1、TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)總結(jié)純堿工業(yè)TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)總結(jié)張建偉.張志廣.唐建業(yè).董文林(1.石家莊天人化工設(shè)備集團有限公司,河北藁城052160;2.石家莊聯(lián)堿化工有限責任公司,河北石家莊0502OO)摘要:簡要介紹該公司通過對傳統(tǒng)蒸發(fā)式冷凝器進行結(jié)構(gòu)改進,提高產(chǎn)品品質(zhì),延長使用壽命,從而使該設(shè)備能達到節(jié)能降耗之目的.關(guān)鍵詞:蒸發(fā)式冷凝器;換熱;節(jié)能中圖分類號:TK172文獻標識碼:A文章編號:10058370(2005)011004石家莊天人化工設(shè)備集團公司于2002年開始,為石家莊聯(lián)堿化工有限責任公司,山西霍州化工集團,石家莊威遠集團,云南紅磷等10余家化工企業(yè)生產(chǎn)了多臺T

2、RZL系列蒸發(fā)式冷凝器及相關(guān)配套設(shè)備.使用過程中運行效果良好,與采用列管式換熱器相比,采用蒸發(fā)式冷凝器后循環(huán)水用量明顯減少,耗電量大幅度降低,且設(shè)備重量輕,占地小,投資小,省掉了循環(huán)水流程.該技術(shù)在節(jié)能降耗方面具有優(yōu)良性能,屬國內(nèi)領(lǐng)先水平.TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器運行情況下(以在石家莊聯(lián)堿化工有限責任公司每年8月份的運行情況為例):氣氨進口狀況為:溫度9095,壓力1.401.50MPa;液氨出口狀況為:溫度36.538,壓力為1.351.45MPa;使用過程中從未出現(xiàn)超壓現(xiàn)象,運行狀況穩(wěn)定,達到了設(shè)計效果.1技術(shù)特點天人化工設(shè)備集團公司在多年生產(chǎn)蒸發(fā)式冷凝器的基礎(chǔ)上吸取國內(nèi)外先進技術(shù)開發(fā)出T

3、RZL系列蒸發(fā)式冷凝器.1.1TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器與其它形式冷凝設(shè)備相比具有較好性能1)傳統(tǒng)冰機系統(tǒng)中的冷凝系統(tǒng)包括立式冷凝器,冷卻水塔,冷卻水泵,水池,地溝以及較長的冷卻水管道系統(tǒng),因此能耗高,系統(tǒng)復雜.采用蒸發(fā)式冷凝器,可簡化冷卻工藝流程,不再需冷卻塔水池與其它設(shè)備.2)傳統(tǒng)冰機系統(tǒng)的冷凝系統(tǒng)冷凝原理是靠水的顯熱來帶走熱量,所需的冷凝水量是相當大的,同時需要較高的能耗配置來完成大量冷凝水的循環(huán).而蒸發(fā)式冷凝器的原理是利用水的蒸發(fā)潛熱來帶走熱量,水的顯熱(4.187kJ/kg?K)和蒸發(fā)潛熱(2334kJ/kg)的值相差557倍.同等換熱量下,蒸發(fā)式冷凝器換熱效果更好.二者相比較來說,采

4、用蒸發(fā)式冷凝器的系統(tǒng)用水循環(huán)水量要小得多,所以只需要很小的能耗配置就可以完成冷凝水的循環(huán),達到節(jié)水,節(jié)電目的.3)立式冷凝器的冷凝效果受冷卻水量和冷卻水溫的影響較大,在冷卻水量及水溫發(fā)生波動時必然引起冷凝壓力的波動,從而影響壓縮機和整個制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,導致壓縮機使用壽命減短.對于蒸發(fā)式冷凝器而言,是依靠蒸發(fā)潛熱來換熱冷卻,冷卻水的水量及水溫改變對冷凝效果影響較小,并且它是一次性直接由水蒸氣和水向環(huán)境空間強制排熱,從而冷凝效果優(yōu)于立式冷凝器,涼水塔組合;蒸發(fā)式冷凝器的運行工況穩(wěn)定,能夠有效延長壓縮機的使用壽命.2005年第1期張建偉,等:TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)總結(jié)ll1.2相對于同類產(chǎn)

5、品,TFIZL系列蒸發(fā)式冷凝器有如下的特點1)采用高效的不銹鋼波紋管來做成換熱盤管,這是在多年生產(chǎn)波紋管換熱器基礎(chǔ)上而作出的獨有設(shè)計.作為換熱元件,波紋管首先是換熱效率高.流體在直管中流動時是分層的,在管壁處形成一層滯流層,影響管內(nèi)流體與外部的熱交換;而在波紋管中,由于其表面曲率較大,流體流動時受到強流的擾動,即使流速很低也能達到湍流狀態(tài),直接破壞了管內(nèi)的滯留層,大大提高換熱系數(shù).而且,波紋管具有良好軸向伸縮性,污垢很難在其表面上形成和堆積,因而不會結(jié)垢.所以波紋管的換熱效果至少可以比一般碳鋼直管高23倍其次,波紋管的使用壽命長,波紋管采用的是不銹鋼材質(zhì),有效地解決盤管的腐蝕問題,可大大延長使

