供應化工生產線冷凍水，反應釜低溫冷凍水系統工程，低溫冷水機組，溫冷凍水。

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化工廠主要使用低溫冷凍水系統，運用于原料反應釜冷卻

【概況】 酒精工廠冷凍水系統

酒精生產行業是耗水大戶,其中又以冷卻水耗量大,一般約占總用水量的75%。因此,如何降低酒精生產企業的耗水量,特別是冷卻水的消耗量,就成為一個廣為關注的技術問題。雖然過去人們對冷卻水處理技術進行了改進〔1~3〕,也能夠達到一定的節水效果,但這類技術都不能將冷卻水的溫度降低到酒精生產工藝要求的溫度水平(20℃左右),對于酒精及相關產品的產量、質量和收得率的提高沒有多大的幫助,節水的效果也仍然有限,所以有必要尋找更為有效的技術手段。國內某大型酒精生產企業的循環冷卻水系統,長期存在水溫超限、蒸發損失過多等問題,以至于需要大量補充新水和排放污水。為解決這方面的問題,該企業采用的制冷輔助降溫技術,以有效地降低和控制冷卻水的溫度,不僅收到了節約水資源的效果,而且為酒精生產提供了可靠的冷卻水條件,提高了產品的產量、質量和收得率,從而提高了企業的經濟效益。針對這一成功案例進行介紹和分析,以期為本行業及相關行業的冷卻水系統技術改造提供有益的借鑒。
1、該企業原有冷卻水系統情況
1.1冷卻水系統
該企業擁有年產10萬t的酒精生產線、黃原膠生產線和大型沼氣工程等生產系統,產品生產大多涉及反應、精餾、干燥、冷凝、冷卻等工藝操作,需要進行有效的冷卻控溫,以保證產品的產量、質量和收得率。該企業原有循環冷卻水系統采用常規的冷卻塔降溫,工藝流程如圖1所示。從圖1可知,各工藝環節排出冷卻水的溫度為38~55℃,經過兩級冷卻塔降至29~36℃,重新回輸至各工藝環節時的水溫約為28~35℃,而酒精及相關產品生產過程適宜的冷卻水溫度為20℃左右。正是因為這種差異的存在,各工藝環節為了保證產品的產量、質量和收得率,只好加大冷卻水的流量。結果使得冷卻水的降溫處理負荷加大,回用水溫度更難以保證,后只好通過加大新水補充和污水排放量,勉強維持生產。另外該企業地處中南內陸地區,常年空氣溫度、濕度較高,因此即使增加冷卻塔的高度和級數,每年仍將有3~4個月的時間冷卻水溫度嚴重超標
1.2水量平衡
該企業冷卻水系統水量平衡情況如圖2所示。由圖2可見,該企業各主要工藝環節的冷卻水復用率僅為34.1%~48.6%,冷卻水濃縮倍數僅為1.18,排污率則高達85%,即污水排放量13499m3/d,而新水的補充量達15860m3/d,年消耗新水量5×106~6×106m3,影響了企業的發展。2冷卻水制冷降溫系統的設計原則在確定的循環倍數下,由于補充水量和排放水量都與蒸發水量成正比,因此減少冷卻過程的水分蒸發量,可以相應地減少補充水量和排放水量;而在確定的蒸發水量下,提高濃縮倍數也可以明顯減少補充水量和排放水量。冷卻水降溫系統的設計,就是在特定的水源和運行條件下,通過采用制冷降溫措施,降低冷卻塔的工作溫差,達到節水的目的。
3冷卻水制冷降溫系統的設計方案
3.1設計思路
如前所述,由于系統需要深度降溫的工作范圍在15~30℃之間,正好是空調設備的工作溫度區間,因此考慮選用建筑空調用的大型冷水機組作為本系統的制冷設備。保留原有冷卻塔設施,作為前置降溫設施使用,而冷水機組作為深度降溫設施使用,以發揮冷水機組低溫區間工作效率高的特點,以盡量減少制冷降溫系統的投資和運行費用。制冷機組的冷卻,根據現場條件確定,單獨設置冷卻塔,次選利用工藝冷卻塔。當單獨設置冷卻塔時,適當選擇較高的工作溫度和濃縮倍數,以降低制冷機組的水量消耗。但實際上企業為降低改造投資,全部采用原有的工藝冷卻塔。
3.2設備選型
為了獲得較高的效率和可靠性,系統選用Trane公司的CVHE/G-1300型水冷離心式冷水機組,其技術參數如表1所示。表1制冷機組有關技術參數該機組的標準運行工況:冷凍水進出水溫度分別為12℃和7℃,冷卻水進出水溫度分別為32℃和37℃。在企業常溫冷卻水30℃,低溫冷卻水20℃的運行條件下,單臺機組冷卻水處理量在470~500t/h之間。
3.3工藝設計
根據生產工藝,生產車間排出的50~60℃冷卻水首先通過二級風冷涼水塔,冷卻至30℃左右。然后,一部分直接回用于對冷卻溫度沒有特殊要求的工藝環節;一部分通過由冷水機組提供低溫冷量的板式換熱器,進一步冷至20℃左右,回用于要求低溫冷卻水的工藝環節;還有一部分冷卻水則直接進入制冷機組的蒸發器,降溫至12~17℃,回用于要求超低溫冷卻水的工藝環節。此外,重新設計冷卻水的循環流程,盡量實現冷卻水的梯級利用。通過這些措施,在滿足工藝要求的前提下,盡量減少設備投資和運行費用。
3.4系統配置
根據該企業各分廠的冷卻水需要量及廠區布局,通過調整、優化冷卻水工藝流程和增設制冷降溫機組,形成4套冷卻水制冷降溫系統。
其中,2套建在酒精分廠的水處理車間,為酒精、飼料生產線和工藝制冷機組提供低溫冷卻水;1套建在二氧化碳分廠,為二氧化碳、白酒、黃原膠生產線提供低溫冷卻水;1套建在醋酸分廠,為醋酸、酶制劑生產線提供低溫冷卻水,其工藝流程分別如圖3~圖5所示。
4技術經濟效果
4.1技術效果
改造實施1a后,在企業的酒精產量明顯增加的條件下,全廠冷卻水系統的新水補充量由改造
前的15860m3/d降至6182m3/d,同時,排水量由13499m3/d降至1394m3/d,排放率由85%降至22.5%。地下水的抽提數量減少了61.0%,對于水資源的保護和涵養,起到了重要的作用。
4.2經濟效益
改造實施后,經測算發現,整個冷卻水處理系統的運行費用<300萬元/a,節水約3.2×106m3/a,節省水費支出656萬元。扣除系統運行成本后年節水經濟效益為356萬元。此外,由于減少污水排放量,還相應減少排污費約200萬元/a。本項目實際投資520萬元,僅通過節水減排的效益就可以在不到一年里收回。同時,由于改善冷卻水條件所帶來的產品產量、質量與收得率的提高,其效益應遠超過節水和減排的直接效益。企業改造后全年完成工業總產值同比增長5%,銷售收入同比增長18%,利潤同比增長21%,經濟效益顯著。我們想客戶所想，為了客戶的一切！