作者：张 宇 ( 安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉 236400)

摘 要: 氮肥企业固定床造气循环水冷却塔填料选型不合理，易积淤、结垢，喷嘴易堵塞，造成循环水温度 高、半水煤气降温效果差、能耗高。经改造，循环水降温效果明显，促进装置稳产、高产、节能减排。

关键词: 氮肥; 造气; 循环水; 填料改造; 降温; 节能减排

1 前言

安徽晋煤中能化工股份有限公司固定床合成 氨系统共有 11 台造气炉，与之配套的循环水装置 共有 3 台水泥网格填料冷却塔，设计水处理能力 为 2 000 m3 /h。运行 10 a，水泥网格填料未更换 过，其上方收水器更换多次，每次更换时都有很多 小碎片落入水泥网格填料内。同时，用于造气洗 气塔换热回流的循环热水中夹杂许多粉尘颗粒及 未燃尽的小煤子，未经过微涡流澄清池澄清，直接 进入晾晒池短暂沉淀后，又被热水泵抽至冷却塔， 导致部分粉尘颗粒及未燃尽的小煤子落入水泥网 格填料内［1］。水泥网格填料孔隙小，落入的塑料 碎片、粉尘颗粒、未燃尽的小煤子会堵塞填料，运 行一段时间后局部填料还会和水中的悬浮物结 合，产生积淤、结垢等现象，使塔内压力逐渐升高 并形成沟流、壁流，从而产生布水不均、换热降温 效果差等无法克服的弊端。 由于造气循环水温度高，造成半水煤气温度 高，导致脱硫工段罗茨风机打气量减小，尤其夏季 时大气温度高，半水煤气更是加不上量，影响后段 用气量和压缩机功耗，严重制约生产［2］。 为了找到解决循环水降温的最佳方法，各厂 家、研究单位在冷却塔填料上做了不少研究，先后 出现了不同结构形式的冷却塔填料，如水泥网格 填料、圆形逆流聚氯乙烯( PVC) 冷却塔填料、PVC 蜂窝冷却塔填料、聚丙烯( PP) 网格板填料等［3］。 近年来 PP 网格板填料得到越来越多技术人员认 可，此种产品对增产及节能方面有益，且已经在常 压固定床造气循环水冷却塔系统上广泛使用，效 果良好。 为解决循环水温度高的问题，针对造气循环 水冷却塔系统的具体情况，公司于 2021 年初改造 冷却塔，循环水降温效果显著。

2 改造措施

2． 1 总体思路 经讨论、研究、分析，造气循环水冷却塔主要 存在问题如下: ( 1) 冷却塔内水泥格子板填料易堵塞，上下 层之间间隙过小且重叠部分占了 50% 的面积，既 影响透气性，又不具备横向分布水的能力，导致换 热效果差。 ( 2) 塔内布水管设计不合理，导致管内下部 及喷头易积灰堵塞，水量分布不均［4］。 ( 3) 收水器支撑架不合理且收水器位置偏 下，收水器遇热气后变形下陷，既影响喷嘴出水均 匀分布，又影响通风，不利于热气均匀散出［4］。

2． 2 改造方案 目前国内众多冷却塔使用厂家都在不断改进 填料结构形式，使填料中水与空气最大限度经折 向后横流，以此增加换热面积。因造气循环水中 悬浮物较多，经多方比较后决定采用 PP 网格板 填料。该填料具有以下优点: ( 1) 通过注塑工艺一次成型的 PP 网格填料， 改变了以木材、钢丝水泥、竹片、水泥为材质的手 工成型产品，淋水效果好。 ( 2) 投资费用低，安装、检修容易。该材料质量轻、强度大，耐腐蚀、不受水质限制，适应温度范 围广、冷 却 效 果 好，特别适用于水质环境差的 地区。 ( 3) 冷却水在该填料点滴冷却和薄膜冷却的 组合中可高效散落，特别在浊循环水状态下效果 更佳，具有引力小、抗老化、结构稳定等特点。在 生产维护中可定期用高压水冲洗填料上的附 着物。

2． 3 实施措施 把 3 台冷却塔的水泥网格填料全部拆除，在 下方水泥支梁上铺设玻璃钢托架，把现场提前组 装好的 PP 网格板填料固定在玻璃钢托架上。 利用高压清洗设备疏通、清理布水管内的积 灰、积垢、塑料碎片等杂物，在布水管下部新增排 污喷嘴，及时排出管内污泥，避免堵塞喷头。 把收水器支撑架抬高 250 mm，使收水器下方 水气接触更均匀并减少漂水现象。

3 改造效果 2021 年 1—3 月分别对 3 台冷却塔进行改 造，冷水温度从 37 ℃ 降至 26 ℃。2021 年 3 月平 均水 温 为 26． 2 ℃，2020 年同期平均水温为 34． 7 ℃，同比下降 8． 5 K; 2021 年 4 月平均水温 为27． 6 ℃，2020 年同期平均水温为 36． 3 ℃，同比 下降 8． 7 K。由此可见本次改造降温效果显著。

4 投资效益 投资总计 6． 92 万元，按照连续运行 9 个月计 算经济效益: ( 1) 半水煤气温度降低后，脱硫罗茨风机吸 入气体量减小，输送同等质量气体的电耗减小。4 台罗茨风机( 3 大 1 小) 全压为 49 kPa，配电机功 率分别为 450 kW 和 260 kW。罗茨风机吸入口温 度降低 8． 5 K，吸入风量将提高 3． 2% 。按此计算 脱硫岗位长期运行的 4 台罗茨风机，全年( 270 d) 节约电力 消 耗 333 849． 6 kW·h，电 费 按 单 价 0． 45元/( kW·h) 计算，可节约电费 15． 23 万元。 ( 2) 半水煤气温度降低后，压缩机打气量提 高。压缩机一级吸气温度每降低 10 K，供气量约 提高 6． 5% ，单位供气量的功耗约降低 6% ，3 台 压缩机可节约 4 957 200 kW·h，按电费单价为 0． 45 元/( kW·h) 计算，可节约电费 223． 07 万元。 两项合计年节约电费共计 238． 30 万元。同 时，随着压缩机一级吸气温度降低，排气温度也随 之降低，有利于改善压缩机运行状况，延长正常工 作时间。

5 结语 2021 年 1 月 10 日，造气循环水冷却塔改为 PP 网格板填料以来，已运行 9 个月。2021 年 6 月，子公司泉盛化工公司大修期间，也对其 2 台冷 却塔进行了改造。实践证明，改造是成功的，循环 水的温度、半水煤气的温度都有了明显改善，为公 司的稳产高产、节能减排奠定了基础。