閉式蒸發(fā)冷卻器BLT-1200B在煅燒工序的應(yīng)用

余和貴,陳 巖

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

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閉式蒸發(fā)冷卻器BLT-1200B在煅燒工序的應(yīng)用

余和貴,陳 巖

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

簡(jiǎn)述了閉式蒸發(fā)冷卻器的工作原理，通過對(duì)該設(shè)備的應(yīng)用，分析其同傳統(tǒng)涼水塔相比的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)安裝及使用過程中所存在的問題進(jìn)行了探討。

閉式蒸發(fā)冷；換熱效率；水質(zhì)；效益；問題探討

1 背 景

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠(以下簡(jiǎn)稱“淮堿”)2011年1月建成投產(chǎn)，一期設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)純堿30萬t，系統(tǒng)冷卻用循環(huán)水是由開放式填料冷卻塔、泵提供。隨著企業(yè)發(fā)展，通過實(shí)施技術(shù)改造，現(xiàn)在純堿裝置能力已達(dá)50萬t/a(其中重質(zhì)純堿40萬t/a)。產(chǎn)能增加導(dǎo)致原裝置循環(huán)水冷卻無法滿足生產(chǎn)系統(tǒng)要求；補(bǔ)充水為地表水，水質(zhì)較差(濁度大、Cl-含量高)，影響冷卻設(shè)備換熱效率及長(zhǎng)周期運(yùn)行，更是無法滿足新上設(shè)備——重灰粉體流冷卻器的要求。經(jīng)論證分析決定在煅燒車間新增一套閉式蒸發(fā)冷卻器(BLT-1200B)，用于爐氣冷卻與涼堿工序，從而緩解了循環(huán)冷卻水量不足的問題。

2 閉式蒸發(fā)冷卻器的介紹及應(yīng)用

2.1 工作原理

閉式蒸發(fā)冷卻器中被冷卻的循環(huán)軟水通過換熱管與管外的噴淋水蒸發(fā)的潛熱和噴淋水與空氣的顯

熱進(jìn)行熱交換，利用軸流風(fēng)機(jī)，將空氣從進(jìn)風(fēng)格柵吸入，向上橫掠過換熱管束把熱量排出系統(tǒng)，避免了被冷卻介質(zhì)與空氣接觸而導(dǎo)致污染，從而造成被冷卻介質(zhì)的浪費(fèi)、設(shè)備堵塞等故障而影響正常使用。在風(fēng)機(jī)下部安裝有高效收水器，防止水滴隨空氣被帶走，其飄水率僅為0.001%。

蒸發(fā)式冷凝器頂部的噴淋水下落到水箱內(nèi)，經(jīng)噴淋水泵循環(huán)使用，噴淋水在下落過程中一方面吸收管內(nèi)熱量，一方面蒸發(fā)降溫，蒸發(fā)掉的部分噴淋水通過補(bǔ)水閥自動(dòng)補(bǔ)充(參見圖1)。

圖1 閉式蒸發(fā)冷卻器

2.2 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程

閉式蒸發(fā)冷卻器安裝之前，車間輕灰爐氣冷凝塔是利用全廠循環(huán)冷卻水進(jìn)行間接冷卻降溫，輕重灰運(yùn)堿系統(tǒng)涼堿降溫是通過全廠循環(huán)冷卻水經(jīng)過三臺(tái)板式換熱器間接冷卻循環(huán)冷卻軟水后，由冷卻軟水通過軟水泵對(duì)其降溫。新增閉式蒸發(fā)冷卻器后，一臺(tái)輕灰爐氣冷凝塔及輕重灰涼堿系統(tǒng)冷卻降溫全部通過蒸發(fā)冷卻器自制冷卻軟水進(jìn)行降溫(參見流程圖2)。

1.閉式蒸發(fā)冷卻器 2.爐氣冷凝塔 3.輕灰涼堿機(jī) 4.粉體流冷卻器 5.重灰冷卻流化床 6.冷卻水泵 7.軟水桶圖2 閉式蒸發(fā)冷卻器流程示意圖

