CRECT蒸发水汽回收系统在间冷开式冷却塔上的应用.docx

44蒸 发 水 汽 回 收 系 统 在 间 冷 开 式冷 却 塔 上 的 应 用CRECT封 子 文 1 ， 姚 贵 安 2中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 塔 河 分 公 司 ， 新 疆( 1. 842000;库 车2. 北 京 金 泰 天 成 科 技 有 限 责 任 公 司 ， 北 京 100071)摘 要 : 石 化 行 业 是 用 水 大 户 ， 在 用 水 结 构 上 ， 循 环 冷 却 系 统 补 充 水 占 石 化 企 业 取 水 量 的45% 左 右 在 目 前 的 高 循 环 倍 数 运 行 情 况 下 ， 循 环 水 补 水 的 80% 都 用 于 蒸 发 消 耗 ， 如 果 能 够 将 冷 却 塔 的 蒸 发 水 回 收 ， 将 大 幅 削 减 新 鲜 水 用 量 通 过 CRECT 蒸 汽 回 收 装 置 在 某 石 化 循 环 水 工 业 化 试 验 项 目 的 应 用 ， 探 索 冷 却 塔 水 蒸 气 回 收 的 可 行 性 ， 并 介 绍 了 该 技 术 原 理 和 工 作 过 程 着 重 介 绍 了 该 技 术 适 用 条 件 和 蒸 汽 回 收 比 例 ， 同 时 还 探 讨 了 该 技 术 应 用 于 回 收 冷 却 塔 蒸 汽 的 前 景 。

关 键 词 : 冷 却 塔 蒸 发 水 汽 回 收 节 水我 国 是 一 个 水 资 源 十 分 贫 乏 的 国 家 ， 一 些 地区 水 资 源 已 成 为 制 约 经 济 发 展 的 主 要 因 素 之 一 石 油 化 工 、 发 电 等 行 业 是 工 业 耗 水 大 户 ， 其 中 循 环 水 冷 却 塔 的 耗 水 量 约 占 整 个 耗 水 量 的 45% 以上 冷 却 塔 内 水 量 散 失 主 要 是 因 蒸 发 散 热 使 部 分 水 相 变 为 水 蒸 气 散 入 空 气 中 ， 不 但 造 成 水 的 流 失 ， 有 时 因 水 雾 大 还 造 成 很 多 环 境 问 题 因 此 回 收 降 低 冷 却 塔 的 蒸 发 水 耗 ， 意 义 重 大 ［ 1］ 多 年 来 ， 人 们 采 取 了 很 多 技 术 措 施 ， 实 现 冷 却 塔 的 节 水 目 前 有 冷 却 塔 内 加 设 高 效 收 水 器 、高 压 静 电 收 水 和 水 轮 式 旋 转 布 水 器 消 除 飘 水 现 象等 收 水 措 施 。

但 大 多 只 是 收 回 空 气 中 携 带 的 水 滴 ［ 2］ ， 高 压 静 电 收 水 也 是 只 收 集 粒 径 小 于 200 ～300 μm 的 小 水 滴 ［ 3］ CRECT 蒸 发 水 汽 回 收 系 统工 业 试 验 装 置 可 实 现 对 饱 和 空 气 中 的 水 蒸 气 进 行 回 收 ， 这 部 分 蒸 发 水 汽 水 量 大 ， 同 时 达 到 了 蒸 馏 水 的 水 质 标 准 过 冷 却 塔 填 料 层 时 ， 气 水 充 分 接 触 混 合 ， 气 中 水的 分 压 达 到 了 当 时 温 度 所 对 应 的 饱 和 压 力 ， 进 入 冷 却 塔 的 冷 空 气 便 成 为 了 饱 和 热 湿 空 气 在 冷 却 塔 内 除 水 器 上 部 基 本 上 是 以 饱 和 热 湿 空 气 的 形 式 存 在 的 在 冷 却 塔 内 除 水 器 上 部 ， 饱 和 热 湿 空 气 在 塔 内 逐 渐 上 升 ， 与 塔 外 进 入 的 冷 空 气 进 行 接 触 ， 热 湿 空 气 温 度 逐 渐 下 降 ， 并 逐 步 呈 过 饱 和 状 态 ， 形 成 小 水 滴 ， 开 始 凝 结 成 水 雾 ; 至 塔 顶 处 ， 水 汽 凝 结 达 到 最 大 程 度 ， 这 便 是 通 常 在 塔 顶 看 到 的 雾 气 团 。

