(柳州化工股份有限公司,广西 柳州545002)
[中图分类号] TQ 051.5[文献标志码]B[文章编号] 1004-9932(2014)02-0042-02
蒸发式冷凝器主要利用水蒸发时吸收潜热进行传热,是一种高效节能的换热设备。由于其具有传热效率高、节能、结构紧凑等优点,近几年来在合成氨工业得到快速推广应用,涉及到氨冰机冷冻、氨合成、甲醇合成、气体压缩、精馏、尿素生产的氨回收及汽轮机表面冷凝等工序中的气体(乏汽)冷却、冷凝及液体冷却方面的实践,并且取得了不错的效果。本文结合某公司合成氨冰机冷却系统项目改造,对蒸发式冷凝器的结构原理、技术特点、经济效益及应用中存在的问题及处理情况作一总结。
1 蒸发式冷凝器简介
1.1 原 理
蒸发式冷凝器是将管壳式冷凝器和水冷却塔的功能合二为一的设备,在设备内以显热交换、冷凝和蒸发方式同时进行传质、传热的过程。冷却介质在换热盘管内利用温度差将显热通过管壁传递给管外水膜,显热的传递使得水膜温度升高,与空气形成温度不同的两股流体,水膜利用与空气中的温度差及水蒸气的分压差使一部分液态水变成气态水,向空气传质而放出蒸发潜热, 引起水膜发生冷却。同时,被空气反复冷却的水膜又不断与管内的冷却介质发生间接显热交换来达到冷却、冷凝的目的。
1.2 技术特点
对传统的管壳式冷凝器来说,冷却水在管壳式冷凝器内只进行显热交换,而蒸发式冷凝器把显热交换、冷凝和蒸发同时进行,因此被冷却介质的冷凝温度更接近空气的湿球温度。对单位热负荷(以kW计)来说,传统的管壳式冷凝器需172~287 L/h冷却水带走显热(冷却水温升3~5 ℃时),而蒸发式冷凝器一般只需要55~75 L/h(生产厂家提供的数据),这就是蒸发式冷凝器比管壳式冷凝器节水、节电的原因所在。
1.3 结构特点
蒸发式冷凝器的结构包括箱体、换热盘管组、水循环设备及通风设备4大部分。
箱体:多为薄钢板制成的长方形箱式结构,箱体底部兼作循环水箱。
换热盘管组:蒸发式冷凝器传热的关键部件,最早普遍采用无缝钢管制作,为进一步提高换热盘管的传热性能,近几年来相继推广使用由椭圆管、扭曲管、螺纹管、沟槽管、缩放管、波纹管等管型制成的换热盘管组。换热盘管组管型的选择(管型不同,管子表面积不一样)决定了蒸发式冷凝器运行能耗的差异大小。
水循环设备:由箱体底部的循环水箱、循环水泵、布水系统、高效脱水器、PVC填料换热层和自动供水系统组成。
通风设备:多装在箱体顶上,主要包括风筒、直联式轴流风机和箱体下侧的进风风窗。
2 应用
2.1 选 型
某公司由于合成氨和联碱生产装置改造扩能,冷冻站冰机需增加制冷能力18.73 MJ/h,