淺析新型表面蒸發(fā)式空冷器在石化裝置中的應(yīng)用

1、淺析新型表面蒸發(fā)式空冷器在石化裝置中的應(yīng)用 摘 要介紹了新型表面蒸發(fā)式空冷器的工作原理、主要性能特點以及在石化裝置中的應(yīng)用實例。應(yīng)用結(jié)果表明，該型設(shè)備冷卻效果好、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、操作靈活、運行成本低。 關(guān)鍵詞蒸發(fā)式空冷；原理；性能；應(yīng)用 中圖分類號：tf321.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：1009-914x（2014）27-0083-01 1 新型表面蒸發(fā)式空冷器結(jié)構(gòu)及原理 新型表面蒸發(fā)式空冷器是由普通換熱管組成的一種空冷裝置，它由鋼板制成的四方形箱體、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、收水器、噴淋裝置、冷卻管束、pvc熱交換層、循環(huán)水泵、補水裝置、集水槽、水分配器等部件組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖一。 新型表面蒸發(fā)空

2、冷器將涼水塔和熱交換器的功能有限地整合到了單臺設(shè)備中，主要原理是利用管外冷卻水水膜的蒸發(fā)汽化潛熱和顯熱帶走大量熱量，借以把管內(nèi)流體的溫度降低到接近大氣溫度或低于大氣溫度。水的比熱常溫常壓為4.2kj/kg，普通管殼式換熱器，每1kg冷卻水能帶走16.7525.12kj熱量，而1kg水在常壓下蒸發(fā)能帶走約2428kj熱量。 工作過程：設(shè)備下部集水槽中的冷卻水由循環(huán)水泵輸送到位于光管管束上方水平安裝的分配器內(nèi)，經(jīng)噴淋裝置分配后形成均勻的水流，從上而下流經(jīng)管束，同時借助引風(fēng)機(jī)的風(fēng)力使噴淋水完全覆蓋在管束表面，形成連續(xù)的水膜，這樣水借風(fēng)勢，管束內(nèi)的高溫流體與管束外的噴淋水和空氣換熱效果顯著增高，從而使

3、管束內(nèi)的高溫流體冷卻或冷凝，噴淋水和空氣吸收熱量后溫度升高，部分水由液態(tài)變成水蒸氣，熱空氣中的水被擋水板截住收集到pvc熱交換層中。熱交換層中的水被流過的新鮮空氣冷卻，水的溫度降低，進(jìn)入集水槽中，再由循環(huán)水泵送入循環(huán)系統(tǒng)中，繼續(xù)循環(huán)使用。 2 新型表面蒸發(fā)式空冷器主要性能特點 2.1 獨特的復(fù)合流技術(shù)將冷卻塔和熱交換器結(jié)合在一體。省去了單獨的循環(huán)水系統(tǒng)，不需要冷卻塔，相對于傳統(tǒng)的帶冷卻塔的水冷式空冷器，結(jié)構(gòu)更緊湊、體積小、重量輕、占地面積更小。表面蒸發(fā)式空冷器比干式空冷器節(jié)約空間50%，安裝簡單，安裝工期縮短，減少了安裝費用，日常維修工作量小。 2.2 新型表面蒸發(fā)式空冷器同時利用了冷卻水的潛

4、熱和顯熱，且充分利用水的汽化潛熱，傳熱效果比普通濕式空冷器提高30%40%1。 2.3 由于干式空冷器冷凝冷卻能力受限于環(huán)境干球溫度，而表面蒸發(fā)式空冷器受限于環(huán)境濕球溫度，而濕球溫度一般比干球溫度低814，加上風(fēng)機(jī)引風(fēng)給設(shè)備造成的負(fù)壓環(huán)境，因此同干式空冷器相比，蒸發(fā)式空冷器冷凝/冷卻溫度較低。而冷凝溫度每升高1，單位流體降溫的耗電量將增加3%3.5%，所以采用表面蒸發(fā)式空冷器總功耗也會顯著降低，省電節(jié)能效果明顯。 2.4 新型表面蒸發(fā)式空冷器風(fēng)機(jī)為引風(fēng)機(jī)，傳熱流程采用風(fēng)、水同向方式，更利于水在盤管上的分布，避免換熱管底部出現(xiàn)干點。 2.5 高效換熱管束整體熱浸鋅處理，設(shè)備面板鍍鋅、噴塑雙重防腐

5、，設(shè)備使用壽命長，外形美觀大方。 2.6 管束下方設(shè)置高效pvc熱交換層，及時冷卻換熱后的熱水，提高換熱效率。 2.7 表面蒸發(fā)式空冷器內(nèi)部設(shè)置高效收水器，降低水的飄逸率，減少了水的損失。 2.8 設(shè)備采用獨特的水噴淋系統(tǒng)：噴水量強(qiáng)勁不易結(jié)垢、噴嘴防堵設(shè)計、水分配系統(tǒng)拆裝簡便，管束外表易于形成均勻水膜。 2.9 表面蒸發(fā)式空冷器適用于入口溫度低于80以下介質(zhì)的冷凝冷卻，冷凝冷卻后的溫度可接近或稍低于環(huán)境溫度2。 3 新型表面蒸發(fā)式空冷器的用途 新型表面蒸發(fā)式空冷器較其他形式的空冷器相比，換熱原理先進(jìn)、傳熱效率高、機(jī)理更加科學(xué)、結(jié)構(gòu)更加緊湊可靠、節(jié)能環(huán)保。無論是新建裝置或者舊裝置改造都可以應(yīng)用該

