TRZL系列蒸发式冷凝器技术总结

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1、TRZL系列蒸发式冷凝器技术总结纯碱工业TRZL系列蒸发式冷凝器技术总结张建伟.张志广.唐建业.董文林(1.石家庄天人化工设备集团有限公司,河北藁城052160;2.石家庄联碱化工有限责任公司,河北石家庄0502OO)摘要:简要介绍该公司通过对传统蒸发式冷凝器进行结构改进,提高产品品质,延长使用寿命,从而使该设备能达到节能降耗之目的.关键词:蒸发式冷凝器;换热;节能中图分类号:TK172文献标识码:A文章编号:10058370(2005)011004石家庄天人化工设备集团公司于2002年开始,为石家庄联碱化工有限责任公司,山西霍州化工集团,石家庄威远集团,云南红磷等10余家化工企业生产了多台T

2、RZL系列蒸发式冷凝器及相关配套设备.使用过程中运行效果良好,与采用列管式换热器相比,采用蒸发式冷凝器后循环水用量明显减少,耗电量大幅度降低,且设备重量轻,占地小,投资小,省掉了循环水流程.该技术在节能降耗方面具有优良性能,属国内领先水平.TRZL系列蒸发式冷凝器运行情况下(以在石家庄联碱化工有限责任公司每年8月份的运行情况为例):气氨进口状况为:温度9095,压力1.401.50MPa;液氨出口状况为:温度36.538,压力为1.351.45MPa;使用过程中从未出现超压现象,运行状况稳定,达到了设计效果.1技术特点天人化工设备集团公司在多年生产蒸发式冷凝器的基础上吸取国内外先进技术开发出T

3、RZL系列蒸发式冷凝器.1.1TRZL系列蒸发式冷凝器与其它形式冷凝设备相比具有较好性能1)传统冰机系统中的冷凝系统包括立式冷凝器,冷却水塔,冷却水泵,水池,地沟以及较长的冷却水管道系统,因此能耗高,系统复杂.采用蒸发式冷凝器,可简化冷却工艺流程,不再需冷却塔水池与其它设备.2)传统冰机系统的冷凝系统冷凝原理是靠水的显热来带走热量,所需的冷凝水量是相当大的,同时需要较高的能耗配置来完成大量冷凝水的循环.而蒸发式冷凝器的原理是利用水的蒸发潜热来带走热量,水的显热(4.187kJ/kg?K)和蒸发潜热(2334kJ/kg)的值相差557倍.同等换热量下,蒸发式冷凝器换热效果更好.二者相比较来说,采

4、用蒸发式冷凝器的系统用水循环水量要小得多,所以只需要很小的能耗配置就可以完成冷凝水的循环,达到节水,节电目的.3)立式冷凝器的冷凝效果受冷却水量和冷却水温的影响较大,在冷却水量及水温发生波动时必然引起冷凝压力的波动,从而影响压缩机和整个制冷系统的稳定运行,导致压缩机使用寿命减短.对于蒸发式冷凝器而言,是依靠蒸发潜热来换热冷却,冷却水的水量及水温改变对冷凝效果影响较小,并且它是一次性直接由水蒸气和水向环境空间强制排热,从而冷凝效果优于立式冷凝器,凉水塔组合;蒸发式冷凝器的运行工况稳定,能够有效延长压缩机的使用寿命.2005年第1期张建伟,等:TRZL系列蒸发式冷凝器技术总结ll1.2相对于同类产

5、品,TFIZL系列蒸发式冷凝器有如下的特点1)采用高效的不锈钢波纹管来做成换热盘管,这是在多年生产波纹管换热器基础上而作出的独有设计.作为换热元件,波纹管首先是换热效率高.流体在直管中流动时是分层的,在管壁处形成一层滞流层,影响管内流体与外部的热交换;而在波纹管中,由于其表面曲率较大,流体流动时受到强流的扰动,即使流速很低也能达到湍流状态,直接破坏了管内的滞留层,大大提高换热系数.而且,波纹管具有良好轴向伸缩性,污垢很难在其表面上形成和堆积,因而不会结垢.所以波纹管的换热效果至少可以比一般碳钢直管高23倍其次,波纹管的使用寿命长,波纹管采用的是不锈钢材质,有效地解决盘管的腐蚀问题,可大大延长使