2.3 現(xiàn)場(chǎng)安裝要求

2.3.1 閉式循環(huán)水系統(tǒng)應(yīng)加裝排氣閥

對(duì)于密閉式系統(tǒng)由于運(yùn)行過程中難免會(huì)有空氣混入，大部分氣體會(huì)沿著管道集中在設(shè)備的最高點(diǎn)，造成氣堵，減少了循環(huán)水與管壁的接觸面積，并造成阻力不平衡，出現(xiàn)偏離。導(dǎo)致閉式蒸發(fā)冷卻器無法正常工作。在12組盤管的進(jìn)口最高點(diǎn)加裝自動(dòng)排氣閥，自動(dòng)排氣，避免氣體對(duì)設(shè)備造成影響。

2.3.2 閉式蒸發(fā)冷卻器各組列管進(jìn)出口加裝閥門

避免循環(huán)水偏流嚴(yán)重，導(dǎo)致閉式冷卻塔的效能不能完全發(fā)揮。在每組列管進(jìn)出口加裝截止閥，可以通過閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)阻力平衡，盡量減輕偏流現(xiàn)象。

2.3.3 閉式蒸發(fā)冷卻器的風(fēng)量調(diào)整

11 kW電機(jī)的額定電流為25.1 A，可以通過調(diào)整風(fēng)機(jī)葉片角度，增加電機(jī)的電流，達(dá)到24 A，可以將閉式冷卻塔的潛能發(fā)揮出來。

2.4 實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況

2.4.1 閉式蒸發(fā)冷卻器對(duì)爐氣冷凝塔72 h考核

從2013年5月15日20：00開始對(duì)閉式蒸發(fā)冷卻器冷卻爐氣進(jìn)行72 h考核驗(yàn)收測(cè)試。輕灰B爐爐氣冷卻塔進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)(參見圖3)，可以比較清楚地表明閉式蒸發(fā)冷卻器的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

圖3 閉式蒸發(fā)冷卻器對(duì)爐氣冷凝塔72 h考核查定數(shù)據(jù)圖

從圖標(biāo)的數(shù)據(jù)顯示，閉式蒸發(fā)冷卻器各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，其中爐氣出氣溫度平均值為45.1 ℃，每小時(shí)單臺(tái)爐輕灰產(chǎn)能約32 t/h。

2.4.2 閉式蒸發(fā)冷卻器對(duì)重灰冷卻降溫

圖4為2015年3月某天重質(zhì)純堿產(chǎn)量約26 t/h時(shí)，重灰出堿溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)圖(參見圖4)。從圖中可以看出，重質(zhì)純堿成品溫度平均值為66.8 ℃，低于控制指標(biāo)80 ℃。

圖4 重灰涼堿溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控圖

通過圖3、圖4說明閉式蒸發(fā)冷卻器滿足生產(chǎn)需求，達(dá)到了預(yù)期效果。由于重灰產(chǎn)量提高時(shí)，輕灰量較少，更能滿足輕灰需求，因此在此沒有給出相關(guān)輕灰數(shù)據(jù)。

3 閉式蒸發(fā)冷卻器同開式?jīng)鏊闆r比較

3.1 換熱效率高，降溫效果好

閉式蒸發(fā)冷卻器是將冷卻水噴淋于管子表面形成水膜，水膜與管內(nèi)介質(zhì)完成換熱后，水直接與管外快速流動(dòng)的空氣接觸并發(fā)生熱質(zhì)交換，完成換熱過程，并由空氣將熱量及水蒸氣帶走，空氣的流動(dòng)不僅使換熱過程變得更快，而且由于空氣的快速流動(dòng)，空氣在整個(gè)過程都能保持非飽和狀態(tài)，其傳熱傳質(zhì)推動(dòng)力也更大。由于水的蒸發(fā)潛熱大，單位水的吸熱量大，在換熱器內(nèi)外，水、空氣與冷卻介質(zhì)交錯(cuò)流動(dòng)，使傳熱速度更快，傳熱效率增加，還有噴淋水蒸發(fā)潛熱大，可以使被冷卻介質(zhì)流體接近環(huán)境濕球溫度，可以使冷卻軟水得到最大的降溫。

