板式冷却器冷却器在 天的大部分时闻内都不

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　　内容提示：一 6 空 冷 换 热 器 操 作中 应 避 免的 问 题 R Mu kh 噼 等 蓍 M I R 在一系列加工过程中已 尽可能地使用了 热交换以后， 空冷换热器已在化学加工企业 的过程冷却中形成了一种标准设备。 为了评 估和优化空冷换热器的性能， 了解管程和壳 程中可能出现些什么样的问题以及如何去解 决就变得十分重要。 空冷换热器是由多排供空气流过的翅片 管组成 空气流由装设在空冷翅片管上面或 下面的通风机来驱动。 管程特性和别的常用 管壳式换热器实际上是相同的。 为此， 我们常 采用同样的关系式来确定热交换系数和压 降。 可是， 壳程空气侧的性能是完全不...

　　一 6 空 冷 换 热 器 操 作中 应 避 免的 问 题 R Mu kh 噼 等 蓍 M I R 在一系列加工过程中已 尽可能地使用了 热交换以后， 空冷换热器已在化学加工企业 的过程冷却中形成了一种标准设备。 为了评 估和优化空冷换热器的性能， 了解管程和壳 程中可能出现些什么样的问题以及如何去解 决就变得十分重要。 空冷换热器是由多排供空气流过的翅片 管组成 空气流由装设在空冷翅片管上面或 下面的通风机来驱动。 管程特性和别的常用 管壳式换热器实际上是相同的。 为此， 我们常 采用同样的关系式来确定热交换系数和压 降。 可是， 壳程空气侧的性能是完全不相 同 的， 因为运用了横向流动的空气流通过翅片 管子。 对于空气侧的传热和压降已研究出了 专用的关系公式。 构型 空泠换热器可以安排戈下列 三种方式之一： 水平型 这种构型较易保养(图l a) A一型 发电广泛采用这种设计来 冷凝汽轮机的废汽(图i b)． 管束排列成三角 形， 其下面装有通风机。 管柬的倾角般为 45。 ～6O 。 与水平型相比， A 一型构蛩的占地 面积将减少3O蛐到4O ， 且有捧凝方便之利。 都采用垂直型。 诸如用在压缩机上的中间冷 却器(图l c) 。 这种构型有利于建在占地面积 奇紧之处， 用在j靛t 平台上更为理想。 但它受 到侧风侵袭时， 其性能将趋于恶化。 结构 管束是空冷换热器的核心。 它通常由四到六排翅片管组成 管子由碳钢、 不锈钢或其它商业上易买到、 适合于该装置 的材料所拘或 翅片一律用铝材制成， 因铝价 格1匠 廉， 其热传导率非常好， 并具有良好的冷 加工性质。 有多种类型的翅片管子， 这主要取 决于翅片是怎样装到管子上的 L 一脚型， 双 陈国强● ● 。一译 景阳校 L - - 脚型、 槽型或嵌进型、 双金属和挤压 型 (图2) 。 选择哪一种翅片管取决于工艺流体的 设计温度和环境空气是否有腐蚀性。 挤压 墨 圈2 各种类型的翅片警 集合管把流体引进换热器管程， 然后收 集并送圄。 集合管有多种类型： 播塞式、 盖板 式、 总管式和闷盖式(图3) 。 选择哪种类型的 集合管， 主要取决于工艺流体的设计压力和 结垢性质。 个冷却单元由一个或几个管柬所构 成， 配备二个或更多的通风机并有完整的支 承结构和压力通风系统及其它辅助设备。 因 此． 一个冷却单元往往就是空冷换热器装置 中个小独立部分。 小的空冷换热器装置 只古有一个冷却单元， 而大的空冷换热器装 置(例如塔顶馏出物冷凝器)可能含有多个冷 却单元。 一维普资讯 石化译文 总臂式 一盖式 田3 各种类型的集合警 辖向通风机将空气吹过管柬， 在强彘 I通 风时， 通风机位于管束下面(图6a) ， 而在引风 时， 通风机位于管柬上面(图6b) 。 