郭 梁
(山西焦化集团有限公司，山西 洪洞 041606)
1 概况山西焦化股份有限公司化工产品回收厂三循环系统10#～16#循环水冷却塔于2008年投入使用，设计10#、11#为低温水冷却塔、12#塔为苯加氢系统循环水冷却塔、13#～16#为三回收系统循环水冷却塔。7台冷却塔原设计为整体吊装式填料。
10#、11#低温水冷却塔与12#苯加氢循环水冷却塔设计相同，单台设计流量1 400 m3/h，供水压力0.4 MPa，低温循环水设计回水水温40 ℃，出水水温32 ℃。冷却塔4层、轴线长9.6 m，宽为10.3 m。附LF-60型风机，风量100×104m3/h，全压132.3 Pa，附电机，P=55 kW。
13#～16#循环水冷却塔单台设计流量1 200 m3/h，供水压力0.5 MPa，回水水温42 ℃，出水水温32 ℃，冷却塔4层、轴线长9.6 m，宽为9.3 m。附LF-60型风机，风量100×104m3/h，全压132.3 Pa，附电机，P=55 kW。
随着公司1#～4#干熄焦装置的建设，现有循环水冷却塔处理能力不能满足处理需求，循环水冷却塔扩容已经迫在眉睫。
2 技术研究内容及创新点2.1 风机要提高冷却塔的能力，在水量增加的同时，必须相应地提高风量。风机更换为L60高性能碳纤维风机，叶片、轮毂、传动轴均采用碳纤维材质，电机及配电系统保持不变。叶片紧固螺栓采用0Cr18Ni9不锈钢材质。该风机取代原玻璃钢风机，具有自重轻、机械强势高、传动平稳、风压高、流量大的特点。经现场实测，风机更换后，风量达到了80×104m3/h。电机电流控制在了额定电流之内。
2.2 填料填料是水和风换热的重要场所，是挖潜提效改造的重要环节。
一是改进填料材质。由普通PVC材料改为阻燃性能良好的橡塑合金改性PVC。填料基片的设计是散热性、导风性、滞水性和抗淤性的综合优化，要求抗冲击强度大，耐老化、防淤塞、质轻强韧，不脆裂不变形，减少填料的破碎和堵塞。主要理化指标为：阻燃氧指数≥30%，热变形温度≥65 ℃，低温脆点-40 ℃，平片拉伸强度≥42.2 MPa，平压抗压强度≥360 kg/m2，片材密度不大于1.55 g/cm3。使用年限不低于20年。
二是填料层的换热面积。填料高度由1 m增加至1.5 m，片距由32 mm压缩为25 mm,使单位体积填料的比表面积增加。
三是改变填料的安装方式。减少风阻片距后，风阻必然增大，除了更换高性能的风机来弥补外，改变填料的安装方式，取消原分层叠放结构，采用整体悬挂式吊装方式。填料的不锈钢吊筋、不锈钢管等悬吊系统全部采用0Cr18Ni9不锈钢材质。取消了填料下部的槽钢、方管等托架结构，减少了对填料的遮挡，从而优化了空气流场，达到减小风阻，提高填料空隙利用率的目的。从二循环系统多年的使用经验看，此种安装方式稳定可靠，在使用过程中没有出现填料下坠、掉落现象。
2.3 配水系统在提高水量后，如何把水布均匀，在填料表面形成良好的水膜，强化换热和蒸发，是配水系统考虑的问题。
2.3.1 喷头型式
采用蜗壳喷头，材质为ABS。此种喷头出水呈实心圆锥面，雾滴状均匀喷出，无中空现象。结构牢固，不易破损。喷头内无狭窄腔道，不堵塞。适用水力负荷范围为60%～130%，即使系统运行负荷有较大的波动，也能保证全塔均匀喷水。
2.3.2 喷头数量
13#～16#冷却塔布水系统均按照流量不小于1 400 m3/h设计，喷头为144个/座。10#～12#冷却塔喷头为168个/座。
2.3.3 喷头平面布局
对平面布局重新设计，确保出水均匀，无密集区，减少水喷洒到塔内壁，顺墙流淌，不过填料形成的短路现象。
2.3.4 配水管道
主管、支管要求全部采用玻璃钢材质。配水支管配备稳压盒、臂管，材质为ABS。稳压盒与支管的连接螺栓由2条增加到4条，臂管与稳压盒、喷头的连接螺纹要求采用全螺纹，并配有防止松脱的锁紧螺钉。配水管悬吊件、连接紧固件全部采用不锈钢0Cr18Ni9材质。
通过以上设计，保证了配水管道的牢固可靠，防止破裂后水冲出，造成布水不均和填料冲击损坏。
2.3.5 收水器
收水器材质为改性PVC。结构在弧形的基础上增加正弦波，即复合正炫波形，片间无透视。气流阻力小。风筒外无水珠飘洒情况，飘滴损失控制在十万分之一以下。
2.3.6 检修平台、爬梯
风机检修平台、护栏、塔内爬梯采用不锈钢0Cr18Ni9材质，平台铺板采用玻璃钢格栅板。栏杆按照国家相关规范设计安装，并设置踢脚板。结构型式特别简单，风阻小，耐腐蚀性能大大提高。
3 结语该技术研究改造，在不改变冷却塔结构的基础上通过采用新材料和新技术，提高了冷却塔的处理效率，满足了生产需求。不仅节约了基础投资和占地面积，而且利用生产系统检修期间进行改造，工期短，没有影响生产装置的正常运行。为今后循环水系统改造建设提供宝贵的经验，值得在同行业中推广应用。
