主换热器热端温差过大的原因和处理

# `* W; E/ u; y: E( O: E. W0 Y7 L1 　主换热器热端温差偏大现象
* q; I* L1 M' u" f7 e1 P' r某6500m3 / h 空分设备采用分子筛吸附净化、
; q% D, i/ g" l$ h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
, e% d% f  @4 p8 h9 t. ]* j和1 台污氮换热器组成, 其流程如图1 所示。
( `. l! U- f8 P2 C, c- L0 q热端温差可利用正流空气阀V1、V2 和V3 来
0 O: H9 E9 O) |8 s$ t8 n进行调节。增压空气出主换热器只有1 个抽口, 进
! k! R# R2 M1 Z  V膨胀机的空气温度由3 台主换热器中抽空气的混合
8 O% h$ B. `* ?: G/ w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。
此种增压空气只有1 个抽口、不带中抽温度调
+ x: F$ |& i0 j: D节的主换热器, 因对设计要求较高, 尽管国外采用
  i* o4 M; E6 `# v& U/ a; S7 B, j- K较多, 而国内较少采用。从换热角度考虑, 取消增
3 B# f3 w* Z/ ?+ m压空气下抽口后, 只要抽口位置设计合理, 可以满
1 ~9 R$ \/ o8 e3 o9 @) ?0 `足6500m3 / h 空分设备的启动和正常运行, 且可适
当提高增压通道下部的利用率, 有利于换热。但这
, I, n" J1 }( H7 {. t9 j! ~, M种主换热器不适宜用在较小规模和对液体产品需求
! N$ }; t8 \, d4 L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。
# A5 z3 i% t4 G' D- i: S# `笔者公司也只设计了两种规格的此类主换热
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。
! e' U8 I; P; S! o) _. O6500m3 / 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 ℃
" U! W: G) N9 B～5 ℃, 而其设计值为3 ℃。
% t' A6 T1 ~* D·55 ·
图1 　6500m3 / h 空分设备流程简图
8 p% \$ i+ [) v+ ]# l: v2 　原因分析
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
: ~- a  m3 A2 a4 D% u4 L器中间抽口位置设计不合理。之前采用的主换热器
: X6 z: u7 ]! {4 f增压空气抽口都有上、下两个, 进膨胀机温度可根
  ?" j* [% F9 z* @2 s! K& w据需要在一定范围内调节, 还从未采用过这种不带
温度调节的主换热器。
8 b3 B8 f/ h) \+ A' X3 T" 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
7 H  b7 \7 w% P7 W足够的余量, 但与以前同规格主换热器相比偏小。
(3) 操作时工艺参数调节不当。
5 C- b7 l2 G! e) C; a# \根据现场实际操作记录: 增压空气进主换热器
! T$ H, L5 G+ T温度比正流空气进主换热器温度低718 ℃。因此主
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
( t* T# q% f- L+ ~7 \主换热器热端发生温度交叉, 使热端温差变大。需
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
/ [4 l4 z2 C1 q) W气和正流气(含正流空气和正流增压空气) 的平均
温差。实际的热端温差应比所反映的414 ℃～5 ℃
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
/ s3 u4 w  k: Q, H* r3 Y, u1 N( {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
! t9 B9 J/ q& |$ t, X9 G6 y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
增压空气所占比例越大, 增压空气和正流空气温差
越大, 对主换热器热端温差的影响也就越大。
3 　解决方法及效果
. l, ?, b' h% S) ]9 {+ G对空气预冷系统工况进行优化调整, 通过调节
  N" ~# A% M$ J- W" @* ]/ k) t阀V10、V11、V12、V13、V14 和V15 , 减小去增
) P- U  ?( y; K  r/ K. [2 Y$ h* M5 q/ |压机后冷却器的冷冻水流量, 增大去空冷塔的冷冻
+ K0 U  K  c; R' a水流量, 适当调节冷冻水回水冷塔流量, 保证冷水
8 v0 Q) ]4 S+ q& S/ @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
; f. B; P& i0 H' i趋于一致, 避免主换热器热端的温度交叉, 使换热
面积得到充分利用, 从而有效缩小主换热器的热端
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
2 U, M) K0 [" a& H. `分传热面积失去传热作用。调整后主换热器热端温
. _2 S: G/ S  B, u差缩小至3 ℃以内。
: V8 c! J6 k1 a2 {8 G. {+ G9 H4 　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 I  [# o; u) i最大限度地降低整套空分设备的运行成本。¬
2 z' I# Q* z% ^8 M5 Z4 G9 m! a: o·56 ·

很好啊，，，，，，，，，，，，，，，，，

写的不错，学习

支持支持！！！！！

                                                            

学习{:soso_e179:}

不错支持，顶

写的不错，学习