API661规 定了通风机选择中的几个准则， 其基本目的 是为了确保空气有效丽均匀地流过管束。 通 风机噪音也是选择中一项重要指标， 通常规 定t在离通风机1米处， 噪音量不得超过85分 贝． 通风机艘安装在长方型或圆锥形的集 气室内， 以 同望 璺倒通风 引风 田5 齿特传动 通风机常由电机驱动， 偶尔也用汽轮机 和檠油机驱动。 对于小直径通风机(直径小于 2米) ， 由于功格低(小于约3kW) ， 般采甩直 接传动。 电动机到通风机闻的功率传递 ， 般 采 用 V 型 皮带， 在 额 定功 率 超过 SO hp (37l【 W)(图5)时， 通常采用齿轮传动。 流体分布不均匀 集合管中分配到每排管中的每根管道里， 那 么一些流体的不均匀分布是不可避免的。 流 体分布不均匀的程度及由此面引起装置性能 降低的程度取决于该冷却单元是单相的、 还 是冷凝相的； 后者对装置性能的影响更大。 单相装置 由于流体经过进出集合管 或总管处时压力会有改变， 在多捧平行管柬 中的工艺流体流速也将因此而有所变化， 结 果从不同管柬里出来的工艺流体的出口温度 会有不同， 从而导致整个装置性能降低， 其降 低的程度取决于流体分布不均匀的程度和工 艺流体出口与空气入 口处的温度差。 在相同 的流体分布不均匀程度下， 两者的温差越小， 装置性能降低得就越大． 工艺流体在集合管和总管里的压降通常 要比在管柬里的压降小得多。 因此， 流体分布 不均匀在单相空气拎换热器中， 般不是个 很严重的问题． 所以， 通常使用有如图6a 的 管路． 即使出现流体分布不均匀的状况， 通常 也不会造成严重后果． 装置性能的降低一般 都可 但是， 当工艺流体的倾点高对． 由于流体 分布不均匀， 在些管柬里的： 畦冷可能会引 起流体凝结． 这潜在的堵塞会使流速更小， 且 由于管道的螺旋影响， 而终可毙造成整个 堵塞． 空冷般不甩于液体。 如果空冷甩于液 体， 常会配置蒸汽盘瞥， 有时甚至要有复杂的 话环系统。 两相装置 总管方面： 两相液体藏入 空冷换热器时， 液体的分布不均匀是不可罨 免的。 尽营藏体分布不均匀可以象图6b 那样 通过使用个精心设计的总管系统而变为 小， 但流体分布不均匀是无法完全洧除的。 当 流体分布不均匀在空冷换热器中各瞥柬闻出 现时， 若只限于 质量， 则流体分布不均匀对两相物流的影响 既然工艺流体须从 维普资讯 年 第 4期 59 的。 但是， 如果没有认真设计的总管系统， 则 管柬里可能会出现汽／ 液分离， 导致装置性能 严重恶化， 由于比热小于潜热， 流经管束之物 流主要是液体对， 它需用的热负荷非常低。 因 4广J ] 面 ㈨ 装置 fa] 单相装置 } 管柬方面； 为了限度地减少侧流分 布不均匀， 使分离的汽／ 液体更好地流向指定 管束中的各个管子， 就应该充分刺用每个管 程中的所有管排， 集台管也应该精心设计。 另 外罐婚}个管柬配 E充足的管嘴。 当管柬宽度 大于1． O米时， 在管柬进口和出口处安装两个 管嘴是种好方法。 气、 液密度闻的差别增大 了操作压降， 因此， 对于宽管束(管柬宽度 72． 5米) ， 在低的操作压力下， (蜘如， 表压2～ 3kg／ cm2) ， 可在管柬宽度上配置三个管嘴。 更加严重的流体分布不均匀往往出现在 带有两个或多个管排的冷凝器中。 在集合管 里， 气液因重力面分离， 大量踱体流向臂排底 部， 而气体则流向管捧顶部， 结果形成不必要 的液体过冷和不充分的气体冷凝(图7) 。 