6、用寿命.采用镀锌管多数是整体热镀锌,这就很难保证镀锌层能够均匀,另外由于盘管之间的空隙较小以及盘管支撑处与盘管的紧密结合,难免会出现死角,一旦使用过程中出现镀锌层破裂或从死角处发生点蚀,在电化学的作用下,会加快盘管的腐蚀,这也是好多厂家的产品在使用很短时间就出现盘管泄漏的主要原因.2)采用无填料技术.对于传统的蒸发式冷凝器凉水系统都是采用填料,到目前为止大多数采用的是PVC填料.采用填料虽然能够达到冷却效果,但是随之而来的问题是由于填料的厚度较小,并且长时间在高温的条件下容易老化,变形,碎裂,堵塞以及出现沟流,这必将影响换热效果,并造成空气阻力增大.所以,开发出了无填料的雾化凉水装置系统,将循

7、环水利用低压雾化装置喷成滴状,众所周知,在同等体积的情况下球形的表面积是最大的,这样可以使空气与水充分地接触,实现凉水的目的.这一技术在不影响凉水效果的情况下,彻底地解决了采用填料带来的老化,碎裂,堵塞和沟流问题.从而达到长期稳定运行,大大减少了维修工作量.3)合理的进风形式.传统的蒸发式冷凝器采用上,下进风,换热盘管裸露于空气中,在化肥,纯碱等行业中,生产区的空气条件相当恶劣,会含有较多的酸性或碱性气体和漂浮粒子,这些杂质在蒸发式冷凝器使用过程中将会伴随进风直接冲击换热盘管,对盘管产生较大的腐蚀.所以我们采用了四面进风的形式,这可以使气体在接触盘管之前先经过冷却水的洗涤,消除大部分的杂质,避

8、免有害物质直接冲击换热盘管,从而有效地保护换热盘管.4)使用寿命长.TRZL系列蒸发式冷凝器的不锈钢材质换热盘管,无填料雾化凉水装置对空气进行有效洗涤,避免了有害物质直接冲击换热盘管,有效延长了蒸发式冷凝器的使用寿命,确保其使用寿命大于10年.5)在总结多年生产经验的基础上,将收水系统改为多维的玛丽组合型收水器,能够更好地降低水的飘逸率,更有效地将空气中夹带的水滴截留,使风机在一个较好的环境下工作.6)在箱体封装中我们采用铝塑板,这可以有效地解决酸碱性气体对普通碳钢材质腐蚀问题,而且外形美观,加工方便.TRZL系列蒸发式冷凝器一切从用户的实际情况出发,充分考虑使用过程中可能出现的各种不利因素,

9、在设计和制造环节对产品的使用安全和使用寿命作较为全面的考虑,从而消除各种不利因素可能造成的影响,确保设备性能更好,配置更合理,使用寿命比同类产品更长.2技术经济分析以石家庄联碱化工有限责任公司的立式冷凝器和蒸发式冷凝器两种设备的使用情况对比作以下经济效益分析.2.1立式冷凝器的使用情况1)与立式冷凝器配套的冰机技术参数(见表1)在实际生产中,一般开3台8AS17冰机与1台JZ3KA25冰机,其制冷量为693+110=317万keal/h,冰机总耗电量为:1903+450=】020kW?h表1与立式冷凝器配套的冰机技术参数2)立式冷凝器的技术参数(见表2)纯碱工业裹2立式冷凝器的技术参数3)与立

10、式冷凝器配套的循环水泵及风机的技术参数(见表3)裹3与立式冷凝叠鼠套的循环水泵及风机的技术参数4)对于立式冷凝器,我们分春,秋,冬季和夏季两个部分来进行计算春,秋,冬季(按8个月计算),立式冷凝器全开,开2台型号为12SH-9B的双吸离心泵,开1台凉水塔风机.循环水用量:835X2:1670m3/h用电量:水泵消耗电量为:132X2X80%=211.2kW?h凉水塔风机耗电量为:30x1=30kW.h总耗电量为:211.2+30=241.2kWh电费按均价0.28元/kW-?h计算:241.2kW?hX24h/dX30d/mX8m/a=1389312kW?h/a1389312x0.28=389

