空冷器在煤化工項目中的應用

  在傳統(tǒng)工業(yè)冷卻系統(tǒng)中，水作為理想的冷卻介質(zhì)，被長期廣泛的采用，但是隨著水資源與能源的匱乏及環(huán)保意識的加強，傳統(tǒng)的冷卻形式受到嚴重挑戰(zhàn)，所以，空冷器應運而生，并以其節(jié)水、無污染等優(yōu)越性能迅速發(fā)展起來。

  空冷器作為一種換熱設(shè)備在化工行業(yè)起著舉足輕重的作用。將取之不盡的空氣作為冷卻介質(zhì)，較之水冷卻是一種顯著的節(jié)能節(jié)水設(shè)備。煤化工項目主要集中在煤炭資源較為豐富的西北地區(qū)。煤化工項目應用的換熱器主要還是水冷器。對于水資源相對缺乏的西北地區(qū)，如何將空冷器應用煤化工項目中已成為我們需要解決的問題。

1、首先：空冷器與傳統(tǒng)水冷器相比有許多優(yōu)點，如下表：

2、當然空冷與水冷卻相比也有許多缺點，如下表：

  所以，在煤化工項目中如果要選擇空冷器，就要對空冷器做綜合評價，根據(jù)具體情況合理的選擇空冷器。

3、空冷器結(jié)構(gòu)原理

  空氣冷卻器是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，橫掠翅片管外，使管內(nèi)高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設(shè)備，簡稱“空冷器”，也稱“空氣冷卻式換熱器”?？绽淦饕步凶龀崞L機，常用它代替水冷式殼－管式換熱器冷卻介質(zhì)，水資源短缺地區(qū)尤為突出。

3.1 以空冷器冷卻方式分類，可分為：干式空冷器，濕式空冷器，干－濕聯(lián)合空冷器，兩側(cè)噴淋聯(lián)合空冷器；

3.2 以空冷器管束布置型式分類，可分為：水平式空冷器，斜頂式空冷器，立式空冷器，圓環(huán)式空冷器；

3.3 以空冷器通風方式分類，可分為：自然通風式空冷器、鼓風式空冷器、引風式空冷器。

4、空冷器的選型

  目前石油化工企業(yè)常用的空冷器型式, 按管束布置方式有立式、水平式、斜頂式、圓環(huán)式等，按通風方式可分為鼓風式、引風式和自然通風式按冷卻方式可分為干式空冷、濕式空冷、干濕聯(lián)合空冷。干式空冷一般采用水平式管束,濕式空冷采用立式管束, 干濕聯(lián)合空冷可采用斜頂式, 采用何種型式的空冷應因地制宜。當熱流由進口溫度冷卻到75℃,用干空冷最經(jīng)濟熱流由進口溫度冷卻到75~65℃,用于空冷、增濕空冷均可熱流由75℃冷卻到比濕球溫度高5~6℃,可采用濕空冷。

  在設(shè)計選用空冷器的工作中,選型主要是對干式、濕式和聯(lián)合型空冷器的選擇。由于其各有優(yōu)缺點,因此在設(shè)計選用過程中,應根據(jù)具體工藝要求和實際情況進行科學合理的選擇。下面主要介紹濕式和聯(lián)合型空冷器。

  濕式空冷器綜合了空冷和水冷的優(yōu)點,是干式空冷器的改進和發(fā)展。它由翅片管束、風機、構(gòu)架和噴淋裝置組成。在工程應用上,在環(huán)境氣溫比較低時,濕式空冷器不噴水,按干工況運行,只有在夏季氣溫較高時,才采用噴霧裝置。以達到降低工藝流體出口溫度的目的。這樣濕式空冷器就可充分適應氣候的變化保證工藝流體出口溫度滿足工藝要求。另外,干式空冷器用在接近溫差高于20~25℃的情況是經(jīng)濟的。這樣當氣溫為35℃時,經(jīng)濟的流體出口溫度應高于55~60℃,但是在煤化工廠中,有許多工藝流體要求冷卻到50℃以下,如果仍采用干式空冷器,或由于溫差太小,傳熱面積增加,不經(jīng)濟，或根本冷不下來。使用經(jīng)驗表明,濕式空冷器可使工藝流體冷卻到接近環(huán)境氣溫,彌補了干式空冷器的不足。因此濕式空冷器的任務(wù)就是解決低溫流體的冷凝和冷卻,取代傳統(tǒng)的水冷器。聯(lián)合型空冷器由干式空冷管束和濕式空冷管束組成,是空冷技術(shù)應用的又一發(fā)展。工藝流體進入干式空冷管束進行冷凝和冷卻,然后進入被直接噴淋的濕式空冷管束進行冷卻?？諝鈹y帶噴霧水先進入濕式空冷管束進行蒸發(fā)冷卻后,再進入干式空冷管束。風機置于干濕空冷管束之間。在聯(lián)合空冷器中可以一次實現(xiàn)工藝流體的冷凝和冷卻任務(wù),不必再裝設(shè)其他冷卻裝置。聯(lián)合空冷器濕式空冷管束出口的工藝流體的溫度接近環(huán)境氣溫。