工艺物流冷却不足 原因， 不外是下列各项； V 形成这个问题的 由于流速增大， 组分改变或流体粘度升 高， 结果导致热负荷比 十 值大 ： 较设计值低的空气流速； 管内结垢过大} 热交换表面积不够； 从空冷换热器的出口的部分热空气循 环回人了空冷换热器的入口处， 致使人口气 温升高， 结果造成平均温差和装置性能都降 低了； 空气分布不均匀。 这可能是由管束表面 积不够大 ， 集气室高度不够、 管柬闻、 甚至管 束内(即： 边檐和外层管手之间)空气通道 堵塞或大量空气泄漏所造成的。 过量的结嚣结垢是热交换过程本身 不可避免的现象。 有各种结垢方式包括沉积、 冻结、 侵蚀， 生物结垢、 化学反直等。 这些方式 可以单独存在， 也可由任何几种方式结合存 在。 结垢程度取决于流体性质， 流体违率， 壁 温， 表面光洁程度和结构材料等多种因素． 结 垢不可能梢失， 但可以通过良好设计变为 小。 个 这种合酾速必然形成个合理的低壁温。 是流体凝结所引起的。板式冷却器 重质烃类例如破压渣 油有个很高的倾点， 因此， 如果没有配备专 门的循环设备， 空冷换热器 般不允许用于 这些重质烃类 。 对此， 在空冷换热器中， 把出 口热空气进行部分循环， 然后和周围新鲜空 气相混合， 以保证这音 盼 混合气流达到预定 温度。 该温度值应船维持管道壁温远在流体 倾点之上。 由于环境掘度在白天和琥上 以及年四 季中的变化很大， 再循环部分的流量必须随 之而调整变动。 这种调整变动要借助于自动 通风机和百叶窗来完成(图8) 。 因为这项设备 V V ． I 维普资讯 石化译文 价格昂贵， 许多工颁导宁可选用更为耐用 的闭合回路调合(软化)水玲系统， 其管道入 口温度高于会凝 吉 的液体倾点。 空气入口温度高 均温差， 而平均温差是热交换的推动力。 所以 空气入口温度的升高降低了装置性能 可见， 认真选定空气设计温度值是很重要的。 引起入口空气温度升高的一种原因是把 空冷器配置在紧邻热辐射源附近。 倒如， 把常 压塔塔顶倡出物空冷冷凝器放置在紧靠其自 身， 在各个位置检测空冷器入口空气温度时， 发现在远商常压塔处的温度为28 C ， 而在紧 邻常压塔处则为34 C ， 这对冷凝器性能有着 显著的影响。 热空气循环这种情况特别会损害空 冷换热器的热性能。 当它受到帽风侵袭时， 空 玲换热器热性能的受害程度更大． 正是由于 这个部分热空气循环， 使得出空冷换热器的 这种情况降低了平 合， 导致进入管柬的气温升高。 终将引起平 均温差下降。 对同样的循环热空气来说， 空冷 换热器的平均温差设计值越低， 则实际的平 均温差下餮得就 睦大。 由于引风通风机比强制通风机吹送的出 口空气位置较高， 引风通风机比强翩通风机 的热空气循环量要小一些。 在选用引风或强 翩通风机时， 若是把工艺流体冷却或冷凝到 相对低的温度(工艺流体出口、 入口空气温度 之整不超过10℃) 时， 引风通用机更为可取。 引起热空气循环自 嘴 殊原因有： 邻近的冷却单元放在不同高度。 这样放 置会引起低处冷却单元的出口空气和另个 高处冷却单元的入口空气相混合(图9a)。 正 确做法应是； 把所有相邻冷却单元(具有相同 的引风或捧风方式的)放在同高度。 ： 图9 a) 由于相邻装置位于不同高度导致热 空． t循环 b)由于 置 c)由于冷却簟元趟麒热空气镛环 d) 由于邻近单元之间有一小闻暖导致 热空气镛环 碍麴前面导致 引风通风矶放得紧靠了强棚抽风机。 由 于强制通风机底部没有通风系统(图96) ， 来 自强倒通风机的出口空气很可能和正在进入 相部引风通风机的空气部分相混合。 