關(guān)于閉式循環(huán)水系統(tǒng)局部壓差低的解決方案的研究

李玲燕， 王 飛

(1.山西潞安煤基合成油有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000；2.山西潞安煤基清潔能源有限公司 ，山西 長(zhǎng)治 046000)

引 言

某裝置在2019年4月裝置80%負(fù)荷試車時(shí)，發(fā)現(xiàn)泵區(qū)循環(huán)水上回水壓差較小，只有0.03 MPa，不能滿足機(jī)泵換熱要求，為了維持試車的繼續(xù)進(jìn)行，被迫打開機(jī)泵循環(huán)水的回水導(dǎo)淋進(jìn)行就地排放。但由于該公司循環(huán)水系統(tǒng)采用閉式循環(huán)水，內(nèi)循環(huán)補(bǔ)水采用脫鹽水，就地排放脫鹽水成本較高，提高循環(huán)水壓差作為研究課題迫在眉睫[1-3]。

1 改造方案探索

首先對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行排查，確認(rèn)出現(xiàn)壓差低的問題屬于普遍存在情況還是個(gè)別問題。然后針對(duì)排查結(jié)果提出改造方案并進(jìn)行改造。

通過對(duì)全公司閉式循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)壓差低不滿足換熱要求的現(xiàn)象為個(gè)別現(xiàn)象，其余裝置運(yùn)行正常(排查結(jié)果見表1)。

2 改造方案確定及實(shí)施

通過對(duì)比各類方案，充分考慮改造成本的前提下，局部設(shè)置增壓設(shè)備的方案為最佳方案。

1) 第一次技改在裝置全部停車后，將構(gòu)三西側(cè)閥門井中的DN450管道上回水閥門關(guān)閉，將相關(guān)機(jī)泵、換熱器管中的循環(huán)水排凈，同時(shí)將各支管上機(jī)泵、換熱器上回水閥門關(guān)閉隔離，防止設(shè)備內(nèi)漏進(jìn)入可燃?xì)怏w或油氣。

表1 全公司循環(huán)水運(yùn)行情況排查結(jié)果

在DN80上水管靠近總管的合適位置，將設(shè)計(jì)計(jì)算的地管切除并與選型的管道泵出入口焊接相連，增加機(jī)泵出入口旁通，安裝電儀控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)啟停聯(lián)鎖功能。

在DN100上水管靠近總管的合適位置增加機(jī)泵基礎(chǔ)，將設(shè)計(jì)計(jì)算的上水管切除并與選型的管道泵出入口焊接相連，增加機(jī)泵出入口旁通，安裝電儀控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)啟停聯(lián)鎖功能。技改前后見圖1、圖2。

圖1 DN80上水管技改位置(技改前)

圖2 DN100上水管技改位置

1) 在異構(gòu)脫蠟構(gòu)架三三層EL+10 m平臺(tái)V011北側(cè)位置,見圖3。

圖3 技改前

2) 第二次技改將構(gòu)三西側(cè)閥門井中的DN450管道上回水閥門關(guān)閉，將管廊機(jī)泵、換熱器管中的循環(huán)水排凈，拆除P102A/B泵進(jìn)口過濾器及DN100進(jìn)口閥門，將接自構(gòu)架三循環(huán)水主管DN450的DN100上水管切割掉，更換為DN200管線及閥門，按照原流程焊接并恢復(fù)P102A/B的入口管線。技改后現(xiàn)場(chǎng)位置如圖4。

3) 第三次技改從DN450上水主管引管至管道泵P102A/B，從出口管線引管徑為DN100布管至中間管廊南北兩側(cè)作為管廊泵區(qū)主管，回水單獨(dú)配DN100管回至DN450回水主管。管廊泵區(qū)共計(jì)16臺(tái)機(jī)泵及其他機(jī)封換熱器循環(huán)水從主管單獨(dú)引出至地面，將原有從地管出來的上回水管線切開并封堵，并加彎頭與機(jī)泵上回水管線焊接，原先的上回水管線廢棄，保留連通線，防止冬季凍管。

