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波纹管换热器在联碱生产中的应用

时间:2015-12-24  来源:中国反应釜网  作者:[db:作者]  浏览次数:194

  表1制冷系统10天运行工况表(平均值)冰机入口氨冷凝器蒸发温度C气氨温度C压力MPa比容m3/kg气氨温度C压力江苏华昌化工股份有限公司联碱装置的制冷系统氨冷器原为列管式换热器,其中有6台冷凝面积为410m2/台,有4台冷凝面积为295m2/台。由于换热器水量分布不均,且水侧结垢严重,因此,进、出口水温温差仅为1-2.5*C.在2000年扩建至120kt/a后,10台氨冷凝器全开,夏季经常发生冰机压力超高、跳闸严重,影响了联碱生产的正常运行。因此,必须对氨冷凝器的进行改造。

  在传热效率、结构、节能、节水、污垢清洗和投入等各方面,对列管式、板式、波纹管换热器等三种类型换热器作了充分比较之后,决定选用波纹管卧式换热器。

  波纹管换热器的特点如下:由于换热采用波纹形状,管内外流道截面连续不断地突变,造成流体流动,始终处于高度湍流状态,难以形成层流底层,使得对流传热的主要热阻被有效地克服,管内外传热被同时强化,因而传热系数高。同时换热管壁很薄(0.8mm),极大地降低了管壁热阻,进一步强化了对流传热。

  对于气氨和水的换热,一方面因为湍流使得对流传热系数较低的管内传热得到加强,另一方面由于波纹管的曲率不断变化,使得管外壁冷凝液能够迅速形成液滴脱落,消除了膜状冷凝热阻,强化了管外氨气冷凝传热,使得总传热系数大大提高。

  有自然防垢,自然除垢特性流道内流体的高度湍流特性,使得循环水中的微粒难以沉积结垢,即使有少量垢生成,由于波纹管上存在管壳温差应力而产生的应变,这一应变,使得具有弹性特征的波纹管曲率发生微观变化,从而使附着其上的垢膜破裂而脱落。

  阻力降很小由于波纹管内外流体流动的层流底层极薄,使得流体流动的剪切力很小。

  承压能力强,安全系数高波纹管管壁厚度很薄(0.8mm),但承压能力很强,其爆破压力达成8MPa,而允许工作压力规定为4MPa,冰机氨冷器实际的工作压力为1.6MPa.因此安全系数很高,故可用于冰机氨冷器。波纹管的材质选用较耐氯根腐蚀的316L,这较好地解决了不锈钢设备在循环水使用中的腐蚀问题。

  2波纹管换热器的工艺设计2.1氨冷凝器热负荷的确定我公司联碱生产满负荷生产冰机开1大(LC25A440Z)、3小(LG20A200Z)共4台冰机,现通过计算,求得符合生产实际的氨循环量。表1是改造前后冰机氨冷凝器10天随机运行工况条件。

  2.2氨循环量的确定公司内螺杆冰机在工况下的吸气系数为0.817,大冰机的理论打气量为2160m3/h,小冰机的理论打气量为1086m3/h. =15808.95kg/h2.3制冷循环中各点焓值冰机出口:P3=1.46MPa由丁3=丁2父“3的)(1£-1)/1£计算出口温度丁3,取2.4冷量、压缩功及冷凝热负荷波纹管换热器用作氨冷凝器时应考虑其中有气相冷却和冷凝两换热过程,它比纯液相换热过程的传热系数小得多,一般在400-1000W/m2围内,我们以500W/m2,*C计。

  考虑到设备的制造、设备的布置及气量和水量的分配等因素,我们选用了2台直径为1400mm,换热面积为500m2的波纹管氨冷凝器。

  3.1性能指标计算结果如表2所示。

  表2改造前后氨冷凝器性能指标比较改造前后冷量增加228.6MJ/h,吨氯化铵需冷量按961.4MJ/t计,则增加的冷量可多产氯化铵1节水冷水用量:节电压缩功减少:波纹管换热器于2001年6月投入生产运行后,各项生产工艺指标达到设计要求。与原列管换热器相比,传热效果大大提高,系统操作压力下降0.09MPa,投量增加,年节水、电及多生产氯化铵价值总计为125.5万元。并保证了生产的满负荷安全运行的需要,综合效益明显,总之,波纹管换热器是化工生产中较好的一种节能设备。

  工学院,高级工程师,江苏华昌化工股份有限公司副总工程师。从事化肥和纯碱生产的技术管理和技术改造工作,主持完成多项技术改造和扩能项目。

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