当 具 备 了 充 足 的 水 汽 ， 上 升 过 程 中 遇 到 凝 结 核 以 后 ， 形 成 的 小 水 滴 会 凝 结 形 成 大 水 滴 在 蒸 发 水 汽 出 塔 前 ， 采 用 一 定 的 设 备 ， 就 可 以 回 收 冷 却 塔 饱 和 蒸 发 水 汽 ， 达 到 节 水 和 保 护 环 境 的 双 重 目 的 CRECT 蒸 发 水 汽 回 收 装 置 是 利 用 环 境 大 气 与 冷 却 塔 塔 顶 饱 和 蒸 发 水 汽 的 温 差 ， 核 心 部 件 冷 凝 模 块 采 用 合 成 热 导 新 材 料 ， 集 降 温 、 凝 水 、 亲 水1 CRECT 蒸 汽 回 收 技 术 原 理1. 1 冷 却 塔 蒸 发 水 汽 回 收 原 理 介 绍冷 却 塔 主 要 靠 从 塔 底 抽 进 的 塔 外 冷 空 气 与 冷 却 热 水 通 过 接 触 进 行 热 量 的 交 换 塔 外 冷 空 气 是 低 度 水 蒸 气 和 干 空 气 的 混 合 物 ， 进 塔 前 冷 空 气 中收 稿 日 期 : 2012 － 04 － 11作 者 简 介 : 封子文 ， 男 ， 毕 业 于 青 岛 科 技 大 学 化 学 工程与工艺 专 业 ， 主 要 从 事 公 司 发 展 规 划 、 科 研 开 发 、 技改技措项目 和 炼 油 技 术 管 理 工 作 ， 现 任 发 展 计 划 处 副处长 ， 工程师 。

E-mail: fengzw. thsh@ sinopec. com的 水 蒸 气 含 量 较 少 在 冷 却 塔 运 行 过 程 中 ， 水 经2012 年 第 28 卷 第 4 期 ★ 封 子 文 等 . CRECT 蒸 发 水 汽 回 收 系 统 在 间 冷 开 式 冷 却 塔 上 的 应 用 ★ 45聚 结 、 疏 水 集 水 等 新 技 术 于 一 身 ， 实 现 了 塔 顶 蒸发 水 汽 的 回 收 CRECT 间 冷 式 冷 却 塔 蒸 发 水 汽 回 收 系 统 主 要 通 过 具 有 特 殊 结 构 的 冷 凝 模 块 经 过 以 下 两 个 工 艺 过 程 进 行 蒸 发 水 汽 的 收 集 : 一 是 给 饱 和 蒸 发 水 汽 降 温 ; 二 是 提 供 水 蒸 气 凝 结 的 核 将 冷 凝 模 块 置 于 冷 却 塔 内 除 水 器 上 部 的 过 饱 和 高 温 湿 空 气 中 ， 通 过 冷 凝 模 块 中 热 导 新 材 料 导 热 的 高 效 性 在 环 境 冷 风 和 高 温 饱 和 湿 空 气 之 间 快 速 、 高 效 地 传 递 热 量 ， 从 而 在 冷 凝 模 块 中 实 现 饱 和 蒸 汽 的 冷 凝 和 凝 结 水 的 收 集 ， 实 现 塔 顶 蒸 汽 的 回 收 。

原 理 示 意 如 图 1 3) 冷 却 塔 设 计 规 范 2. 2 CRECT 冷 却 塔 蒸 汽 回 收 装 置 冷 源 计 算根 据 推 荐 蒸 发 量 计 算 公 式 ［ 4］ ， 计 算 冷 却 塔 的 蒸 发 量 公 式 如 下 :E =  0. 001 + 0. 000 02· θ   T1 － T2  %R式 中 : E———水 的 蒸 发 量 ， m3 / h;R———循 环 水 量 ， m3 / h;θ———进 塔 空 气 干 球 温 度 ， ℃ ;T ， T ———进 塔 和 出 塔 水 温 ， ℃ 1 2取 当 地 全 年 平 均 温 度 ( 以 2008 年 计 ) : θ =14. 1 ℃ ， 温 差 △ T = T1 － T2 = 8. 3 ℃计 算 : E = 1. 064% R即 蒸 发 量 为 循 环 水 量 的 1. 064% ， 其 占 补 水量 的 80% 以 2 000 t / h 的 循 环 水 为 例 ， 小 时 蒸 发 量 :2 000 × 1. 064% = 21. 3 t其 中 20% 回 收 ， 小 时 回 收 水 量 4. 3 t。

