | 系统名称 | 供水范围 | 水量 |
1 | 热电、空分、脱盐循环水站 | 空分，仪表空压站（单独供水）封边机青岛金鼎机械 | 30000 m3 /h |
1期Ⅰ，2期Ⅱ热电、脱盐水站 | 11628m3 /h |
2 tmch | 煤化工循环水站-Ⅰ | 1期Ⅰ的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水 电视机模具 | 40000m3 /h |
3 | 煤化工循环水站-Ⅱ | 2期Ⅱ的气化、净化、甲醇、硫回收装置循环水 | 40000m3 /h |
4 | 石油化工循环水站-Ⅰ | 1期Ⅰ的MTO、PP、PE、余热回收、丁烯-1、MTBE装置循环水 | 40000m3 /h |
5 | 石油化工循环水站-Ⅱ | 2期Ⅱ的MTO、PP、PE、2-PH装置循环水 | 40000m3 /h |
总循环水量 | 201628 m3 /h |
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2、闭式空冷循环冷却水系统
2.1方案选择
业主供水硬度较高，若采用开式凉水塔流程，该水在循环过程中由于蒸发，接触大气，水质更加恶化，钙镁离子浓度更高，会在工艺设备上严重结构、腐蚀，使换热过程难以顺利进行。而工艺换热设备昂贵，且安全要求高，故采用优质安全的循环冷却水系统是保证设备高效稳定运行的关键水质，故采用全闭式循环冷却水系统。 本方案采用全闭式空冷循环水系统。闭式空冷循环冷却水系统和开式循环冷却水系统最大区别在于前者的冷却介质是软水，这部分水在系统内循环冷却，不直接和大气接触，避免了水质污染和浓缩，这使得相关工艺设备的运行环境得到大大改善，提高其使用寿命，增加运行可靠性。
闭式空冷循环冷却水系统的核心设备是空冷器，我公司现有四种冷却设备可以实现闭式循环：节能型水膜式空冷器（WZK，专利号：ZL03 2 41415.3)，联合空冷器（WLK，专利号：200910062950.6），干空冷器（WGK），闭式冷却塔（WBK）。节能型水膜式空冷
器，多用于北方地区，水资源缺乏的地区，节水节电显著；在节能型水膜式空冷器的基础上研发了联合空冷器，此种类型设备在气温小于0℃时可停开喷淋水，有效防止了设备结冻，节水效益更明显；干空冷器用于介质冷却温度高于环境温度20℃的工况下，用空气冷却介质。在水资源充足，气温较高的地区，可以采用以闭式冷却塔，但不节水。
本地区干旱缺水，昼夜温差大，地处高海拔，全年气温0℃以下的天数较多，设备如何节水、防冻是个严重的问题。综合本项目的条件，有两种闭式方案：一、闭式冷却塔+干空冷方案；二、联合空冷器方案。这两种方案的共同特点是：在气温较高时湿式运行，主要依靠水冷强化冷却过程；冬季（0℃及以下）干式运行，依靠风冷将介质冷却，节水且避免冰冻危害。比较两种方案：第一种方案占地大，投资高，第二种方案将两种空冷器结合为一体，占地比前者小，投资相应也较低。故本方案选择以联合空冷器为核心设备的闭式空冷循环冷却水方案。
本地区全年大约有3个月时间在0℃以下，故本方案有3个月停开喷淋水，完全靠风冷冷却，只在另外9个月开部分喷淋水，平均只需要开部分空冷器，全年水耗低，仅为开式塔或闭式冷却塔水耗的45%。
在气温低于0℃时，若有水在换热管外下落，在空冷器进风口百叶窗处出现结冰现象，严重的会将百叶窗全部封死，风机无法将风引出，影响换热，对工艺生产造成影响，使整个系统不能正常运行。由于冰冻时间长，除冰不仅需耗大量人力物力，况且也难以进行。
考虑到以上问题，结合我公司多年来在北方地区工程应用经验，我们推荐在0℃时可以停开喷淋水的联合空冷器设备，既避免了设备在气温低时产生的冰冻问题，节省了大量水，节省了加药费用和污水处理费用，亦考虑了设备投入的经济性，即在夏季可开喷淋水，在冬季（0℃及以下）停开喷淋水。
2.2设计说明
闭式空冷循环冷却系统以联合式空冷器为核心设备，用软水代替传统工业循环水，吸收工艺装置冷却器热量，然后通过联合式空冷器冷却，再到工艺装置冷却器，在系统中密闭循环。
系统流程如下：
加药装置
↓
工艺装置冷却器 → 联合式空冷器 →软水循环泵
为了防止喷淋水使联合式空冷器结垢、腐蚀，建议对硬度较大的补充水进行预处理，降低部分硬度，之后进入喷淋水系统，在设备运行过程中，需对喷淋水水质仔细监控，采用加药机投加水处理药，以提高喷淋水的浓缩倍率，节约用水，同时防止结垢和腐蚀发生。
为降低喷淋水中悬浮物的含量，设置旁滤，旁滤水量为喷淋水量的5%左右。（系统要求水质指标见附表一）
考虑系统安全稳定运行，设置脱气稳压装置。出除工艺装置可能的少量泄露气体，并补充系统中损失的软化水。
2.2联合式空冷器技术说明
联合型蒸发冷却器是由我公司在原有专利产品——节能型水膜式空冷器（专利号：ZL03241415.3）的基础上，开发的新一代高效节能型产品。
它由干式空冷管束和湿式空冷管束组成，可称之为干湿联合型蒸发冷却器。需冷却的工艺介质，直接进入联合型蒸发冷却器管内，代替了传统的水冷器和凉水塔。
