空冷器半濕式工藝改造的研究與應用

前言

空冷器是一種無污染，節能，節水的冷卻設備。在用水日益緊張的今天，采用空氣冷卻技術代替水作為冷卻介質得到了人們的廣泛的重視。目前企業在用空冷器大多為鼓風干式空冷器，該型空冷器受氣溫的影響較大，特別在夏季氣溫高的情況下，空冷器冷凝效果差，不能滿足生產裝置的冷量需求，因此，通過對空冷器進行半濕式改造，提高空冷器的夏季冷凝效果，對于維持裝置運轉意義重大。

一、空冷器簡介

常用的空冷器有干式空冷器和濕式空冷器。干式空冷器就是常規空冷器，它是以環境空氣作為冷卻介質，依靠翅片管擴展傳熱面積來強化管外傳熱，借空氣橫掠翅片管后的空氣溫升帶走熱量，達到冷卻、冷凝管內熱流體的目的。

濕式空冷器是借助于噴淋的或呈霧化狀態的少量水在翅片表面蒸發而強化傳熱，具有傳熱系數大、冷卻能力強的特點。它綜合了空冷和水冷的優點，在氣溫低時，利用空氣冷卻；在氣溫較高時，用噴霧裝置,向空冷器翅片管噴霧狀水，依靠水在翅片管上的蒸發,強化傳熱，以達到降低油品出口溫度的目的，使空冷器具有更大的適應性。

二、干式空冷器半濕式工藝改造思路

目前干式空冷器常用的加濕方法主要有：高壓噴霧加濕，濕膜式加濕，超聲波加濕，氣水混合噴霧加濕等。每種加濕方法都有自己的特點和局限性。

1.高壓噴霧加濕的優點是安全可靠節能，無需氣源，缺點是水源壓力較高，僅有40%～60%可有效利用。

2.濕膜式加濕優點是加濕效率較高，缺點是對空氣潔凈度要求較高，阻力較大。

3.超聲波加濕優點是加濕效率高，缺點是需要水槽，單片加濕量小。

4.氣水混合噴霧加濕等優點是加濕效率高，可達90%以上，每個噴嘴的加濕量可調，能有

效利用水資源，缺點是需要氣源，而且價格偏高。

通過對比干式空冷器和濕式空冷器，綜合以上每種加濕方法的優缺點，從改造成本以及效果考慮，選擇高壓噴霧加濕，在現有的干式空冷器上加裝霧化噴嘴，將現有的干式空冷器改為增濕型半濕式空冷器。

三、霧化噴嘴的選擇

霧化噴嘴是一種能夠將液體霧化噴出，使霧珠均勻懸浮于空氣中的一種裝置，通過冷水降溫和水蒸發吸熱提高空冷器的冷卻效果。霧化噴嘴有精細霧化噴嘴和空氣霧化噴嘴兩種，精細霧化噴嘴不需要空氣輔助，系統裝置簡單；噴出霧點細微，霧化充分，節能節水，成本低，效果好，噴頭不堵塞不漏水。選用SPJ系列精細霧化噴嘴。

四、霧化噴嘴應用試驗

購置少量SPJ系列霧化噴嘴，并對霧化噴嘴在空冷器上的應用進行試驗。不同壓力下，霧化噴嘴形成的水霧面積和高度如下表所示：

表2：不同壓力下霧化噴嘴形成的水霧直徑和高度

空冷器葉片與管束底部距離約為1米，綜合考慮霧化噴嘴的冷卻效果與安裝操作性，霧化噴嘴進口壓力選為0.5Mpa。

五、應用效果分析

2013年此項空冷器半濕式改造技術在中原油田某石化廠進行推廣，該廠精餾塔通過空冷器冷卻塔頂物料，通過對比安裝霧化噴嘴前后精餾塔塔頂壓力與塔頂冷凝溫度，可驗證空冷器的冷卻效果，2013年8月份與2012年8月份，精餾塔參數情況：

表3：某精餾塔同期參數對比

通過對比可發現，安裝霧化噴嘴后，塔頂的壓力和塔頂冷凝溫度均有明顯降低，說明了空冷器的冷卻效果得到了加強。

六、結論與認識

通過對空冷器空氣側進行高壓噴霧加濕的方法對干式空冷器進行半濕式改造。霧化水在空氣中蒸發吸熱，使空冷器進口處的空氣溫度降低；同時，少量霧化水打在空冷器翅片表面上蒸發吸熱，大大提高空冷器整體的冷卻效果，滿足了夏季高溫時期裝置穩定運行的需求。