王晋，吴小飞
（杭州中泰深冷技术股份有限公司，浙江 杭州311402）
［摘 要］ 针对某一工程项目中铝板翅式内热虹吸换热器当换热负荷升至80%以上时换热效果达不到设计要求的问题，结合内热虹吸换热器的工作原理、系统工况等进行原因分析与排查，并就有关问题提出相应的处理方式；同时指出，要充分发挥铝板翅式内热虹吸换热器的优势，除了需加强操作管理与运行维护外，与之有关的系统设计优化及配置也尤为关键。
［关键词］ 铝板翅式换热器；内热虹吸；传热问题；原因分析；处理方式
［中图分类号］ TB657.5［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）04-0048-02
0 引 言
板翅式换热器属高效、紧凑式换热器，对于低温、洁净、对铝合金没有腐蚀的介质，使用铝板翅式换热器作热虹吸换热器，可比传统的釜式管壳式蒸发器或其他类型换热器外形尺寸及金属耗量大为减小；同时，由于铝板翅式热虹吸换热器单位体积传热面积大，能实现小温差传热，使温差引起的不可逆损失减小，从而可降低系统功耗，达到节能的目的。
热虹吸换热器通常可分为内热虹吸和外热虹吸2类，条件许可时，多采用内热虹吸形式，其操作更为简单。常见内热虹吸换热器的结构如图1所示。
1 某工程项目内热虹吸换热器的基本情况
国内某大型项目的换热器，乙烯为热流体，工艺上需要通过蒸发器将其温度由-24 ℃降到-36 ℃，制冷介质采用丙烯（节流制冷）。丙烯采取闭式循环方式，属于常规通用的制冷循环，其工作循环为：丙烯压缩机加压→水冷却器降温到40 ℃→换热降温→焦汤阀节流降温→热虹吸换热器→丙烯压缩机加压。
根据该大型项目换热器冷/热介质温度低于65 ℃且洁净、对铝合金没有腐蚀、换热器的热负荷大（3.2×104 kW）、换热器对数平均温差（LTMD）为4.0 ℃的特点，宜采用铝板翅式内热虹吸蒸发器；同时，由于换热器乙烯侧温降大，需要换热通道较长，为减小丙烯在换热器底部液柱高度形成的夹点温度，换热器采用卧式结构，乙烯水平方向流动液化，丙烯自下而上沸腾蒸发，即乙烯与丙烯两介质间错流换热。该铝板翅式换热器（国产）是置于不锈钢筒体内的，做成1台大型蒸发器，其主要设计参数如表1。
2 换热器的运行情况
这台热虹吸蒸发器在运行前期换热情况及工作温度均正常，但在装置提产过程中，当换热负荷提升到80%以上时，乙烯液化温度降不下去；降低丙烯侧蒸发液位和乙烯凝液收集器的液位后，出换热器乙烯的温度逐步降低；但当负荷进一步加大到90%以上时，出换热器乙烯的温度又出现降下不去的现象。现场通过工艺参数调整来进行调试测试，结果如下：① 打开蒸发器后乙烯凝液收集器顶部的放空阀（开度约5%），出换热器乙烯温度很快由-34 ℃降至-36 ℃，关闭该阀门，出换热器乙烯的温度慢慢上升；② 降低丙烯蒸发压力，以降低丙烯的蒸发温度（丙烯蒸发温度由-40 ℃降到-43 ℃），即通过拉大换热温差的方法降低出换热器乙烯的温度，出换热器乙烯温度基本上达到设计值。
3 可能原因分析
3.1 换热器设计换热面积不足
这台热虹吸蒸发器，其丙烯侧为蒸发过程，其对流传热系数与液面高度有关，液位高、循环倍率加大，对流传热系数加大；乙烯侧为冷却、液化、少量过冷3个阶段，其中乙烯液化段热负荷占比很大，其对流传热系数对换热器换热效率的影响较大。
当换热器的负荷升至80%、丙烯液位稳定时，丙烯侧的对流传热系数基本不变，若乙烯流量增加，则冷凝对流传热系数也增大，但其变化量不大（10%～15%），用调整换热器温差的方式作调节手段即可。当丙烯侧液面高度为600 mm时
更多内容详见《中氮肥》2018年第4期