5、聯(lián)合型空冷器有兩種基本結(jié)構(gòu)型式:

（1）干式空冷斜頂管束和濕式空冷橫管立放管束相組合。

（2）干式空冷水平管束和濕式空冷橫管立放管束相組合。

  對于后一種組合型式,特別有利于老廠的技術(shù)改造?？刹捎迷兴焦苁目蚣堋Ｔ趦蓚?cè)掛上兩片橫管立放管束的辦法,即可組成聯(lián)合空冷器。對于前一種型式,斜頂空冷管束又可分為兩種型式:一種是立管斜放管束。一種是橫管斜放管束。

  空冷只采用空氣作為冷卻介質(zhì)，不能達到較低的冷卻、冷凝溫度，使空冷器的使用范圍受到較大限制，往往需要在其后再進一步用水冷來滿足工作所需的條件，使企業(yè)投資加大，因此，既保有空冷器具有的優(yōu)點，又能在不加水冷的情況下即可達到較低冷卻、冷凝溫度的表面蒸發(fā)式空冷器作為新一代產(chǎn)品在生產(chǎn)中占有了越來越重要的地位。

  表面蒸發(fā)式空冷器的工作原理是：利用空氣和水兩種冷介質(zhì)分別利用顯熱和蒸發(fā)潛熱共同冷卻、冷凝熱介質(zhì)，使熱介質(zhì)的溫度可降低到空氣的濕球溫度附近，可一步完成干式空冷和水冷的工作任務(wù)。設(shè)備運行過程中，水不斷的噴淋在換熱管束表面上，一部分蒸發(fā)吸收熱介質(zhì)熱量，由性能穩(wěn)定可靠的風機將熱量散發(fā)至大氣中；未蒸發(fā)的部分，回流入設(shè)備下部的水箱內(nèi)，利用循環(huán)水泵再次送至噴淋系統(tǒng)循環(huán)利用。該設(shè)備是將干式空冷、水冷以及水冷器所需配備的涼水系統(tǒng)融為一體，且可保持其各自優(yōu)勢性能的高效冷卻、冷凝設(shè)備。

  而在一些化工原料充足、水資源緊缺且環(huán)境溫度相對較低的地方,西北地區(qū)、東北地區(qū),空氣冷卻器將會在生產(chǎn)中發(fā)揮著更重要的作用。在北方地區(qū),各季節(jié)平均溫度更低,年節(jié)約效益將達到60%左右。傳統(tǒng)的冷卻方式采用水作為冷卻介質(zhì)已有多年的歷史,但是由于工業(yè)用水的大量增加(導致供水嚴重不足),以及對環(huán)境保護的要求日益嚴格, 特別是近年來,新型空氣冷卻器設(shè)計的顯著經(jīng)濟性,一部分水冷卻開始逐漸為空氣冷卻所代替。如今有更多的石油化工企業(yè)安裝了空氣冷卻器或空氣冷凝器。事實證明,這些設(shè)備不僅維護費用低廉,若與水冷卻系統(tǒng)相比較,使用壽命更長。空冷器的優(yōu)越性越來越得到人們的認可,以空冷代替水冷的趨勢仍為明顯。

  從上述可知，空冷器在煤化工方面的推廣應用是一項具有意義的技術(shù)措施。對西北的煤化工更具有特殊的現(xiàn)實意義。因為西北地區(qū)溫度較低而且多風，這都是使用空氣冷卻器極好地條件。加上西北地區(qū)缺水，某些地方水質(zhì)不好，容易結(jié)垢，對傳熱效率影響較大。因此，對于西北地區(qū)應用空氣冷卻器具有較大的經(jīng)濟意義?？绽淦鞯膬?yōu)越性越來越得到人們的認可,以空冷代替水冷的趨勢仍為明顯。

歡迎加入化工設(shè)備圈