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
1 主换热器热端温差偏大现象
2 y- r0 x% q# X8 P0 s x1 m$ x某6500m3 / h 空分设备采用分子筛吸附净化、
/ {4 P8 N* S* Z1 i# }9 u& B! }增压透平膨胀机及全精馏无氢制氩外压缩流程, 主1 }) j* P" S7 Z
换热器为分体式, 有1 台氧换热器、1 台氮换热器, Q. s0 M2 }# i
和1 台污氮换热器组成, 其流程如图1 所示。
7 j0 d1 s, w) c! p0 `7 s热端温差可利用正流空气阀V1、V2 和V3 来
/ H, J7 N3 @+ w; a2 D进行调节。增压空气出主换热器只有1 个抽口, 进) s# x( r; [# k
膨胀机的空气温度由3 台主换热器中抽空气的混合
- T0 Z4 y8 G- u2 z5 E& [温度决定, 各换热器的增压空气量不设调节手段。2 D% a- m3 \$ h% V+ J# E5 G
因只有1 个抽口, 进膨胀机空气温度亦无法调节。* D/ c: p, \; L9 d
此种增压空气只有1 个抽口、不带中抽温度调- r; D. N6 V' ]6 Q
节的主换热器, 因对设计要求较高, 尽管国外采用1 R& q/ m0 s2 j+ G3 w: R7 [
较多, 而国内较少采用。从换热角度考虑, 取消增
, K1 Y8 X4 Z" o1 x/ n4 M1 U1 L压空气下抽口后, 只要抽口位置设计合理, 可以满2 l% w* o* B9 e& d) s
足6500m3 / h 空分设备的启动和正常运行, 且可适: _+ q# k0 M9 O2 d5 m4 `7 |" l4 A
当提高增压通道下部的利用率, 有利于换热。但这+ |- P9 H. Z* `# J
种主换热器不适宜用在较小规模和对液体产品需求
5 @7 v' x7 Z' z! C" Z' i变化较大的空分设备。从操作和调节方面考虑, 增" y3 S1 J/ s- Z1 _
压空气还是采取两抽口为宜。
3 Y6 _3 v8 q, {. V1 G6 r$ T笔者公司也只设计了两种规格的此类主换热2 m. S* P, V: [4 l
器, 一种用在了2 套6500m3 / h 空分设备上, 另一
* w1 c- y# y. g; H Q种用在了1 套6000m3 / h 空分设备上, 实际运行亦
( S0 _9 i6 r2 j0 D$ ]都达到了设计要求。但后来设计制造的所有空分设
: y0 D" g1 p u备都采用了增压空气两抽口设计。
* _+ M1 P' K# y; D, ~5 O9 F6500m3 / h 空分设备开车运行后, 主换热器热
+ Q/ z" m; Y5 @* B; A) q/ K+ ?( d9 [5 ]端温差一直偏大。返流气和正流空气温差达414 ℃
0 H; O4 p$ R" ^～5 ℃, 而其设计值为3 ℃。: R5 X" F6 L3 U( O- B5 s+ T
·55 ·
# I% }+ M; M! _1 `! `© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net8 J! K7 ~5 u- z$ s+ m
图1 6500m3 / h 空分设备流程简图
. A# m+ D8 k. V. r) @, }2 原因分析
1 E6 X% c! G" Z R造成主换热器温差偏大的原因可能有3 个:
: Y6 s3 R* @: K6 V; I1 K(1) 没有膨胀机进口空气温度调节, 且主换热4 I) @. P: e' y) l+ \- @' ^! L$ Z* [
器中间抽口位置设计不合理。之前采用的主换热器. c4 W9 b5 Z6 }7 P8 G
增压空气抽口都有上、下两个, 进膨胀机温度可根
u6 U0 L+ S4 y据需要在一定范围内调节, 还从未采用过这种不带
% E; Q9 P. }" ]温度调节的主换热器。/ h7 e; l0 c7 J, {7 h
(2) 换热器设计余量不足。因为通过计算发
( x- e& r/ _- u) q9 u现, 以前主换热器所留设计余量普遍偏大, 故此主
! b% @' `- I. G) R换热器设计时作了适当的减小, 尽管理论上亦留了
' a; W" N( W) k4 H# ]4 P0 A7 A足够的余量, 但与以前同规格主换热器相比偏小。
