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      行業新聞TRADE
      蒸發式空冷器的應用
      2015-06-29 09:08:39|點擊次數:


      中國石油撫順石化公司石油二廠在其非燕餾裝置摻煉俄羅斯原油改造工程中在國內眾多煉油廠成功使用的獨特產品蒸發式空冷器。原來的干空冷加后水冷換熱器在初餾塔塔頂油氣冷卻中已不滿足工藝操作要求,且存在傳熱效率低,占地面積大,操作費用高,耗水量大,不經濟等缺點。鑒于以上情況,必須對原換熱器進行更新改造。

      1設計選型

      針對石油二廠北蒸餾初餾塔頂油氣工況進行具體分析,并對各種形式換熱器進行橫向比較,且根據蒸發式空冷器在各廠家的應用情況及效果,最終選用了蒸發式空冷器。為適應裝置的改造,確定以下設計要求:(1)蒸發式空冷器油氣出口溫度在設計條件下≤40℃;(2)管程壓降≤0.02MPa;(3)操作彈性70%一130%;(4)設計壓力2.5MPa.

      根據撫順石油二廠提供的工藝設計參數和技術要求,進行了該設備的工藝計算和優化設計.確定采用3臺蒸發式空冷器代替原來的干空冷加后水冷器,設備型號:ZP9X3-884-2.5S-F-F,面積富裕量41%,管程壓降:0.019MPa,殼程壓降:279.3Pa,完全滿足工藝操作要求。

      2工作原理

      蒸發式空冷器的典型結構與工藝流程。其工作原理是利用管外水膜的蒸發強化管外傳熱。其工作過程是用泵將設備下部水池中的循環冷卻水輸送到位于水平放置的光管管束上方的噴淋水分配器,由分配器將冷卻水向下噴淋到傳熱管表面,使管外表面形成連續均勻的薄水膜;同時用風機將空氣從設備下部空氣人口吸人,使空氣自下向上流動,橫掠水平放置的光管管束。此時傳熱管的管外換熱除依靠水膜與空氣流間的顯熱傳遞外,管外表面水膜的迅速蒸發吸收了大量的熱量,強化了管外傳熱。由于水具有較高的汽化潛熱(水在101.325kPa下的汽化潛熱為2386.48kj/kg),因此管外表面水膜的蒸發大大地強化了管外傳熱,使設備總體傳熱效率明顯提高,管外表面水膜的蒸發使得空氣穿過光管管束后濕度增加而接近飽和,機將飽和濕空氣從管束中抽出并使其穿過位于噴淋水分配器上方的除霧器,除去飽和濕空氣中夾帶的水滴后從設備頂部空氣出口排人大氣中。由于風機位于設備上部向上抽吸空氣,從而在風機下部空間形成負壓區域,加速了管外表面水膜的蒸發,有利于強化管外傳熱。蒸發空冷中,工藝介質走管內水平流動,空氣、水走管外,空氣由下而上流動,噴淋水則由上往下流動,水、空氣與工藝介質為交叉錯流、水與空氣為逆流。這樣一來從流程布置上也強化了傳熱傳質過程。

      換熱管一般采用光管,為了防止水和空氣對換熱管外表面的腐蝕,通常對換熱管外表面進行防腐處理。

      3工作特點

      從結構上看,蒸發式空冷器的最大特點是將冷卻塔和列管式水冷器合為一體,省去了單獨的循環水冷卻系統,減少了設備占地面積,再加上采用光管做傳熱管,使其一次性投資大大降低,另一方面由于蒸發空冷采用光管,空氣阻力減小,所需的風量也小,冷卻水在設備中循環使用,水的蒸發耗量較低,使其操作費用隨之降低。

      4技術經濟性比較

      北蒸餾裝置原設計處理量為6000t/d,2002年開始裝置提高至7000t/d。同時,因為裝置將摻煉俄羅斯原油,其輕質油品較多,因此,蒸發塔、常壓塔頂的塔頂負荷將分別比原來增加65%和55%,原空冷器的負荷已不能滿足要求,根據此情況,特提出兩種改造方案,一種為原蒸發塔、常壓塔頂冷卻器拆除4片,原位置另起框架,在蒸常塔頂空冷增加共6臺水冷器,該方案裝置循環水用量增加,裝置現有循環水系統需進行改造;另一種為拆除四片空冷器,在原位置安裝3臺表面蒸發空冷器,作為蒸頂空冷器,其余8片空冷片全部為常頂空冷器。該方案需考慮原空冷基礎進行加固。兩種方案的綜合比較見表1.

      5結語

      綜上所述,采用兩種方案均可使蒸發塔、常壓塔頂空冷器負荷滿足處理量的需要,而后者面積富裕量較大達到41%,為今后的進一步擴能改造留有余量。雖然蒸發空冷的設備購置費用要比增加6臺水冷器要高近35萬元。但考慮到循環水管道改造及框架的制造等的投資后,蒸發空冷一次性的投資約為水冷加空冷的投資的75%,而每年總操作費用為前者的76.7%。因此考慮到投資及操作費用,以及其傳熱效率高的特點,蒸發空冷相比干空冷、濕空冷、干空冷加后水冷等在傳熱效率、經濟性等方面有明顯的優越性。

      文章來自:http://www.ytebara.com.cn/index.php?catid=582/



                    
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