水 蒸 气 40 ℃ 气 化 潜 热 :总 的 冷 源 需 要 量 :△ 总 冷 源 量 = 4 300 kg × 2 401 kJ / kg= 1 032 × 104 kJ2. 3 冷 风 冷 却 系 统 计 算根 据 公 式 △ H = Ht1 － Ht2计 算 得 : △ H = 10. 2 kJ / kg△ 总 热 量 = 1 032 × 104 KJ / hHJ = H = 1. 004 t + d × ( 2 501 + 1. 88 t)△ H = ( 1. 004 + 1. 88 d) △ t = 1. 1△ t2 401 kJ / kg图 1 蒸 汽 回 收 装 置 原 理 示 意2 CRECT 系 统 设 计应 用 设 计 依 据( 1 ) CRECT 冷 却 塔 蒸 发 水 汽 回 收 率 设 定 为 20% 2) CRECT 蒸 发 水 汽 回 收 工 业 试 验 装 置 应 用 于 循 环 水 运 行 水 量 4 000 t / h 循 环 量 的 冷 却 循 环 水 系 统 冷 却 塔 基 础 数 据 如 表 1 所 示 表 1 冷 却 塔 基 础 数 据2. 1地 区 平 均 温 差 :计 算 冷 却 风 量 :40 － 15 = 26 ℃340 × 10 m / h3 CRECT 冷 却 塔 蒸 汽 回 收 装 置 运 行装 置 运 行 测 试 主 要 是 检 查 收 水 效 果 并 计 算 回收 水 率 。

首 先 根 据 收 水 量 、 上 下 塔 水 温 的 温 差 和 上 塔 温 度 与 环 境 温 度 的 温 差 及 循 环 量 ， 推 荐 蒸 发 量 计 算 公 式 ［ 4］ 计 算 冷 却 塔 的 蒸 发 量 ， 水 回 收 率 趋 势 如 图 2 所 示 当 化 工 生 产 装 置 的 负 荷 不 发 生 变 化 时 ， 上 下 水 温 差 Δt1 变 化 较 小 ， 冷 却 塔 蒸 发 量 变 化 不 大 水 的 回 收 率 主 要 与 上 塔 水 温 和 环 境 干 球 温 度 的 差 值 Δt2 有 关 从 图 2 中 可 以 看 到 ， 如 要 达 到 20%实 际 运 行 水 量 Q:2 000 m3 · h － 1进 塔 水 温 t1:42 ℃出 塔 水 温 t2:32 ℃进 塔 干 球 温 度 θ1:30. 1 ℃进 塔 湿 球 温 度 τ1:27 ℃大 气 压 Pa:9. 99 × 104 Pa风 机 直 径 D: 8 530 mm 风 筒 喉 部 直 径 Df: 8600 mm风 筒 出 口 直 径Do: 9 530 mm风 机 设 计 风 量 G:273 × 104 m3 · h － 1风机全压 P: 152 Pa 风 机 叶 片 数 : 6配 套 电 机 功 率 N:160 kW塔 总 高 度 H: 15. 9 m 塔 进 风 口 高 度Hi: 3. 2 m风 机 平 台 高 度 H1:10. 5 m塔 宽 度 B: 16. 8 m 塔 深 度 L: 15. 5 m填 料 高 度 Hf: 1. 8 m★ 石 油 化 工 安 全 环 保 技 术 ★ 2012 年 第 28 卷 第 4 期46到 二 级 蒸 馏 水 标 准 。

回 收 水 的 用 途 非 常 广 泛 由于 优 良 的 水 质 ， 其 回 收 价 值 是 存 在 的 ， 回 收 效 益 是 可 观 的 3 ) 根 据 冷 。