马上注册，学习空分知识，结交更多空分大神！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？加入空分之家
x
本帖最后由 李杰春 于 2013-7-16 22:28 编辑 s/ F. h v$ K* T# F
7 a' Y" s* M4 o! e' B
1 主换热器热端温差偏大现象2 x7 U* @8 s' @+ @! A v' H. c
某6500m3 / h 空分设备采用分子筛吸附净化、' A/ @4 V; `, t( L6 J" \
增压透平膨胀机及全精馏无氢制氩外压缩流程, 主+ V+ S" {/ A2 l+ s( h! G: S
换热器为分体式, 有1 台氧换热器、1 台氮换热器- E5 {. ]. D6 @( r, a
和1 台污氮换热器组成, 其流程如图1 所示。/ I* ]2 P8 k2 Y9 \7 r. L. S
热端温差可利用正流空气阀V1、V2 和V3 来5 Q7 |5 G+ n1 ?
进行调节。增压空气出主换热器只有1 个抽口, 进# J6 ~/ f' L9 x: v! L u5 v
膨胀机的空气温度由3 台主换热器中抽空气的混合
, ^# f6 f8 p/ U' @温度决定, 各换热器的增压空气量不设调节手段。) s; o& {+ ]7 f5 V, l0 F% y5 A* }
因只有1 个抽口, 进膨胀机空气温度亦无法调节。
' Z/ V% K; d I% G# {此种增压空气只有1 个抽口、不带中抽温度调4 e0 D# G# \1 a* R2 X( k9 F
节的主换热器, 因对设计要求较高, 尽管国外采用) x# a+ X& v9 Y* B5 N9 f
较多, 而国内较少采用。从换热角度考虑, 取消增
% H7 c. j9 t' D9 Z压空气下抽口后, 只要抽口位置设计合理, 可以满
$ v9 L" Z- v) t8 Z; N! [足6500m3 / h 空分设备的启动和正常运行, 且可适4 ^9 M) H9 ?9 y6 W
当提高增压通道下部的利用率, 有利于换热。但这
9 Q2 c, P& s9 e9 e种主换热器不适宜用在较小规模和对液体产品需求
( Z1 ~7 ^* h1 ?# K变化较大的空分设备。从操作和调节方面考虑, 增
( M/ U/ I' Z* b/ y$ Q5 x" N/ n压空气还是采取两抽口为宜。
0 g* `, j4 I# g7 D4 G1 ]5 ]" {$ q笔者公司也只设计了两种规格的此类主换热
& s% L6 e2 r$ C4 R器, 一种用在了2 套6500m3 / h 空分设备上, 另一
2 E- c" I5 x7 S: p种用在了1 套6000m3 / h 空分设备上, 实际运行亦
7 S& \% o; j: i7 a# P! s都达到了设计要求。但后来设计制造的所有空分设( I. I& w) v) [: j* H
备都采用了增压空气两抽口设计。% Y0 P0 P6 Z# M+ l* O
6500m3 / h 空分设备开车运行后, 主换热器热! B+ T, A- r2 K- c0 P8 q
端温差一直偏大。返流气和正流空气温差达414 ℃
8 |2 H% u0 J" e% e e4 d～5 ℃, 而其设计值为3 ℃。/ x& R$ n9 j% f' }' B1 h
·55 ·
2 }; R8 U2 a' v, c1 f图1 6500m3 / h 空分设备流程简图
% j# \/ U9 { r2 ^1 j! g1 ^2 原因分析
# k8 s. O4 e: p8 t" |造成主换热器温差偏大的原因可能有3 个:9 U/ X b2 }" |/ ~4 M! Y: _
(1) 没有膨胀机进口空气温度调节, 且主换热& u* b! a4 K) {4 d! o J# x1 i
器中间抽口位置设计不合理。之前采用的主换热器
6 z, g9 w' ?. D增压空气抽口都有上、下两个, 进膨胀机温度可根: e. ]. S3 O, C- \4 X5 K$ i
据需要在一定范围内调节, 还从未采用过这种不带
4 A3 l8 r4 Q/ j( R( g- D c温度调节的主换热器。3 M& k9 }! J% @! L8 k$ ?; d
(2) 换热器设计余量不足。因为通过计算发4 L0 D* @& s5 k( e( I5 t1 m/ R0 K8 Y
现, 以前主换热器所留设计余量普遍偏大, 故此主) w& B5 x- ~/ J4 t+ T/ ]& o