所以相 邻冷却单元应具有相同的引网戚捧风方式。 冷却单元的热风吹送方向有障碍物。 倒 如建筑物， 即压缩机房( 图9c) ． 冷却单元和障 碍物之问要留有一定的距离， 以使不会形成 热空气循环。 紧邻冷却单元之间的距离过小。 放置只 要视风向而定， 从个冷却单元出口的空气 可能会循环到另一个冷却单元入 口处( 图 9d) 。 所以， 冷却单元应合适地紧密放置。 工规划中的良好判断可以在工程布局 E可能地降低热空气时循环。 维普资讯 年 第 4 期 不充分的空气流量 现工艺流体分布不均匀的情况时， 不充分的 空气流量就成为空冷换热器不符合要求的 常见原因。 空气流量较设计值低是由下面一种或几 种情况引起的。 随着冷凝器里出 通风机选择错误； 通风机安装错误(如： 通风机环与叶轮 尖端之间的间隙过大) ； 皮带打滑 叶片角度不对； 由于密封不严密， 导致管柬间或管束四 周空气大量泄漏。 后还有一点是操作工经常麻痹大意。 按 API 661规范 ， 所有25mm 以上的间 晾都瘟 过大了， 应堵塞以驻空气泄漏。 束正确选定周围温度的设计值 正确 换热器的高效 运行是极其重要的 冷却用的水温在一年中 的变化不会是很大的． 但一年中周围气温的 变化却是很大的， 尤其在干燥季节里。 因此， 是一件很随便的事。 一般来说， 环境温度越 高，板式冷却器 平均温差就越低， 因而传热面积也就越 大． 由此可见， 如果选择的温度值偏高， 投资 费用将会变大。 另一方面， 如果不切实际地选 定一个低的温霞值， 则不论何时只要环境显 度高于设计值时， 冷却器的效果将会不佳。 第= 叛 API 661规范规定了空气温度 设计惶在年工作时同妁5 内不能超过环境 温宸值． 假如年工作时间为80o0小时， 5 是 小耐， 这意味着整整一个夏季， 冷却器在 天的大部分时闻内都不能完成预定计划 解决． E述问题的关键在于空冷换热器是 否配备了调温(水)冷却器。 当工艺流体出1 2 温度低时， 由于平均温差低， 用空气冷却降 温． 鄢怕只降温一点， 其费用也极其昂贵。 例 如， 如果要把装置某处的工艺流体温度从 IO 0C 降到50C ， 该处的设计水温为33C ， 丽 设计空气温度为40 C ， 若把工艺流体用空气 从100℃降到65℃(或稍低些) ， 再用永来降 温到50℃是个精明的节约举措。 如果空冷换热器配备了调温冷却器， 剜 空气温度的设计值可以定得较低一些。 当空 气温度高于设计值时， 空冷换热器的出口流 体温度会有所升高。 调节调温冷却器工艺流 体入口温度可以设计得和环境温度相对 应 这是 由于空冷换热器比调温冷却器昂贵 得多。 所以如果设计采用空冷换热器配带调 温冷却器， 总体费用将能大为障低。 例如， 某 装置处的气温是45℃， 则空冷换热器周 围环境温度设计值可以定为42 (2， 而用调温 冷却器把空冷换热器使用于45 C 空气时的出 口流体温度降下来。 如果空气玲换热器没有配备调温冷却 器， 周国环境强度的设计值就要定得保守些。 不管怎样， 没有调温冷却器预示着空冷换热 器中的流体温度会相应高些。 在这种情形 下， 增加热交换表面积由于较高的环境温度 设计值而变得没有多大价值。板式冷却器 这是由于平均 温差起始就相当高， 以致 由于较高的环{荛 温 度设计值而可以减少的热交换面积， 不会是 太多的。 高噪音术准这特别能弓 }起操作工艚 反感。 噪音是由下列情况弓 l起的： 通风机、 传动装置或电动机安装错误。 ^来安装， 般木会出现； 空气流速增加(相对于设计值) 。 