淺析空冷器節(jié)能改造方案

付秀昀

哈爾濱空調(diào)股份有限公司 黑龍江 哈爾濱150000

前言

隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展壯大，對(duì)冷卻技術(shù)的要求越來(lái)越高，空冷器的開(kāi)發(fā)研究者越來(lái)越多。在化工和煉油企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)中，其工藝要求把介質(zhì)加熱后再冷卻；空冷器就是利用空氣來(lái)冷卻熱介質(zhì)。在冷卻熱介質(zhì)的過(guò)程中，傳統(tǒng)空冷器采用軋制或者繞制的翅片管作為換熱元件，換熱管內(nèi)走熱介質(zhì)，管外走空氣；這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是換熱管加工復(fù)雜，不能分體，全靠管箱上的絲堵密封，造成運(yùn)行過(guò)程中泄漏點(diǎn)很多，一旦絲堵刮絲后將無(wú)法復(fù)原，給維修帶來(lái)不便，無(wú)法單獨(dú)更換換熱管，且其體積龐人，耗材成本高，換熱效率低。

1 空冷器簡(jiǎn)介

空冷器由于其冷卻介質(zhì)的特點(diǎn)，使其成為當(dāng)今節(jié)約水資源、保護(hù)自然環(huán)境少受破壞的重要手段。近年來(lái)，空冷器在發(fā)電行業(yè)、化工行業(yè)、冶煉行業(yè)都得到了廣泛的使用?？绽淦魇怯晒苁?、百葉窗、構(gòu)架、風(fēng)箱、風(fēng)機(jī)以及梯子、平臺(tái)等附件構(gòu)成。其中，管束是由管箱、翅片管、換熱管、支架梁等構(gòu)成。

2 空冷器的工藝設(shè)計(jì)

2.1 管束的工藝設(shè)計(jì) 空冷器的管束在工藝設(shè)計(jì)上要符合以下要求：①為可整體安裝與拆卸，以益于后期的保養(yǎng)及維護(hù)，管束要設(shè)計(jì)成獨(dú)立的結(jié)構(gòu)；②要設(shè)計(jì)有預(yù)防翅片管束熱脹的對(duì)策；③管束在構(gòu)架上的橫向位置，要么保證兩邊各有六毫米的移動(dòng)量，要么保證其中一邊有十二毫米的移動(dòng)量；④位于最下面一排的翅片管束，要設(shè)計(jì)有支持梁，并且要與管束側(cè)量相固定；⑤單管程管束的翅片管束要設(shè)計(jì)成向出口方向傾斜，多管程的不需設(shè)計(jì)傾斜；管束中導(dǎo)致空氣旁流的大于十毫米的間隙，要設(shè)計(jì)有擋風(fēng)件，并要固定。

2.2 風(fēng)機(jī)的工藝設(shè)計(jì) 由于風(fēng)機(jī)在空冷器傳導(dǎo)熱量中起著重要的作用，因此，風(fēng)機(jī)性能的好壞決定著空冷器性能的好壞。空冷器實(shí)際工作中是需大風(fēng)量、低壓力，所以在風(fēng)機(jī)的選擇上一般使用低壓軸流風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)包絡(luò)葉輪、傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、風(fēng)圈、防護(hù)網(wǎng)和支架等。自動(dòng)調(diào)角風(fēng)機(jī)還有一套復(fù)雜的自調(diào)裝置。

3 中國(guó)空冷器行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)狀況

空氣冷卻器制造業(yè)民營(yíng)資本參與度高，競(jìng)爭(zhēng)激烈。下游大型石油石化企業(yè)在選擇設(shè)備供應(yīng)商時(shí)一般采用招標(biāo)方式，對(duì)投標(biāo)人進(jìn)行資格審查。在投標(biāo)階段，每個(gè)制造商面對(duì)其他制造商直接競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于新進(jìn)入者來(lái)說(shuō)，空氣冷卻器制造業(yè)的進(jìn)入存在一定的障礙，這主要體現(xiàn)在空氣冷卻器的特殊屬性上，其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)必須經(jīng)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)；同時(shí)，空氣冷卻器具有較高的安全要求，石油石化企業(yè)對(duì)參與設(shè)備招標(biāo)的生產(chǎn)企業(yè)有更嚴(yán)格的資格審查。沒(méi)有一定的資質(zhì)、業(yè)績(jī)和信用積累，行業(yè)新進(jìn)入者就難以進(jìn)入石化公司的供應(yīng)體系。從產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的角度看，由于我國(guó)大多數(shù)空氣冷卻器制造企業(yè)的產(chǎn)品比較單一，同類(lèi)產(chǎn)品比較單一，而且大多是低端產(chǎn)品，因此只有幾家能夠生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的公司。因此，我國(guó)低端空冷器產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，技術(shù)水平高、生產(chǎn)工藝先進(jìn)、產(chǎn)品種類(lèi)齊全的廠家數(shù)量相對(duì)較少。