换热器设计时作了适当的减小, 尽管理论上亦留了
+ u* ?& O7 X/ {" H& q4 b足够的余量, 但与以前同规格主换热器相比偏小。5 V* g. t# D: o/ ^; J& w V! Z6 u
(3) 操作时工艺参数调节不当。
! `$ n: ^5 E6 ~9 {. F$ e8 S根据现场实际操作记录: 增压空气进主换热器! Q0 C. x! u* z" y6 t
温度比正流空气进主换热器温度低718 ℃。因此主
/ h# @; Q7 e- h换热器热端温差偏大的原因非常明确: 由于操作人
4 r4 x" I$ x9 M$ t U员主观认为只要是热流体, 其进主换热器的温度就
* K2 C: _6 @. S) q越低越好, 未对空气预冷系统进行优化调整, 导致
9 u7 y6 j/ V: I4 a1 m* I主换热器热端发生温度交叉, 使热端温差变大。需
+ Y' T3 I+ K* Q+ e) a# W( S要指出的是, 此时反映的热端温差也不是真正意义
# q9 M l" t3 E) ^% }8 V上的热端温差, 真正意义上的热端温差指的是返流8 ~+ X5 H+ R) a0 N3 N% z
气和正流气(含正流空气和正流增压空气) 的平均
8 W0 {5 `0 e* z" Y! f# a7 L8 b温差。实际的热端温差应比所反映的414 ℃～5 ℃7 Z% s3 {: ], o! L4 T
略小一些。 ?4 L1 p l, M, N6 e( r
产生这些现象的原因很简单, 在主换热器热端3 ]; A- T* \* C6 M
的某一断面, 返流气的温度和增压空气的温度相1 T: J$ t1 u% `- i5 h
等, 而过了这一断面, 返流气不再被增压空气加6 L. x# B2 i/ o% e
热, 反而被其冷却。这样返流气一方面受到比它温
# a: t+ Q1 l: W' l' `1 i: Q% V: r度高的正流空气的加热, 另一方面又受到比它温度
2 D& u0 R9 [) k* h1 |低的正流增压空气的冷却, 换热面积得不到充分利
* ^/ s+ \. j' v0 m9 }用, 造成热端温差加大, 增加了不可逆损失。此时3 d3 s9 d6 N( P
增压空气所占比例越大, 增压空气和正流空气温差! m8 M9 o5 A7 k; x5 ?) Y# q
越大, 对主换热器热端温差的影响也就越大。% B# V. X/ k+ @2 \: w0 {. y. f, y
3 解决方法及效果8 \$ H Q+ c4 Z. w
对空气预冷系统工况进行优化调整, 通过调节 `2 R, z8 g% T6 c2 _
阀V10、V11、V12、V13、V14 和V15 , 减小去增
( C% u) t; }/ j压机后冷却器的冷冻水流量, 增大去空冷塔的冷冻! r F. i7 e! n1 y" w+ q& P
水流量, 适当调节冷冻水回水冷塔流量, 保证冷水
& V7 e, B6 r' e$ H4 v% l机组在设计工况下运转。从而使正流空气进主换热7 W7 Q4 f2 H; k/ C( ?% N/ V& T0 l! X
器温度降低, 增压空气进主换热器温度升高, 两者, U, K3 J: W3 b- d- X* ~" j
趋于一致, 避免主换热器热端的温度交叉, 使换热2 b7 [7 m& }# [
面积得到充分利用, 从而有效缩小主换热器的热端
$ U. Q1 ~1 T1 M' M6 T- ^温差。但应控制增压空气进主换热器温度不能低于
3 J" j7 S( q" Q3 y% o5 y/ f正流空气的进口温度, 否则将产生温度交叉, 使部
3 x" o* S/ m8 F分传热面积失去传热作用。调整后主换热器热端温
, {. G# q% b9 N) H差缩小至3 ℃以内。
1 [* g: ]; i6 A& M$ m z4 结束语
0 f6 y! l9 F) a. w/ ~. \1 f产生主换热器热端温差偏大的原因非常简单,4 ~* c/ \" ~1 @! k1 Q5 X
然而却有很多新用户的空分设备普遍存在这种情况。
% N2 ^$ d# j4 R( u/ M大家要对此引起注意, 精心调整空分设备运行工况,
0 @! b- h3 d; E2 r) B最大限度地降低整套空分设备的运行成本。¬ |
/1 
3100
1
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