DN100上回水管技改位置：在異構(gòu)脫蠟構(gòu)架三三層EL+10 m鋼梁西側(cè)位置。

圖4 管道泵進(jìn)口管徑由100 mm改為200 mm現(xiàn)場(chǎng)圖

各機(jī)泵技改前后現(xiàn)場(chǎng)位置見圖5、圖6。

圖5 技改前各機(jī)泵現(xiàn)場(chǎng)位置圖

圖6 技改后各機(jī)泵現(xiàn)場(chǎng)位置圖

4) 第四次技改從構(gòu)架三一層P011A上回水管線預(yù)留閥門處引DN50循環(huán)水管線至P029、P001作為4臺(tái)機(jī)泵上回水主管線。在從DN50管線上單獨(dú)引出DN40支管到每一臺(tái)機(jī)泵(P029A/B單獨(dú)給自沖洗換熱器上回水引管、P001A/B單獨(dú)給驅(qū)動(dòng)端及非驅(qū)動(dòng)端端蓋循環(huán)水上回水引管)，在中間管廊新增DN100循環(huán)水上回水管線處單獨(dú)引出DN40管線，引出后變?yōu)槿ǚ謩e至P002A/B，單獨(dú)給機(jī)泵驅(qū)動(dòng)端及非驅(qū)動(dòng)端端蓋處進(jìn)行外供循環(huán)水，嘗試解決機(jī)泵個(gè)別部位循環(huán)水回水溫度高問題。

3 改造后的運(yùn)行情況

1) 裝置第一次提出技改，在泵區(qū)循環(huán)水上水管線增設(shè)管道增壓泵P101A/B、P102A/B，開一備一,具備啟停聯(lián)鎖功能。2019年7月13日現(xiàn)場(chǎng)技改施工完成投入使用發(fā)現(xiàn)構(gòu)架三一層管道泵P101A/B配套6臺(tái)泵循環(huán)水回水溫度降至正常范圍，外排回水已全關(guān)，符合設(shè)計(jì)要求。但構(gòu)架三三層管道泵P102A/B循環(huán)水壓差不滿足設(shè)計(jì)要求，且泵入口吸入量不足。設(shè)計(jì)上水壓力為0.55 MPa，回水壓力0.25 MPa，壓差0.3 MPa；實(shí)際上水壓力為0.46 MPa，回水壓力為0.38 MPa，壓差0.08 MPa。

2) 8月30日第二次技改將增壓泵P102A/B入口管線進(jìn)行加粗，入口管線和閥門由DN100改為DN200來滿足機(jī)泵換熱要求。10月23日系統(tǒng)投料后升溫發(fā)現(xiàn)，主流程泵P013、P015及產(chǎn)品泵P012、P021、P020、P011、P014、P006共計(jì)16臺(tái)泵機(jī)封換熱器循環(huán)水回水溫度高(大于86 ℃),且部分機(jī)泵回水出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，仍然無法滿足機(jī)泵的冷卻要求。

3) 2020年3月第三次進(jìn)行技改，單獨(dú)用管道泵P102A/B給主流程泵P013、P015及產(chǎn)品泵P012、P021、P020、P011、P014、P006共計(jì)16臺(tái)泵外供循環(huán)水，并且從構(gòu)架三DN450循環(huán)水上回水主管單獨(dú)引管徑為DN100管線給其他機(jī)泵外供循環(huán)水來減輕管道泵的負(fù)荷，增大循環(huán)水管網(wǎng)上回水壓差及流速，5月4日開車投用后，16臺(tái)機(jī)泵機(jī)封換熱器循環(huán)水回水溫度由之前最高86 ℃降為44.2 ℃，系統(tǒng)提升負(fù)荷后，通過運(yùn)行發(fā)現(xiàn)主流程機(jī)泵P001/P002/P029共計(jì)6臺(tái)泵也因上回水壓差小，機(jī)封自沖洗換熱器、驅(qū)動(dòng)端及非驅(qū)動(dòng)端端蓋處循環(huán)水回水溫度高(大于100 ℃)。

4) 為了徹底解決循環(huán)水長(zhǎng)期外排問題，因此提出第四次技改，對(duì)這6臺(tái)機(jī)泵個(gè)別循環(huán)水回水溫度高的部位進(jìn)行單獨(dú)接入管道泵P102A/B上回水管網(wǎng)中，通過近期現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫監(jiān)控，目前運(yùn)行效果良好，所有機(jī)泵均不在外排循環(huán)水，徹底解決因裝置處于三循管網(wǎng)末端、上回水壓差低等技術(shù)瓶頸。

