一種用于對比與選擇空冷器與水冷器的計算方法

孫彥澤，谷志杰

（京石油化工工程有限公司西安分公司，陜西西安 710000）

一種用于對比與選擇空冷器與水冷器的計算方法

孫彥澤，谷志杰

（京石油化工工程有限公司西安分公司，陜西西安 710000）

就空分裝置內(nèi)驅(qū)動空壓機與增壓機的汽輪機乏汽的冷卻方式，通常有水冷與空冷兩種方式，但就具體采用哪種方式時，還需根據(jù)具體項目進(jìn)行仔細(xì)分析對比才能得出結(jié)論，基于快速實現(xiàn)方案選擇的目的，給出了一種計算方法，通過對比設(shè)備投資估算和運行費用估算，供用戶快速抉擇汽輪機乏汽的冷卻方式。

空冷器；水冷器（表冷器）；空分裝置；汽輪機

在大型化工裝置中往往會用到空冷器和水冷器（通常叫表冷器，為了與空冷器對應(yīng)，本文用水冷器代之），用以冷卻各種工藝介質(zhì)，比如空分裝置中的三大機組中，就有汽輪機的乏汽需要用空冷器或者水冷器來冷卻，將該驅(qū)動蒸汽冷卻至大約0.025MPa壓力時冷凝下來，以透平凝液的方式送出空分裝置，返回脫鹽水站與鍋爐之后再進(jìn)行蒸汽動力循環(huán)。

空分裝置為整個化工廠內(nèi)的一個高溫高壓蒸汽消耗大戶，尤其是9MPa左右的高壓蒸汽，該高壓蒸汽經(jīng)汽輪機膨脹后冷凝所需要的換熱量十分巨大，不論是空冷器還是水冷器相應(yīng)的設(shè)備投資均較高，尤其是空冷器（也叫空冷島）的設(shè)備投資大概為水冷器（也叫水冷塔）的設(shè)備投資的3～5倍左右。

目前，在水源較為豐富的地區(qū)，如中國長江以南地區(qū)，往往基于水冷器單體設(shè)備投資較空冷器投資少，同時夏季大氣溫度較高，空冷器運行效果不佳的原因，從而直接選擇水冷器；而在水源較為匱乏的地區(qū)，如中國西北地區(qū)，在缺水且常年大氣溫度不高，且在國家節(jié)水的政策要求下，空冷器已經(jīng)成為首選[1]。

然而，在既可以選擇空冷器也可以選擇水冷器的地區(qū)，汽輪機乏汽冷卻方式到底采用空冷器還是水冷器，不能簡單直接單獨對比“空冷島”與“水冷塔”的設(shè)備投資，還需要考慮與二者相配套的相關(guān)管道、變電所、土建、施工等費用，在沒有獲得這些具體數(shù)據(jù)支撐的前提下，直接給出答案是沒有說服力的，因而需要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與對比，來進(jìn)一步佐證冷卻方式選擇的合理性。

本文就國內(nèi)某個項目的空分裝置的汽輪機乏汽冷卻方式進(jìn)行了相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與對比，并且生成數(shù)據(jù)表，供用戶做出最終冷卻方式選擇的參考（基于全廠統(tǒng)一建設(shè)循環(huán)水站），相關(guān)數(shù)據(jù)詳見表1。

從表1可以看出，在既適合用空冷又適合用水冷的地方，空冷雖然比水冷設(shè)備投資大，但運行費用卻小于水冷，在不考慮資金時間價值的前提下，空冷要明顯優(yōu)于水冷，且投資回收期較短，本例中投資回收期僅為2 a，詳見附表，計算方法見備注部分。

備注：

表1 空冷器與水冷器投資與運行費用對比表

續(xù)表

1）計算電價按：0.55 元/kW·h；

2）計算水價按：8 元/t；

3）計算汽價按：120 元/t；

4）計算鋼價按：8 000 元/t；

5）計算折舊按：設(shè)備折舊年限按10 a，設(shè)備投資按以每年折舊值計算；

6）投資回收期：Delta Capex/Delta（Capex/N+Opex），其中Capex為投資費用，Opex為運行費用，N為折舊年限，可得到上述附表中的空冷器投資回收期約2 a；

7）未考慮資金的時間價值；

8）上述表格以國內(nèi)某個在建項目為例，對應(yīng)的空分裝置制氧能力為20 000m3/h，汽輪機驅(qū)動空壓機與增壓機。

[1] 夏云，潘峰.西北地區(qū)空冷器在煤化工的應(yīng)用及其布置設(shè)計[J].武漢工程大學(xué)學(xué)報，2015，37（2）：46-49.

Calculation Method for Comparison and Selection of Air Cooler and Water Cooler

Sun Yan-ze，Gu Zhi-jie

cooling steam turbine driven air separation device of air compressor and blower，usually with water cooling and air cooling in two ways，but adopt specific way，the need for careful comparative analysis to draw conclusions according to the specific project，rapid implementation scheme based on the purpose of selection，given below a calculation method by comparing the equipment investment and operation cost estimation，cooling method for steam turbine exhaust steam users choice.

air cooler；water cooler（surface cooler）；air separation unit；steam turbine

TM302

A

1003-6490（2017）01-0075-02

2017-01-17

孫彥澤（1982—），男，黑龍江大慶人，工程師，主要從事化工工藝設(shè)計。