浅析空冷器节能改造方案

付秀昀

哈尔滨空调股份有限公司 黑龙江 哈尔滨150000

前言

随着化工行业的不断发展壮大，对冷却技术的要求越来越高，空冷器的开发研究者越来越多。在化工和炼油企业的生产作业中，其工艺要求把介质加热后再冷却；空冷器就是利用空气来冷却热介质。在冷却热介质的过程中，传统空冷器采用轧制或者绕制的翅片管作为换热元件，换热管内走热介质，管外走空气；这种结构的缺点是换热管加工复杂，不能分体，全靠管箱上的丝堵密封，造成运行过程中泄漏点很多，一旦丝堵刮丝后将无法复原，给维修带来不便，无法单独更换换热管，且其体积庞人，耗材成本高，换热效率低。

1 空冷器简介

空冷器由于其冷却介质的特点，使其成为当今节约水资源、保护自然环境少受破坏的重要手段。近年来，空冷器在发电行业、化工行业、冶炼行业都得到了广泛的使用。空冷器是由管束、百叶窗、构架、风箱、风机以及梯子、平台等附件构成。其中，管束是由管箱、翅片管、换热管、支架梁等构成。

2 空冷器的工艺设计

2.1 管束的工艺设计 空冷器的管束在工艺设计上要符合以下要求：①为可整体安装与拆卸，以益于后期的保养及维护，管束要设计成独立的结构；②要设计有预防翅片管束热胀的对策；③管束在构架上的横向位置，要么保证两边各有六毫米的移动量，要么保证其中一边有十二毫米的移动量；④位于最下面一排的翅片管束，要设计有支持梁，并且要与管束侧量相固定；⑤单管程管束的翅片管束要设计成向出口方向倾斜，多管程的不需设计倾斜；管束中导致空气旁流的大于十毫米的间隙，要设计有挡风件，并要固定。

2.2 风机的工艺设计 由于风机在空冷器传导热量中起着重要的作用，因此，风机性能的好坏决定着空冷器性能的好坏。空冷器实际工作中是需大风量、低压力，所以在风机的选择上一般使用低压轴流风机，轴流风机的结构包络叶轮、传动装置、驱动装置、风圈、防护网和支架等。自动调角风机还有一套复杂的自调装置。

3 中国空冷器行业市场运营状况

空气冷却器制造业民营资本参与度高，竞争激烈。下游大型石油石化企业在选择设备供应商时一般采用招标方式，对投标人进行资格审查。在投标阶段，每个制造商面对其他制造商直接竞争。对于新进入者来说，空气冷却器制造业的进入存在一定的障碍，这主要体现在空气冷却器的特殊属性上，其设计和生产必须经有关部门批准；同时，空气冷却器具有较高的安全要求，石油石化企业对参与设备招标的生产企业有更严格的资格审查。没有一定的资质、业绩和信用积累，行业新进入者就难以进入石化公司的供应体系。从产品竞争的角度看，由于我国大多数空气冷却器制造企业的产品比较单一，同类产品比较单一，而且大多是低端产品，因此只有几家能够生产高科技产品的公司。因此，我国低端空冷器产品竞争更加激烈，技术水平高、生产工艺先进、产品种类齐全的厂家数量相对较少。

4 空冷器研究意义

4.1 满足不同使用条件 近几年来我国大型直接空冷机组得到了广泛的应用，但由于技术还不够成熟，经验还不够丰富，使机组实际运行中还存在许多问题。突出表现为：空冷机组真空严密性、散热面脏污及环境风等因素导致机组的运行背压远远高于设计特性，使机组夏季运行背压过高，存在较长的限负荷运行；机组冬季运行调整背压偏高，机组习惯性运行方式与可实现的经济运行工况存在着较大的差距。这些问题的存在影响机组经济运行的同时，也影响到机组设计水平的提高。由于空冷器是目前石油、化工行业轻烙炼化装置最常用的冷却设备，它具有诸多优点而被用于各种介质的热交换(气与气、气与液、液与液)以及有相变的冷凝和蒸发。正因为如此，各种空冷器的设计、分析研究才得以广泛的开展。

4.2 经济方面 空冷器的设计是一项十分重要的工作，它涉及到设备的投资成本、运行状态及性能状况。一个好的空冷器设计应能做到投资省、运行费用低和换热效果好。长期以来人们为此付出了大量的努力，也取得了相应的效果，但仍然离前面提出的要求相差甚远。许多空冷器存在结构设计上的缺陷，导致其散热能力大大降低，容易造成腐蚀、结垢现象，缩短了设备的使用寿命。相关处理装置所使用的湿式空冷器就因为结构设计的不合理性，设备使用寿命远远低于设计寿命，同时投入了大量资金用于维护，造成了资源的浪费。针对目前冷却设备的空冷器工作现状，开发空冷器散热计算软件对其散热能力进行分析，研究目前问题存在的根源、开发设计软件进行空冷器的优化设计，提出能够降低维护成本、节水、消除安全隐患和提高设备使用寿命的优化方案。

4.3 环境方面 随着电力工业的迅速发展，大容量高参数的火电机组不断增加。这些机组在燃用大量煤炭的同时，同时也耗用了大量的水资源。电力工业的发展速度、建设规模、规划布局本应与国民经济的发展相适应，但由于受到煤和水资源的制约而不能合理的相适应。我国的煤产地主要集中在北方，而北方又是缺水地区。水资源的匮乏已成为制约我国北方地区电力建设的一大瓶颈，采用空冷机组是解决水资源问题的有效措施之一。所以，现阶段从能源和水的合理利用的角度出发，大力发展空冷机组是一个方向。

5 节能优化改造途径

采用纯干式空冷器进行优化，取消喷淋水的使用，对结果进行校核，检验是能否满足散热能力。采用湿式翅片式空冷器进行优化，增大散热管的传热面积，达到减少喷淋水的目的，对结果进行校核，检验是能否满足散热能力。设计新型干湿联合联合式空冷器进行优化，对结果进行校核，检验是能否满足散热能力。在原厂设备基础上进行改进设计，调整干湿部分比例，构成干湿联合联合式空冷器进行优化，对结果进行校核，检验是能否满足散热能力。

6 结语

电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。随着我国国民经济的快速发展，对电力的需求增长迅猛，各种大容量、高参数、自动化程度高的大型发电机组不断投产使用，它们提高了电能生产效率，降低了劳动成本、节约了能源和劳动力，已经成为我国电力生产的主力军，为我国国民经济的快速发展奠定了基础。