6、用壽命.采用鍍鋅管多數(shù)是整體熱鍍鋅,這就很難保證鍍鋅層能夠均勻,另外由于盤管之間的空隙較小以及盤管支撐處與盤管的緊密結(jié)合,難免會出現(xiàn)死角,一旦使用過程中出現(xiàn)鍍鋅層破裂或從死角處發(fā)生點蝕,在電化學的作用下,會加快盤管的腐蝕,這也是好多廠家的產(chǎn)品在使用很短時間就出現(xiàn)盤管泄漏的主要原因.2)采用無填料技術(shù).對于傳統(tǒng)的蒸發(fā)式冷凝器涼水系統(tǒng)都是采用填料,到目前為止大多數(shù)采用的是PVC填料.采用填料雖然能夠達到冷卻效果,但是隨之而來的問題是由于填料的厚度較小,并且長時間在高溫的條件下容易老化,變形,碎裂,堵塞以及出現(xiàn)溝流,這必將影響換熱效果,并造成空氣阻力增大.所以,開發(fā)出了無填料的霧化涼水裝置系統(tǒng),將循

7、環(huán)水利用低壓霧化裝置噴成滴狀,眾所周知,在同等體積的情況下球形的表面積是最大的,這樣可以使空氣與水充分地接觸,實現(xiàn)涼水的目的.這一技術(shù)在不影響涼水效果的情況下,徹底地解決了采用填料帶來的老化,碎裂,堵塞和溝流問題.從而達到長期穩(wěn)定運行,大大減少了維修工作量.3)合理的進風形式.傳統(tǒng)的蒸發(fā)式冷凝器采用上,下進風,換熱盤管裸露于空氣中,在化肥,純堿等行業(yè)中,生產(chǎn)區(qū)的空氣條件相當惡劣,會含有較多的酸性或堿性氣體和漂浮粒子,這些雜質(zhì)在蒸發(fā)式冷凝器使用過程中將會伴隨進風直接沖擊換熱盤管,對盤管產(chǎn)生較大的腐蝕.所以我們采用了四面進風的形式,這可以使氣體在接觸盤管之前先經(jīng)過冷卻水的洗滌,消除大部分的雜質(zhì),避

8、免有害物質(zhì)直接沖擊換熱盤管,從而有效地保護換熱盤管.4)使用壽命長.TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器的不銹鋼材質(zhì)換熱盤管,無填料霧化涼水裝置對空氣進行有效洗滌,避免了有害物質(zhì)直接沖擊換熱盤管,有效延長了蒸發(fā)式冷凝器的使用壽命,確保其使用壽命大于10年.5)在總結(jié)多年生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,將收水系統(tǒng)改為多維的瑪麗組合型收水器,能夠更好地降低水的飄逸率,更有效地將空氣中夾帶的水滴截留,使風機在一個較好的環(huán)境下工作.6)在箱體封裝中我們采用鋁塑板,這可以有效地解決酸堿性氣體對普通碳鋼材質(zhì)腐蝕問題,而且外形美觀,加工方便.TRZL系列蒸發(fā)式冷凝器一切從用戶的實際情況出發(fā),充分考慮使用過程中可能出現(xiàn)的各種不利因素,

9、在設(shè)計和制造環(huán)節(jié)對產(chǎn)品的使用安全和使用壽命作較為全面的考慮,從而消除各種不利因素可能造成的影響,確保設(shè)備性能更好,配置更合理,使用壽命比同類產(chǎn)品更長.2技術(shù)經(jīng)濟分析以石家莊聯(lián)堿化工有限責任公司的立式冷凝器和蒸發(fā)式冷凝器兩種設(shè)備的使用情況對比作以下經(jīng)濟效益分析.2.1立式冷凝器的使用情況1)與立式冷凝器配套的冰機技術(shù)參數(shù)(見表1)在實際生產(chǎn)中,一般開3臺8AS17冰機與1臺JZ3KA25冰機,其制冷量為69×3+110=317萬keal/h,冰機總耗電量為:190×3+450=】020kW?h表1與立式冷凝器配套的冰機技術(shù)參數(shù)2)立式冷凝器的技術(shù)參數(shù)(見表2)純堿工業(yè)裹2立式

