HJP型冷却技术及其在化工行业中的应用.pdf

第 3 6卷第 1 1 期 2 0 0 7年 1 1月 化工技术与开发 Te c h n o l o g y & De v e l o p me n t o f C h e mi c a l I n d u s t r y Vlo 】 3 6 No 1 1 No v 2 0 0 7 H J P型冷却技术及其在化工行业 中的应用 赵 川 圭 ( 上海绿华环保技术有限公司， 上海2 0 1 1 0 0 ) 摘要： 介绍了H P 型冷却技术的冷却机理及在化工行业中的应用 ， 同时提出了在化肥行业中的应用前景。 关键词： 蒸发冷却 ； 原理； 应用； 效果 中图分类号： T Q 0 5 1 6 文献标识码： A 文章编号： 1 6 7 1 9 9 0 5 ( 2 0 o 7 ) 1 1 0 0 4 2 0 3 化工、 冶金行业中产生的高温水种类繁多， 如何 从环保和节能角度正确选择降温冷却设备是众所关 注的问题。H 3 P型冷却技术先期发表于美国 P R C公司的专利汇总报告上 1， 应用在美 国国内及西 班牙等热电厂的冷却工艺上。我国引进后， 应用于 工业高温循环水， 取得了很好的效果。本文介绍了 H 3 P 型冷却技术的冷却机理， 并列举在化工行业中 的应用范例以及降温效果， 以供同行参考。 1 冷却 方式 液态流体的冷却方式分 2大类 ： 传热冷却与蒸 发冷却； 传热冷却又分为直接冷却与间隔冷却 2 种。 1 1 传热冷却 1 1 1 直接冷却 直接冷却分为薄膜冷却和喷雾冷却。薄膜冷却 装置有填料塔， 它利用填料来增大传热界面， 同时采 用机械强制通风措施增加空气的相对流速而获得一 定的换热量。喷雾冷却是利用喷嘴将水喷成较细的 颗粒来获得较大的传热界面， 再通过机械强制通风 来提高冷却效果。大量的统计资料显示， 填料塔的 降温差一般小于 5， 改进型填料塔及一般的喷雾 冷却塔的降温差也只能在 1 0 1 2。 1 1 2 间隔冷却 间隔冷却是靠被冷却液体与冷却介质之间的一 层热的良好导体壁的传热作用实现冷却， 它一般只 用于有毒、 有污染释放等液体和有特殊要求的场合 ， 如管式散热器及汽车的水箱散热器等。 1 2 蒸发冷却 蒸发冷却是依靠液体本身的蒸发( 汽化) 过程来 进行的降温冷却( 称为相变冷却) 。水的汽化潜热为 2 2 3 2 k J k g ， 也就是说如果让 1 0 ( 水的温度达到 沸点 1 0 0时) 的水汽化， 理论上它的降温差可高达 5 0以上 。常见的蒸发冷却装置有水冷柴油机 ， 它 就是通过沸腾的水来散去热源的热量。但利用低于 沸点的水实施汽化来降温的应用实例尚属少见， 主 要原因在于难以获得高的汽化比而达到高温差的降 温效果 。 2 H J P型喷雾冷却技术 利用 H J P型冷却技术所开发的 H J P型喷雾冷 却装置是一种新型的降温设备， 它采用以蒸发冷却 为主( 高温差的冷却) ， 并和喷雾冷却相结合的冷却 方式 ， 是 2 种冷却效果的叠加。整个装置无填料， 无 风机， 无机械运动件， 其降温幅度大， 功效高， 可将高 温水( 4 0 1 0 0) 一次降到接近室温。 H J P型喷雾冷却的原理是利用从喷头喷孔喷出 的高速旋转水流， 在喷孔外的汽化室里形成真空， 迫 使一部分水汽化， 并从其余的水中获取热量补偿其 汽化潜热， 即它是利用相变的原理来将高温水进行 大幅度的降温。同时， 当水喷到喷雾塔内的空间时， 又与空气进行热交换形成第 2 次小幅度的降温。该 装置的降温差即由上述 2 部分的降温差组成。 通过喷孔汽化室所汽化的水占总水量的比例， 主要取决于喷头结构的特殊设计与进人喷头前水的 温度。 作者简介： 赵川圭( 1 9 4 3 ) ， 男 ， 副研究员， 1 9 6 6 年毕业于江苏大学动力系内燃机专业 ， 原任江苏大学环境工程研究所副所长， 现任上海绿华环保技术有限公司经理， 手机： 1 3 9 0 1 6 0 7 3 9 6 ， 传真： 0 2 1 5 4 1 7 6 2 1 2 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 5 0 8 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 1 期 赵川圭： I- L I P型冷却技术及其在化工行业中的应用4 3 注 ： 测定 日期为 2 0 0 4 0 6 1 2 4 在化肥行业中的应用前景 氮肥厂工艺废水的特点是水量大， 温度高， 氨氮 与悬浮物含量高。实现“ 闭路循环” 及工艺废水“ 零 排放” ， 是氮肥厂实现投资省， 运行费用低， 环保节能 的有效途径。 ( 1 ) 要实现工艺废水“ 闭路循环” ， 其中主要问 题是降低工艺循环废水温度， 达到回用水的要求。 