4 改造后運(yùn)行數(shù)據(jù)情況

1) 第一次技改將管道泵P101A/B技改前、后配套泵回水及機(jī)封溫度對(duì)比分析如表2。

表2 技改前、后配套泵回水及機(jī)封溫度

通過技改前、后機(jī)泵回水溫度及機(jī)封溫度分析得出，技改前、后回水溫度已降至正常范圍內(nèi)滿足設(shè)計(jì)要求。

2) 第二次技改將接自構(gòu)架三循環(huán)水主管DN450的DN100上水管切割掉，更換為DN200管線及閥門，按照原流程焊接并恢復(fù)P102A/B的入口管線，管道泵P102A/B技改完成后，通過現(xiàn)場(chǎng)試泵結(jié)果如下，P102A泵進(jìn)口循環(huán)水壓力為0.38 MPa,泵出口循環(huán)水壓力為0.82 MPa,運(yùn)行電流19.8 A,額定電流21 A,負(fù)荷94%,出口閥開度2扣半，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)流速2.61 m/s,流量68.5 m3/h(設(shè)計(jì)值>40 m3/h)；配套外供30臺(tái)泵，其中運(yùn)行15臺(tái)泵中4臺(tái)外排水已關(guān)，回水溫度滿足要求，剩余11臺(tái)回水溫度較高且回水出現(xiàn)汽化現(xiàn)象。具體數(shù)據(jù)如表3。

表3 第二次技改前、后配套泵回水情況

3) 第三次技改利用原有管道泵P102A/B單獨(dú)外供主流程泵P013、P015及產(chǎn)品泵P012、P021、P020、P011、P014、P006循環(huán)水，共計(jì)16臺(tái)泵技改前后數(shù)據(jù)對(duì)比。

A) 技改后單泵運(yùn)行數(shù)據(jù)(見表4)

B) 管道泵單泵運(yùn)行時(shí)，技改前、后循環(huán)水溫度數(shù)據(jù)對(duì)比(見表5)

C) 技改后雙泵運(yùn)行數(shù)據(jù)

管道泵雙泵運(yùn)行，P015A上回水壓差由單泵運(yùn)行0.04 MPa增加至0.1 MPa，P102A入口壓力0.32 MPa,出口壓力0.76 MPa，運(yùn)行電流20.3 A(額定電流21 A)，電機(jī)負(fù)荷97%；P102B入口壓力0.32 MPa,出口壓力0.79 MPa，運(yùn)行電流20.7 A(額定電流21 A)，電機(jī)負(fù)荷99%配套外供16臺(tái)泵(一開一備)。

D) 管道泵單泵運(yùn)行與雙泵運(yùn)行，換熱器循環(huán)水回水溫度數(shù)據(jù)對(duì)比，見表6、表7。

4) 第四次技改前后換熱器和驅(qū)動(dòng)端循環(huán)水回水溫度數(shù)據(jù)對(duì)比，見第61頁表8。

表4 技改后單泵運(yùn)行情況

表5 技改前、后循環(huán)水溫度數(shù)據(jù)

表6 技改后雙泵運(yùn)行數(shù)據(jù)

表7 換熱器循環(huán)水回水溫度數(shù)據(jù)對(duì)比

表8 第四次技改前、后換熱器和驅(qū)動(dòng)端循環(huán)水回水溫度數(shù)據(jù)對(duì)比

5 結(jié)論

通過4次改造，從技改前、后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，上回水壓差增至0.1 MPa,滿足機(jī)泵換熱要求，所有機(jī)泵均不外排循環(huán)水，改造后運(yùn)行效果良好，得出以下結(jié)論：

閉式循環(huán)水局部壓差低，通過提高循環(huán)水泵的壓差效果不明顯且投資費(fèi)用較高時(shí)，可考慮裝置增加管道增壓泵的方式提高壓差。但注意增壓泵的選型要符合機(jī)泵換熱量的要求、機(jī)泵進(jìn)口管線要足夠的大，否則容易造成泵吸入能力下降超電流的情況。

在選擇增壓泵供水設(shè)備時(shí)，要逐臺(tái)分析，只給換熱效果不好的設(shè)備進(jìn)行供水，否則會(huì)出現(xiàn)改造效果不達(dá)預(yù)期的情況。