主换热器热端温差过大的原因和处理

流云天下

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0 h7 W6 S3 b+ O0 }1 　主换热器热端温差偏大现象
) T& F+ H; J+ o/ X某6500m3 / h 空分设备采用分子筛吸附净化、
增压透平膨胀机及全精馏无氢制氩外压缩流程, 主
换热器为分体式, 有1 台氧换热器、1 台氮换热器
) }$ x8 b, m7 K9 q和1 台污氮换热器组成, 其流程如图1 所示。
' L0 I$ r9 T2 m: J: C8 U+ ~热端温差可利用正流空气阀V1、V2 和V3 来
9 w( _4 o! Q7 q( E' X5 l$ l/ R进行调节。增压空气出主换热器只有1 个抽口, 进
膨胀机的空气温度由3 台主换热器中抽空气的混合
9 v8 ~; q! K$ g+ g温度决定, 各换热器的增压空气量不设调节手段。
因只有1 个抽口, 进膨胀机空气温度亦无法调节。
" [: X0 U$ y- W* M! [& w0 E此种增压空气只有1 个抽口、不带中抽温度调
节的主换热器, 因对设计要求较高, 尽管国外采用
较多, 而国内较少采用。从换热角度考虑, 取消增
压空气下抽口后, 只要抽口位置设计合理, 可以满
3 h8 @/ o4 m6 s' |# r足6500m3 / h 空分设备的启动和正常运行, 且可适
$ O1 Y% u/ {" [% ]0 W9 C当提高增压通道下部的利用率, 有利于换热。但这
4 b; L, a9 n. W& D( [# c: y种主换热器不适宜用在较小规模和对液体产品需求
变化较大的空分设备。从操作和调节方面考虑, 增
压空气还是采取两抽口为宜。
' n# Z" W, h1 P9 E8 x0 y, x笔者公司也只设计了两种规格的此类主换热
# g2 _1 b! ~. S1 [* _器, 一种用在了2 套6500m3 / h 空分设备上, 另一
种用在了1 套6000m3 / h 空分设备上, 实际运行亦
都达到了设计要求。但后来设计制造的所有空分设
备都采用了增压空气两抽口设计。
3 g# i" Z0 n* r% Q6500m3 / h 空分设备开车运行后, 主换热器热
端温差一直偏大。返流气和正流空气温差达414 ℃
～5 ℃, 而其设计值为3 ℃。
3 `4 u. F* ]/ }4 Y3 Q5 \·55 ·
! ]) V' n9 K4 W* y* U图1 　6500m3 / h 空分设备流程简图
2 　原因分析
- A7 ], J) j1 [0 R造成主换热器温差偏大的原因可能有3 个:
(1) 没有膨胀机进口空气温度调节, 且主换热
: U7 Q; K) M) i0 P5 M7 O器中间抽口位置设计不合理。之前采用的主换热器
增压空气抽口都有上、下两个, 进膨胀机温度可根
+ D: }; U- R% l0 ^+ @据需要在一定范围内调节, 还从未采用过这种不带
: N( k1 W5 y" @温度调节的主换热器。
( B% e; V$ G7 E2 P3 K4 P(2) 换热器设计余量不足。因为通过计算发
现, 以前主换热器所留设计余量普遍偏大, 故此主
换热器设计时作了适当的减小, 尽管理论上亦留了
足够的余量, 但与以前同规格主换热器相比偏小。
* R7 A1 e: O2 x# l4 F3 c(3) 操作时工艺参数调节不当。
根据现场实际操作记录: 增压空气进主换热器
/ C$ v' ?+ T7 g: R5 A& Q温度比正流空气进主换热器温度低718 ℃。因此主
- z4 b" M. ^/ m换热器热端温差偏大的原因非常明确: 由于操作人
员主观认为只要是热流体, 其进主换热器的温度就
越低越好, 未对空气预冷系统进行优化调整, 导致
" {6 F, i1 c. D主换热器热端发生温度交叉, 使热端温差变大。需
$ }4 M% Y" R9 K, A要指出的是, 此时反映的热端温差也不是真正意义
上的热端温差, 真正意义上的热端温差指的是返流
! G( y9 S8 ^* r2 y: t气和正流气(含正流空气和正流增压空气) 的平均
9 O0 n3 y2 S6 D# }# e温差。实际的热端温差应比所反映的414 ℃～5 ℃
5 a' I' }+ S# i. c& t# {1 f略小一些。
产生这些现象的原因很简单, 在主换热器热端
的某一断面, 返流气的温度和增压空气的温度相
等, 而过了这一断面, 返流气不再被增压空气加
热, 反而被其冷却。这样返流气一方面受到比它温
度高的正流空气的加热, 另一方面又受到比它温度
低的正流增压空气的冷却, 换热面积得不到充分利
用, 造成热端温差加大, 增加了不可逆损失。此时
  e1 f8 b# ]' C- O/ T; V/ |增压空气所占比例越大, 增压空气和正流空气温差
  h6 [; j/ c0 x# w越大, 对主换热器热端温差的影响也就越大。
4 \) a2 w" |7 g2 U3 　解决方法及效果
+ `4 h8 W  f, N) n+ U3 n8 _对空气预冷系统工况进行优化调整, 通过调节
阀V10、V11、V12、V13、V14 和V15 , 减小去增
* l' r' ^( `' s/ _+ X压机后冷却器的冷冻水流量, 增大去空冷塔的冷冻
* Q8 ?) q; v2 L( Q" J6 B* T水流量, 适当调节冷冻水回水冷塔流量, 保证冷水
  v$ ?. c' T7 B+ v. C! Y& |7 t; J机组在设计工况下运转。从而使正流空气进主换热
器温度降低, 增压空气进主换热器温度升高, 两者
& b! V3 {/ E+ M' k3 {) A+ C趋于一致, 避免主换热器热端的温度交叉, 使换热
$ U0 c4 S3 V/ U8 R# r4 A面积得到充分利用, 从而有效缩小主换热器的热端
7 @( X# C4 Y7 y. g3 N3 {温差。但应控制增压空气进主换热器温度不能低于
正流空气的进口温度, 否则将产生温度交叉, 使部
; T1 b8 x: t  g$ N- l5 b& a分传热面积失去传热作用。调整后主换热器热端温
6 S6 V5 _1 b9 F( j# O4 [$ G6 G差缩小至3 ℃以内。
# y9 b. o9 W) q7 J5 B4 　结束语
产生主换热器热端温差偏大的原因非常简单,
然而却有很多新用户的空分设备普遍存在这种情况。
大家要对此引起注意, 精心调整空分设备运行工况,
! ^1 f8 \, \* r5 {1 ~最大限度地降低整套空分设备的运行成本。¬
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流云天下

很好啊，，，，，，，，，，，，，，，，，

雨诺

写的不错，学习

szqianlixin

支持支持！！！！！

燃烧的胸毛彡

                                                            

米小赵

学习{:soso_e179:}

满城回忆

不错支持，顶

851465038

写的不错，学习