这是由 于叶片角度选择错误或为了增加风量满足增 度前耕起的 通成机或电动机的轴承损坏， 传动皮带用坏或打滑， 或未对准。 空气侧的钴垢 运转， 空气 这_ J瞳不是大问题。 ， 装置经过几年 片和管子上的沉积 子上。 由于管柬中的翅管是以三角形(交错) 排列的， 而且每英寸翅管 ￡ 通常有10~ i I 片 翅片， 所以清除淀积物是相当困难的。 利用压 维普资讯 石化译文 鳍空气消除般不能取得令人满意的效果， 高压喷水则可能会损坏极薄的铝倒翅片。 只 有先用消净济荆浸湿翅片， 然后用中压喷水 清洗可以获得效果． 如果空气冷换热器建在多灰尘地区， 下 面几点设计要点可能有利于减步结垢。 引 风 这是因为进入管柬的空速在 弓 『 风状态下要比在强制通风下明显小， 因此， 在引风状态下， 空气携带的灰尘和其它污垢 物也将比强嗣通风要少。 限制管排数量 排， 以利于提高管柬内的气体流速， 从而 限度地减少结垢。 为确保降低的空气流量 (由于空气侧的 结垢)不降低空冷换热器的性能， 可以将结垢 横拟成遥片本身固有的垢层厚度， 些软件 程 宇可以接骞 空气侧的垢层厚度。 假如软件 程序没有这方面功能， 可以把翅片厚度再调 大一点， 如用0． 5Ⅱ 血 来取代0． 4mm(这仅仅 对计算空气侧的压降和需用功率而盲) 。 因 将管排数量维持为4 而， 为了保证空冷换热器正常运行， 事前要预 计到空气橱的结垢并加以适当处理。 对于不符合要求的空冷换热器性能， 在 采取任何补救措簏之前有必要先确定是什么 原因所造成的， 只有在全面检则后才能判定 这些补救措旅是否有救。 以测定的。 般来说， 通风机内盼气巍速度约 为6m／ s， 出通风机的气速约为3m／ s， 通风机 入 口处的约为2m／ s。 因此， 用小型风速计测 定气速的位置应在通屏 【美国化学工程师学会对于空冷换热嚣的 检测规程， 规定了如何检铡空冷换热嚣的流 速、 压力、 压降和工艺流体温度、 空气温度及 电动机功率。 AP1 631M 规范则详细规定了 实麓噪音检测以建立噪音处于合格水平自 q各 种程序。 (摘译 自 t烃加工 l997年第瑚 ) 栅 日处。 ( 匕 接第51页) 项 目 实麓全面完成后， 生产每立方米汽 油估计增加收益超过0． 5o加元。 收益的主要 来源在于袖品降质度的下降和采用了低价调 合相分I 受约束的油晶辟质度下降到分析仪表 的统计度以内． 调音质量控制器对于典 型调合油品性艟很好， 使得性质平均值达到 昂贵组分库存量增加， 而纛阶魍分库存 量般郡几乎保持在量． 组分费用值每 月更新次， 组分折中平衡和调整根据全炼 油生产计翅的当前费用因数进行I 在项目实施前， 当采用有限的性质测定 时， 再调合的次数约为30％， 在进行仪表更新 改造之后下降到12 ， 采取调合质量控制时 又下降到I 以下。 太阳石袖关于汽油调台的未来计划 要求用在线分析仪增强鉴定功能 有关冒德 蒸汽压鉴定的工作正在进行． 计材还要求用 在螃气体色谱仅来对馏分进行鉴定． 未来工作的另个颁域是管道调合。 目 前 另个重要目 标是促进调合戤重臣蒯与 计划村订、 调度和多调合调皮， 优化功熊_ 的集 成化。 该炼油目前正在开发个为期三年 的项目， 建立套炼油信息管理莱统． 油晶计划桶订与调度系统是炼油信息 管理系统工程的12个子项目之一。 这个系统 项目的范圈是为炼油广评价和实施用于计期 嗣订、 调度和多调合过程的新工具。 多调合调 丧失瘦。 维普资讯
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