需 蘑 秦 瞄 由 国 + 佳 口口 牌 电 子 吊 秤 电 子 汽 车 衡 各 种 专 用 秤 网 电 址 话 - -r- 0 ( J 1 卜 、 ) -口 = = = 量 、 | ( J 1 ( o n - 了 p o) o) n 、 J s 13 0 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 化工技术与开发 第 3 6 卷 在夏季， 造气废水温度高达 6 0 6 5， 通过 H I P 型喷雾冷却装置， 循环工艺水基本能满足冷却 回用的工艺要求。 ( 2 ) 在喷雾过程中， 使循环废水中的 H 2 S 、 H C N 与空气充分接触， 逸出液相， 变成气体扩散到空气 中， 同样氨氮与挥发酚也有少部分 以气 态形式 NH3 、 C 6 H5 一 OH逸 出。 ( 3 ) 转移到大气中的有害物质， 依靠大气的稀 释和自 净作用， 其浓度远远低于车间最高的允许浓 度。 ( 4 ) 在闭路循环中， 有害物质含量因闭路循环 后， 又有不同程度的增加 ， 最终就能稳定在一定的范 围内波动 ， 而不影响工艺水的循环回用。 5 在实践应用中出现的问题及解决的 方法 近年来本装置在化工工艺中， 有 2大应用 日益 广泛。一类是各类工艺转化热产生的循环热水( 6 0 - 9 5) 的冷却回用得到了广泛成功的应用； 另一 类是电石渣浆上清液的冷却回用。 电石渣浆液的特点是易结垢 ， 悬浮物粘性大， 在 流动过程中， 池液表面与空气接触亦会连续产生碳 酸钙类的片状漂浮物。此种种现象 ， 均会导致对填 料的失效， 而运行不当的， 还会对管道和喷头产生阻 堵， 造成频繁清洗的情况。可以说， 目前各种以直接 冷却方式的冷却装置， 均不能达到理想和完美的效 果。本公司在2 0 0 1 年左右前期使用的装置， 亦产生 过结垢和频繁清洗的情况， 为此根据结垢机理， 对装 置( 管路设计) 及主要部件( 喷头结构) 均做了改进。 结垢的形成主要与水质、 液体的流速和液体在 固定容器中的温度变化等条件有关。针对这种情 况， 采取了以下措施： 在管路设计上采用停机放空 的措施， 同时应防止悬浮物含量高的液体进入管道 堵塞喷头。在喷头结构上， 由原来的直线式渐缩 流道改成导叶式渐缩流道， 从而提高旋流速率， 减少 了在流道中堵塞的可能性。分别针对高温水及中 温水( 4 0 -5 0) 的冷却要求， 调整了气化室的结构 尺寸， 以保证气化条件达到最佳状态。 自 实施各项措施后， 对使用单位的走访得知， 喷 头内部的结垢现象基本消失， 并有效地延长了对设 备的清洗周期。 6 H 型喷雾冷却装置的特点 I- U P型喷雾冷却装置具有以下 5 个特点 ： ( 1 )降温幅度大， 功效高， 可将高温污水一次降 到接近室温 。 ( 2 ) 适用于污水直接降温， 无堵塞现象， 不需进 行污水降温前的预净化。 ( 3 ) 无填料， 无风机， 无任何机械运动件。 ( 4 ) 水量损失少， 飘逸的雾、 汽不会产生环境的 水淋现象。 ( 5 )运行费用低 ， 管理 、 维护方便 。 注 ： 本 实用新型专利曾获 1 9 9 0年第五届全 国发 明展 览会铜奖。 参考文献 ： 1 C h i a l ik Wa n g Th e C ,e n t r i f u g a l J e t Wi t h S m a l l Ta p e r R 美国： P R C公司， 1 9 8 6 2 上海焦化总厂生产部环保科 焦化高温废水喷雾冷却 项 目验收报告 R 上海： 上海焦化总厂生产部环保 科 ， 1 9 9 4 3 郭桂花 ， 张慧 H J P - 1型喷雾冷却装置在电石渣浆上清 液回用工艺上的应用 J 聚氯乙烯， 2 0 0 4 ， ( 5 ) ： 5 9 6 0 4 马进平 喷雾冷却技术在 P VC装置热水系统中的开发 与应用 J 聚氯乙烯 ， 2 0 0 4 ， ( 6 ) ： 1 8 1 9 Ap p l i c a t i o n o f HJ P Co o l i n g Te c h n i q u e i n Ch e mi c a l I n d u s t r y Z HAO C hu a n - g u i ( h a i L t i h u a E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n T ech n o l o g y C o L t d ， S la n g h a i 2 0 1 1 0 0， C l a i m) Ab s t r a c t ：Th e c o o l i n g me c h a n i s m a n d t h e a p p l i c a t i o n i n c h e mi c a l i n d u s t r y o f H P c o o l i n g t e c h n i q u e we r e i n t r o d u c e d Th e a p p l i c a t i o n p r o s p e c t o f H P c o o l i n g