& @1 w) H9 R( E(3) 操作时工艺参数调节不当。
3 D5 d) ~; Z" C根据现场实际操作记录: 增压空气进主换热器
' o4 W) Y+ C9 r! Z温度比正流空气进主换热器温度低718 ℃。因此主
' \ k2 [" R% Q$ K换热器热端温差偏大的原因非常明确: 由于操作人 j" ?0 D1 m% R6 r
员主观认为只要是热流体, 其进主换热器的温度就
, W; F3 ?3 u! Y; r7 m9 Y+ r* B& n越低越好, 未对空气预冷系统进行优化调整, 导致
; J* u0 D! R) c, E8 E主换热器热端发生温度交叉, 使热端温差变大。需" I! f# T/ O7 H) z
要指出的是, 此时反映的热端温差也不是真正意义$ U' a Z" T7 N: R3 D- b! u, I
上的热端温差, 真正意义上的热端温差指的是返流
# r0 C; A7 v# s- g气和正流气(含正流空气和正流增压空气) 的平均
" _( `: q* h7 y* }% u. f温差。实际的热端温差应比所反映的414 ℃～5 ℃8 N: B9 E/ W" P: @' Q
略小一些。2 c x p5 { o
产生这些现象的原因很简单, 在主换热器热端3 J+ y! k& A* q3 I
的某一断面, 返流气的温度和增压空气的温度相; s" [/ _ Z* [6 ?( u$ x3 f- h0 i
等, 而过了这一断面, 返流气不再被增压空气加3 }& h% c1 i4 z& Y0 ~/ l
热, 反而被其冷却。这样返流气一方面受到比它温% j" @* }6 O* w- G0 u
度高的正流空气的加热, 另一方面又受到比它温度+ }7 a8 D0 l9 z1 Q. b! e; v8 |# H% f
低的正流增压空气的冷却, 换热面积得不到充分利
' G' Z$ _" E$ S- p% \用, 造成热端温差加大, 增加了不可逆损失。此时
3 u& }' ?- W' H0 i) F; Q: E( v增压空气所占比例越大, 增压空气和正流空气温差
' c. S# _% U% Q越大, 对主换热器热端温差的影响也就越大。 F; H( |* W: V
3 解决方法及效果
# g2 Q# e1 @# y对空气预冷系统工况进行优化调整, 通过调节( L9 N- p$ u* x O& g$ B
阀V10、V11、V12、V13、V14 和V15 , 减小去增
/ J+ j. q8 M5 T" R; J5 c压机后冷却器的冷冻水流量, 增大去空冷塔的冷冻
. j+ b' l6 a4 z+ q+ f W; C& Z水流量, 适当调节冷冻水回水冷塔流量, 保证冷水8 f+ C$ |& E/ M6 a, D- ^
机组在设计工况下运转。从而使正流空气进主换热
# Z9 g0 Y: O/ i3 \$ N: j" l3 I器温度降低, 增压空气进主换热器温度升高, 两者; k! B! d. U) L$ m
趋于一致, 避免主换热器热端的温度交叉, 使换热
% _$ r, H0 B9 S( j9 Z面积得到充分利用, 从而有效缩小主换热器的热端: D: a8 v- `: p8 ?7 ^0 P
温差。但应控制增压空气进主换热器温度不能低于
6 i+ S! [( k% W# s正流空气的进口温度, 否则将产生温度交叉, 使部
) D" a* J! K# A: ^分传热面积失去传热作用。调整后主换热器热端温
8 u+ h* {4 q9 y3 B8 Y0 m) j差缩小至3 ℃以内。
; w' K s6 l. x. w: ^4 结束语
# C/ r# O$ s7 u. i产生主换热器热端温差偏大的原因非常简单,: F. ?/ ] X+ o+ B. P5 s
然而却有很多新用户的空分设备普遍存在这种情况。: G$ O1 k3 ? o" B. r5 I. g" B
大家要对此引起注意, 精心调整空分设备运行工况,
[+ ], g0 L, d4 C: Z最大限度地降低整套空分设备的运行成本。¬
3 b0 m) ^# n' V5 [+ \1 S·56 ·; w/ i. _2 q7 G% F3 a
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http |
/1 
2324
0
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