10、冷凝器的技術(shù)參數(shù)3)與立式冷凝器配套的循環(huán)水泵及風機的技術(shù)參數(shù)(見表3)裹3與立式冷凝疊鼠套的循環(huán)水泵及風機的技術(shù)參數(shù)4)對于立式冷凝器,我們分春,秋,冬季和夏季兩個部分來進行計算春,秋,冬季(按8個月計算),立式冷凝器全開,開2臺型號為12SH-9B的雙吸離心泵,開1臺涼水塔風機.循環(huán)水用量:835X2:1670m3/h用電量:水泵消耗電量為:132X2X80%=211.2kW?h涼水塔風機耗電量為:30x1=30kW.h總耗電量為:211.2+30=241.2kWh電費按均價0.28元/kW-?h計算:241.2kW?hX24h/dX30d/mX8m/a=1389312kW?h/a1389

11、312x0.28=389007.36元/a換熱設(shè)備使用情況I300X3+450X3+700X1=2950I夏季,開3臺離心泵,開2臺涼水塔風機.循環(huán)水用量1835X2+792=2460m3/h用電量:離心泵用電量I(132×2+110)×80%=299.2kW?h涼水塔風機用電量:30X2=60kW?h夏季總用電量(夏季按4個月計算):(299.2+60)kW?hX24h/dX30d/mX4m=1034496kW?h立式冷凝器年耗電量為:1389312+1034496=2423808kW-?h立式冷凝器年耗電費為:2423808x0.28元=678666.24元換熱設(shè)備使用

12、情況:300X3+450X3+700X1=2950m22.2蒸發(fā)式冷凝器的使用情況1)與蒸發(fā)式冷凝器配套的冰機技術(shù)參數(shù)(見表4)裹4與蒸發(fā)式冷凝疊配套的冰機技術(shù)參數(shù)2)蒸發(fā)式冷凝器技術(shù)參數(shù)(見表5)裹5蒸發(fā)式冷凝置的技術(shù)參數(shù)3)與蒸發(fā)式冷凝器配套的循環(huán)水泵及風機的參數(shù)(見表6)裹6與蒸發(fā)式冷凝疊配套的循環(huán)水泵及風機的參數(shù)4)對于蒸發(fā)式冷凝器來說,分春,秋,冬季和夏季兩個部分來進行計算春,秋,冬季(按8個月計算),開2臺蒸發(fā)式冷凝器,開1,2離心泵,涼水塔風機.循環(huán)水用量:100+100=200m3/h用電量:水泵消耗電量為:5.5X2=11kw?h2005年第1期張建偉,等:TRZL系列蒸發(fā)式

13、冷凝器技術(shù)總結(jié)涼水塔風機耗電量為:5.5×2=11kW?h總耗電量為11+11=22kW?h電費按均價0.28元/kW?h計算8個月總耗電量為:22kW.h×24h/d×30d/m×8m/y=126720kW?h換熱設(shè)備使用情況:350×2=700m22)夏季(按4個月計算):開2臺離心泵,開6臺蒸發(fā)式冷凝器風機循環(huán)水用量:100×2=200m3/h用電量:離心泵用電量:5.5×2=11kW?h風機用電量:5.5×6=33kW?h夏季總用電量:(33+11)kW?h×24h/d×30d/m

14、15;4m=126720kW?h蒸發(fā)式冷凝器年耗電量為:126720+126720=253440kW?h蒸發(fā)式冷凝器年耗電費為:253440×0.28元=70963.2元換熱設(shè)備使用情況:350×2=700m23經(jīng)濟效益兩種冰機冷凝器運行費用比較見表7.表7兩種冰機冷凝器運行費用比較表聯(lián)堿廠聯(lián)堿車間原來用立式冷凝器進行換熱(氣氨冷凝所需移走熱量為240萬大卡/小時),雖然可以達到冷凝效果,但是,既不如蒸發(fā)式冷凝器節(jié)能,也不如蒸發(fā)式冷凝器節(jié)省一次性投資.下面以240萬大卡/小時制冷量為基準進行比較:1)從用電量上比較蒸發(fā)式冷凝器比立式冷凝器每年節(jié)約電費:51.417.09=44.32萬元2)從配套設(shè)施上比較蒸發(fā)式冷凝器比立式冷凝器的配套設(shè)施少;減少了涼水塔投資,節(jié)約了循環(huán)水系統(tǒng)配置,減少了設(shè)備的占地,比原有的冷排節(jié)約設(shè)備及土建投資約為160萬元.3)蒸發(fā)式冷凝器的應用產(chǎn)生的綜合效益160+44.32=204.32萬元4)使用蒸發(fā)式冷凝器后,在夏天高溫季節(jié),在同等生產(chǎn)負荷下,有以下優(yōu)點:可以減少備用壓縮機的開機時間,或不需增開備用壓縮機;可以減少循環(huán)水系統(tǒng)的負荷,減少因為氣溫升高而必須增加的循環(huán)水泵和涼水塔風機的功率,減少了電耗;可以降低壓縮機的冷凝壓力,減少壓縮機軸功