3.2 節(jié)約用水

閉式蒸發(fā)冷卻器風(fēng)機(jī)下部安裝有低阻力高效收水器，避免冷卻水霧的散失，防止水滴隨空氣被帶走，其飄水率僅為0.001%；而開式的涼水塔其循環(huán)水量大，飄水率高，導(dǎo)致水耗散量大；同時(shí)當(dāng)涼水塔冷卻水的溫升在5～8 ℃時(shí)，以顯熱計(jì)，1 kg水可帶走25～35 kJ的熱量，而蒸發(fā)式冷卻器主要通過冷卻水潛熱來完成換熱的，1 kg水吸熱蒸發(fā)可以帶走2 450 kJ的熱量，使得蒸發(fā)式冷卻器實(shí)際運(yùn)行中的用水量為開式?jīng)鏊?%～15%，節(jié)約了水資源，解決了涼水塔中大量地提供和補(bǔ)充循環(huán)水所遇到的難題。

3.3 運(yùn)行費(fèi)用低

閉式蒸發(fā)冷卻器與單獨(dú)設(shè)置開式?jīng)鏊啾龋嫉孛娣e小，蒸發(fā)式冷卻器運(yùn)行費(fèi)用約可降低15%～30%。涼水塔的運(yùn)行費(fèi)用偏高，因?yàn)樗烁鼡Q填料、過濾、加藥裝置、廢水處理等。

3.4 提高冷卻設(shè)備換熱效率及穩(wěn)定性

由于閉式循環(huán)水為軟水，與開式循環(huán)涼水塔相比，不含污染物，無氯根、鈣離子，無雜物，水質(zhì)更好，用于冷卻設(shè)備，徹底解決了系統(tǒng)堵塞、設(shè)備腐蝕導(dǎo)致的穿孔泄露的問題，換熱效率得到了大幅度提升,有利于延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，保證設(shè)備長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

4 注意事項(xiàng)

4.1 防止結(jié)垢

由于蒸發(fā)式冷凝器結(jié)構(gòu)緊湊,為保證換熱效率,需防止管壁結(jié)垢。要經(jīng)常置換噴淋水,因?yàn)樗须s質(zhì)在管外的蒸發(fā)過程中會(huì)引起結(jié)垢、腐蝕和泥漿積聚,從而降低傳熱效率。

4.2 補(bǔ)水水溫控制

由于噴淋水要和列管內(nèi)軟化水進(jìn)行換熱必須要有換熱溫差，補(bǔ)水水溫過高，削弱了蒸發(fā)式冷凝器的散熱能力，因此盡可能降低補(bǔ)水水溫。

5 結(jié) 論

按投資比計(jì)算，每年為企業(yè)增效190.5萬元。

閉式蒸發(fā)冷卻器在淮堿煅燒車間的投用，不僅滿足生產(chǎn)過程中輕灰爐氣冷凝塔冷卻后的爐氣溫度及輕重灰涼堿溫度達(dá)到廠控指標(biāo)，而且克服了原循環(huán)水量不足引起的生產(chǎn)瓶頸。

同開式?jīng)鏊啾龋]式蒸發(fā)冷卻器具有換熱效率高、節(jié)水、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。

[1] 蔣翔，朱冬生.蒸發(fā)式冷凝器發(fā)展與應(yīng)用[J].制冷，2002，21(4):29-33

[2] 趙昌富.蒸發(fā)式冷卻器的應(yīng)用技術(shù)總結(jié)[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2008，34(4):45-47，52

[3] 新型換熱設(shè)備節(jié)水節(jié)能節(jié)空間，蒸發(fā)冷卻技術(shù)改變傳統(tǒng)換熱工藝[J].江蘇氯堿，2010(3)

TQ114.15

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1005-8370(2016)04-22-03

2015-12-15

余和貴(1986—)，大學(xué)本科，現(xiàn)為江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠煅燒車間副主任工程師。