11、007.36元/a换热设备使用情况I300X3+450X3+700X1=2950I夏季,开3台离心泵,开2台凉水塔风机.循环水用量1835X2+792=2460m3/h用电量:离心泵用电量I(1322+110)80%=299.2kW?h凉水塔风机用电量:30X2=60kW?h夏季总用电量(夏季按4个月计算):(299.2+60)kW?hX24h/dX30d/mX4m=1034496kW?h立式冷凝器年耗电量为:1389312+1034496=2423808kW-?h立式冷凝器年耗电费为:2423808x0.28元=678666.24元换热设备使用情况:300X3+450X3+700X1=295

12、0m22.2蒸发式冷凝器的使用情况1)与蒸发式冷凝器配套的冰机技术参数(见表4)裹4与蒸发式冷凝叠配套的冰机技术参数2)蒸发式冷凝器技术参数(见表5)裹5蒸发式冷凝置的技术参数3)与蒸发式冷凝器配套的循环水泵及风机的参数(见表6)裹6与蒸发式冷凝叠配套的循环水泵及风机的参数4)对于蒸发式冷凝器来说,分春,秋,冬季和夏季两个部分来进行计算春,秋,冬季(按8个月计算),开2台蒸发式冷凝器,开1,2离心泵,凉水塔风机.循环水用量:100+100=200m3/h用电量:水泵消耗电量为:5.5X2=11kw?h2005年第1期张建伟,等:TRZL系列蒸发式冷凝器技术总结凉水塔风机耗电量为:5.52=11

13、kW?h总耗电量为11+11=22kW?h电费按均价0.28元/kW?h计算8个月总耗电量为:22kW.h24h/d30d/m8m/y=126720kW?h换热设备使用情况:3502=700m22)夏季(按4个月计算):开2台离心泵,开6台蒸发式冷凝器风机循环水用量:1002=200m3/h用电量:离心泵用电量:5.52=11kW?h风机用电量:5.56=33kW?h夏季总用电量:(33+11)kW?h24h/d30d/m4m=126720kW?h蒸发式冷凝器年耗电量为:126720+126720=253440kW?h蒸发式冷凝器年耗电费为:2534400.28元=70963.2元换热设备使用

14、情况:3502=700m23经济效益两种冰机冷凝器运行费用比较见表7.表7两种冰机冷凝器运行费用比较表联碱厂联碱车间原来用立式冷凝器进行换热(气氨冷凝所需移走热量为240万大卡/小时),虽然可以达到冷凝效果,但是,既不如蒸发式冷凝器节能,也不如蒸发式冷凝器节省一次性投资.下面以240万大卡/小时制冷量为基准进行比较:1)从用电量上比较蒸发式冷凝器比立式冷凝器每年节约电费:51.417.09=44.32万元2)从配套设施上比较蒸发式冷凝器比立式冷凝器的配套设施少;减少了凉水塔投资,节约了循环水系统配置,减少了设备的占地,比原有的冷排节约设备及土建投资约为160万元.3)蒸发式冷凝器的应用产生的综

15、合效益160+44.32=204.32万元4)使用蒸发式冷凝器后,在夏天高温季节,在同等生产负荷下,有以下优点:可以减少备用压缩机的开机时间,或不需增开备用压缩机;可以减少循环水系统的负荷,减少因为气温升高而必须增加的循环水泵和凉水塔风机的功率,减少了电耗;可以降低压缩机的冷凝压力,减少压缩机轴功率,减少电耗;达到稳定生产,增产降耗的效果.由上述的数据可以看出,TRZL系列蒸发式冷凝器比传统的立式冷凝器具有明显优势,投资省,节水,节电效果明显,性能可靠,效益高,如在联碱行业中推广,对联碱系统节能降耗将会起到显着成效.收稿日期120041012作者简介:张建伟(1968一),1989年毕业于河北机电学院,现任石家庄天人化工设备集团公司副总经理,高级工程师.主持研制开发的TRZL系列蒸发式冷凝器,由于节能效果明显,荣获中国纯碱工业协会2004年科技进步二等奖.