4 空冷器研究意義

4.1 滿(mǎn)足不同使用條件 近幾年來(lái)我國(guó)大型直接空冷機(jī)組得到了廣泛的應(yīng)用，但由于技術(shù)還不夠成熟，經(jīng)驗(yàn)還不夠豐富，使機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中還存在許多問(wèn)題。突出表現(xiàn)為：空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性、散熱面臟污及環(huán)境風(fēng)等因素導(dǎo)致機(jī)組的運(yùn)行背壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)特性，使機(jī)組夏季運(yùn)行背壓過(guò)高，存在較長(zhǎng)的限負(fù)荷運(yùn)行；機(jī)組冬季運(yùn)行調(diào)整背壓偏高，機(jī)組習(xí)慣性運(yùn)行方式與可實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工況存在著較大的差距。這些問(wèn)題的存在影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的同時(shí)，也影響到機(jī)組設(shè)計(jì)水平的提高。由于空冷器是目前石油、化工行業(yè)輕烙煉化裝置最常用的冷卻設(shè)備，它具有諸多優(yōu)點(diǎn)而被用于各種介質(zhì)的熱交換(氣與氣、氣與液、液與液)以及有相變的冷凝和蒸發(fā)。正因?yàn)槿绱?，各種空冷器的設(shè)計(jì)、分析研究才得以廣泛的開(kāi)展。

4.2 經(jīng)濟(jì)方面 空冷器的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，它涉及到設(shè)備的投資成本、運(yùn)行狀態(tài)及性能狀況。一個(gè)好的空冷器設(shè)計(jì)應(yīng)能做到投資省、運(yùn)行費(fèi)用低和換熱效果好。長(zhǎng)期以來(lái)人們?yōu)榇烁冻隽舜罅康呐Γ踩〉昧讼鄳?yīng)的效果，但仍然離前面提出的要求相差甚遠(yuǎn)。許多空冷器存在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的缺陷，導(dǎo)致其散熱能力大大降低，容易造成腐蝕、結(jié)垢現(xiàn)象，縮短了設(shè)備的使用壽命。相關(guān)處理裝置所使用的濕式空冷器就因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理性，設(shè)備使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壽命，同時(shí)投入了大量資金用于維護(hù)，造成了資源的浪費(fèi)。針對(duì)目前冷卻設(shè)備的空冷器工作現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)空冷器散熱計(jì)算軟件對(duì)其散熱能力進(jìn)行分析，研究目前問(wèn)題存在的根源、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行空冷器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出能夠降低維護(hù)成本、節(jié)水、消除安全隱患和提高設(shè)備使用壽命的優(yōu)化方案。

4.3 環(huán)境方面 隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，大容量高參數(shù)的火電機(jī)組不斷增加。這些機(jī)組在燃用大量煤炭的同時(shí)，同時(shí)也耗用了大量的水資源。電力工業(yè)的發(fā)展速度、建設(shè)規(guī)模、規(guī)劃布局本應(yīng)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相適應(yīng)，但由于受到煤和水資源的制約而不能合理的相適應(yīng)。我國(guó)的煤產(chǎn)地主要集中在北方，而北方又是缺水地區(qū)。水資源的匱乏已成為制約我國(guó)北方地區(qū)電力建設(shè)的一大瓶頸，采用空冷機(jī)組是解決水資源問(wèn)題的有效措施之一。所以，現(xiàn)階段從能源和水的合理利用的角度出發(fā)，大力發(fā)展空冷機(jī)組是一個(gè)方向。

5 節(jié)能優(yōu)化改造途徑

采用純干式空冷器進(jìn)行優(yōu)化，取消噴淋水的使用，對(duì)結(jié)果進(jìn)行校核，檢驗(yàn)是能否滿(mǎn)足散熱能力。采用濕式翅片式空冷器進(jìn)行優(yōu)化，增大散熱管的傳熱面積，達(dá)到減少?lài)娏芩哪康?，?duì)結(jié)果進(jìn)行校核，檢驗(yàn)是能否滿(mǎn)足散熱能力。設(shè)計(jì)新型干濕聯(lián)合聯(lián)合式空冷器進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)結(jié)果進(jìn)行校核，檢驗(yàn)是能否滿(mǎn)足散熱能力。在原廠設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，調(diào)整干濕部分比例，構(gòu)成干濕聯(lián)合聯(lián)合式空冷器進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)結(jié)果進(jìn)行校核，檢驗(yàn)是能否滿(mǎn)足散熱能力。

6 結(jié)語(yǔ)

電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，它不僅是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略大問(wèn)題，而且與人們的日常生活、社會(huì)穩(wěn)定密切相關(guān)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力的需求增長(zhǎng)迅猛，各種大容量、高參數(shù)、自動(dòng)化程度高的大型發(fā)電機(jī)組不斷投產(chǎn)使用，它們提高了電能生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)成本、節(jié)約了能源和勞動(dòng)力，已經(jīng)成為我國(guó)電力生產(chǎn)的主力軍，為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。