6、設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于輕工、鋼鐵、電力、石油、化工、能源等過程行業(yè)中的低溫冷凝冷卻的操作單元。 4 應(yīng)用實例 大慶石化公司化工一廠老區(qū)裂解裝置1986年建成投產(chǎn)，第一急冷水冷卻器eh-202和第二急冷水冷卻器eh-203是急冷水系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，eh-202共有干式空冷器14臺，eh-203共有干式空冷器4臺，工藝介質(zhì)為急冷水，采用引風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)對其冷卻，設(shè)備單臺重量16.8t，實際操作入口溫度68.1，出口溫度54.4，急冷水流量eh-202：450t/h，eh-203：550t/h。隨著裝置生產(chǎn)能力的提高及設(shè)備換熱能力的降低，在夏季高溫季節(jié)，急冷水空冷器出口溫度達(dá)到61左右，不能保證裝置生產(chǎn)要求，

7、需要向空冷器上澆淋脫鹽水，來降低急冷水出口溫度，造成了水資源的浪費和設(shè)備的腐蝕。 化工一廠裂解急冷水系統(tǒng)經(jīng)改造后，配置了新型表面蒸發(fā)空冷器eh-202三臺、eh-203四臺（共計七臺設(shè)備），替換原8臺干式空冷器。單臺設(shè)備參數(shù)為，重量：4295kg；風(fēng)機(jī)電機(jī)功率：15kw；水泵功率：2.2kw。 4.1 應(yīng)用七臺新型表面蒸發(fā)式空冷器后，化工一廠裂解裝置急冷水系統(tǒng)達(dá)到了工藝要求。設(shè)備運行平穩(wěn)，解決了裝置生產(chǎn)中原干式空冷器換熱能力不足的問題，即使是夏季高溫季節(jié)依然能達(dá)到系統(tǒng)降溫效果，且吊裝、安裝方便快捷、便于日常維護(hù)。 4.2 七臺新型表面蒸發(fā)式空冷器安裝運行后，與原干式空冷器運行成本做比較，經(jīng)本次

8、改造后各項節(jié)約費用總計約150萬元/年，經(jīng)濟(jì)效益與社會效益可觀。具體如下： 4.2.1 節(jié)電：原干式空冷器共8臺，單臺采用30kw電機(jī)驅(qū)動風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)冷卻。改造后表面蒸發(fā)空冷器共7臺，單臺采用2.2kw水泵和15kw風(fēng)機(jī)配合，每年按運行7500小時，經(jīng)計算可節(jié)約用電約61萬元/年。 4.2.2 節(jié)水： 原8臺干式空冷器夏季高溫季節(jié)（7、8、9月份）3個月采用澆淋脫鹽水，來降低該系統(tǒng)急冷水出口溫度，澆淋的脫鹽水無法回收，直接流入污水系統(tǒng)。按單臺干式空冷器每天澆淋20噸脫鹽水。改造為新型表面蒸發(fā)空冷后，單臺每天消耗脫鹽水3噸，經(jīng)計算可節(jié)約的脫鹽水費用約為11.2萬元/年。 4.2.3 節(jié)省清洗費用

9、：為保證裂解裝置老區(qū)夏季高溫季節(jié)正常生產(chǎn)，向干式空冷器上澆淋脫鹽水的時候，也正值柳絮飄飛的時候。由于澆淋脫鹽水的濕附柳絮，致使柳絮會在翅片管之間堆積，造成干式空冷器換熱效率下降。為滿足正常生產(chǎn)需要，更加需要向干式空冷器上澆淋脫鹽水，這樣就造成了惡性循環(huán)，給裝置保持滿負(fù)荷生產(chǎn)帶來了困難。因此每年都需要對空冷器翅片管束進(jìn)行清洗，清洗費用約30萬元/年。 4.2.4 設(shè)備及管線由于噴淋水的大量使用，防腐費用平均約50萬元/年。 5 結(jié)束語 新型表面蒸發(fā)式空冷器是一種換熱效率高、節(jié)能節(jié)水、適應(yīng)性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省占地面積及運行成本低的冷凝冷卻設(shè)備，對于低溫介質(zhì)的冷凝冷卻具有突出的優(yōu)勢，可更多的應(yīng)用于石化、電力、冶金及輕工等行業(yè)。在當(dāng)前全球水資源及能源緊張、大力提倡節(jié)能和節(jié)水的情況下，在上述行業(yè)中大力推廣應(yīng)用新型表面蒸發(fā)式空冷器產(chǎn)品具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和巨大的社會效益。 參考文獻(xiàn) 1 楊志毅，蘇芳云.表面蒸發(fā)式空冷器在氣體分餾裝置