空冷器半湿式工艺改造的研究与应用

前言

空冷器是一种无污染，节能，节水的冷却设备。在用水日益紧张的今天，采用空气冷却技术代替水作为冷却介质得到了人们的广泛的重视。目前企业在用空冷器大多为鼓风干式空冷器，该型空冷器受气温的影响较大，特别在夏季气温高的情况下，空冷器冷凝效果差，不能满足生产装置的冷量需求，因此，通过对空冷器进行半湿式改造，提高空冷器的夏季冷凝效果，对于维持装置运转意义重大。

一、空冷器简介

常用的空冷器有干式空冷器和湿式空冷器。干式空冷器就是常规空冷器，它是以环境空气作为冷却介质，依靠翅片管扩展传热面积来强化管外传热，借空气横掠翅片管后的空气温升带走热量，达到冷却、冷凝管内热流体的目的。

湿式空冷器是借助于喷淋的或呈雾化状态的少量水在翅片表面蒸发而强化传热，具有传热系数大、冷却能力强的特点。它综合了空冷和水冷的优点，在气温低时，利用空气冷却；在气温较高时，用喷雾装置,向空冷器翅片管喷雾状水，依靠水在翅片管上的蒸发,强化传热，以达到降低油品出口温度的目的，使空冷器具有更大的适应性。

二、干式空冷器半湿式工艺改造思路

目前干式空冷器常用的加湿方法主要有：高压喷雾加湿，湿膜式加湿，超声波加湿，气水混合喷雾加湿等。每种加湿方法都有自己的特点和局限性。

1.高压喷雾加湿的优点是安全可靠节能，无需气源，缺点是水源压力较高，仅有40%～60%可有效利用。

2.湿膜式加湿优点是加湿效率较高，缺点是对空气洁净度要求较高，阻力较大。

3.超声波加湿优点是加湿效率高，缺点是需要水槽，单片加湿量小。

4.气水混合喷雾加湿等优点是加湿效率高，可达90%以上，每个喷嘴的加湿量可调，能有

效利用水资源，缺点是需要气源，而且价格偏高。

通过对比干式空冷器和湿式空冷器，综合以上每种加湿方法的优缺点，从改造成本以及效果考虑，选择高压喷雾加湿，在现有的干式空冷器上加装雾化喷嘴，将现有的干式空冷器改为增湿型半湿式空冷器。

三、雾化喷嘴的选择

雾化喷嘴是一种能够将液体雾化喷出，使雾珠均匀悬浮于空气中的一种装置，通过冷水降温和水蒸发吸热提高空冷器的冷却效果。雾化喷嘴有精细雾化喷嘴和空气雾化喷嘴两种，精细雾化喷嘴不需要空气辅助，系统装置简单；喷出雾点细微，雾化充分，节能节水，成本低，效果好，喷头不堵塞不漏水。选用SPJ系列精细雾化喷嘴。

四、雾化喷嘴应用试验

购置少量SPJ系列雾化喷嘴，并对雾化喷嘴在空冷器上的应用进行试验。不同压力下，雾化喷嘴形成的水雾面积和高度如下表所示：

表2：不同压力下雾化喷嘴形成的水雾直径和高度

空冷器叶片与管束底部距离约为1米，综合考虑雾化喷嘴的冷却效果与安装操作性，雾化喷嘴进口压力选为0.5Mpa。

五、应用效果分析

2013年此项空冷器半湿式改造技术在中原油田某石化厂进行推广，该厂精馏塔通过空冷器冷却塔顶物料，通过对比安装雾化喷嘴前后精馏塔塔顶压力与塔顶冷凝温度，可验证空冷器的冷却效果，2013年8月份与2012年8月份，精馏塔参数情况：

表3：某精馏塔同期参数对比

通过对比可发现，安装雾化喷嘴后，塔顶的压力和塔顶冷凝温度均有明显降低，说明了空冷器的冷却效果得到了加强。

六、结论与认识

通过对空冷器空气侧进行高压喷雾加湿的方法对干式空冷器进行半湿式改造。雾化水在空气中蒸发吸热，使空冷器进口处的空气温度降低；同时，少量雾化水打在空冷器翅片表面上蒸发吸热，大大提高空冷器整体的冷却效果，满足了夏季高温时期装置稳定运行的需求。