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设备基本知识 员工培训课件 一 概述 1 空冷器的概况 2 空冷方式与水冷方式的优缺点比较 1 空冷器的概况 空冷式换热器 简称空冷器 它是以环境空气作为冷却介质 依靠翅片管扩展传热面积强化管外传热 靠空气横掠翅片管管束后的空气温升带走管内热负荷 达到冷凝 冷却管内热流体的目的 在炼油厂和石油化工厂的冷换设备中 空气冷却器成为不可或缺的一类设备 其应用范围包含了塔顶油气冷凝到汽油 柴油冷却的各种不同工况 在化学工业 电力 冶金等行业 空气冷却器也有着广泛的应用 2 空冷方式与水冷方式的优缺点比较 1 空冷与水冷优点的比较空冷的最大优点就是操作费用低 节约用水 对环境没有污染 但占地面积大 投资多 有时使用受到限制 水冷的最大优点是结构紧凑 安装费用低 但操作费用高 对环境污染严重 2 空冷器与节能的关系空冷器一般是把高温工艺介质的热量散入大气中 空冷预热器类型除外 无助于节能 但从冷却观点看 空冷器比水冷器耗用动力要少的多 有助于节能 是节能设备 实践证明空冷器不仅可以节约大量用水 防止对环境的污染 而且维护费用低 还较安全可靠 与水冷相比 还具有更长的使用寿命 因此发展空冷器技术和设备即是节水 保护环境的要求 也是节能的要求 空冷与水冷相比的优点 空冷的优点1 对环境没有热污染和化学污染 2 空气可随意取得 不需任何辅助设备和费用 3 选厂址不受限制 4 空气腐蚀性小 不需要除垢和清洗 使用寿命长 5 空气的压降仅有10 20毫米 故空气的操作费用低 6 空冷系统的维护费用 一般情况下仅为水冷系统的20 30 7 一旦风机电源切断 仍有30 40 的自然冷却能力 水冷的缺点1 对环境污染严重 2 冷却水往往受水源限制 需设置管线和泵站等设施 3 特别对较大的厂 选厂址时必须考虑有充足的水源 4 水腐蚀性强 需要进行处理 以防结垢和脏物的淤积 5 循环水压高 取决于冷却器和冷水塔的相对位置 故水冷能耗高 6 由于水冷设备多 易于结垢 在温暖气候条件下还易生长微生附于冷却器表面 常常需要停工清洗 7 电源一断 即要全部停产 水冷与空冷相比的优点 水冷的优点1 水冷通常能使工艺流体冷却到低于空气温度2 3 且循环水在水塔中可被冷却到接近环境湿球温度 2 水冷对环境温度变化不敏感 3 水冷器结构紧凑 其冷却面积比空冷器冷却面积要大的多 4 水冷器可以设置在其他设备之间 如管线下面 5 用一般列管式换热器即可满足要求 6 无噪声 空冷的缺点1 由于空气比热小 且冷却效果取决与干球温度 通常不能把工艺流体冷却到环境温度 2 大气温度波动大 风 雨 阳光 及季节变化 均会影响空冷器的性能 在冬季还可能引起管内介质冻结 3 由于空气侧膜传热系数低 故空冷器的要小的多 4 空冷器不能紧靠大的障碍物 如建筑物 大树 否则会引起热风循环 5 要求用特殊工艺制造的翅片管和风机 6 有一定的噪声 二 普通空冷器介绍 1 空冷器基本部件2 空冷器分类3 结构型式4 普通空冷器型号的表示方法 1 空冷器的基本部件 空冷器主要由管束 风机 构架及百叶窗所组成管束 由管箱 翅片管和框架的组合件组成 需要冷却或冷凝的流体在管内通过 空气在管外横掠流过翅片管束 对热流体进行冷却或冷凝换热 轴流风机 一个或几个为一组的轴流风机 驱使空气的流动 构架 空气冷却器管束及风机的支撑部件 1 空冷器的基本部件 空冷器的基本部件示意图 2 空冷器的分类 1 按空冷器管束布置型式分类 水平式空冷器 斜顶式空冷器 立式空冷器 圆环式空冷器 2 按空冷器通风方式分类 自然通风式空冷器 鼓风式空冷器 引风式空冷器 3 按空冷器冷却方式分类 干式空冷器 湿式空冷器干 湿联合空冷器 两侧喷淋联合空冷器 4 按空冷器风量控制方式分类 百叶窗调节式空冷器 可变角调节式空冷器 电机调速式空冷器 a 管束布置方式 空冷器按管束布置方式分为 水平式 斜顶式 立式等 1 水平式空冷器 管束为水平布置 其特点是管子布置清晰 整齐 适于多单元组合 传热面积 管束长度不受限制 管内热流体和管外空气分布比较均匀 结构简单 安装方便 是炼油厂和石油化工厂中应用最多的空冷器 但其占地面积较大 管内压降较大 2 斜顶式空冷器 管束斜放呈人字形 夹角一般在60 左右 风机置于管束下方空间的中央 其特点是占地面积小 比水平式少40 50 结构紧凑 管内压降较小 但管内介质和管外空气分布不够均匀 热空气容易形成较严重的热风循环 结构复杂 成本也较高 一般多用作炼厂减压塔顶冷凝器 与立式管束配合用于干 湿联合空冷 3 立式空冷器 管束立放 其特点是结构紧凑 占地面积小 但管束中空气分布不均匀 易受外界自然风的干扰 结构复杂 多用于湿空冷和干湿联合空冷 b 通风方式 空冷器按通风方式分为 鼓风式 引风式 自然通风式 1 鼓风式空冷器 管束置于风机排风侧的空冷器 优点 a 风机和驱动机构不与热空气接触 结构材料可不考虑温度的影响 使用寿命较长 b 结构简单 便于维护保养 c 比较容易放置多个空冷器单元 缺点 a 空气经过底排管束的速度大 压力损失大 虽然可以强化传热 但气流分布不均匀 b 管束暴露于大气中 翅片管易被雪 雨侵袭而损伤 弄脏或腐蚀 c 在特殊气候条件下 如暴风雨 冰雹等 管内热流体的出口温度不易精确控制 操作波动大 d 热空气离开管束时 流速较低 有可能产生热风再循环现象 b 通风方式 2 引风式空冷器 管束置于风机吸风侧的空冷器 优点 a 风扇和风筒对管束有屏蔽作用 能减少暴风雨及烈日对管束的直接影响 有利于温度控制 b 经风机排出的热风流速较高 热风再循环的可能性大为减少 c 进入管束的气流分布较均匀 空气压降稍有降低 d 风筒具有一定的吸风作用 能促进空气进行自然对流 因而可减少动力消耗 e 因为风机安装位置较高 所以平台处噪声较低 f 占地面积小 因为管束下面的走廊可安装其它设备 如管线 泵等 缺点 a 风机位于管束之上 直接受热空气作用 叶片和轴承需要有较好的耐热性能 一般要求风机出口温度不超过120 b 为防止风机空载时的超负荷 风机要有一定余量 c 风机及传动机构的维修保养较为麻烦 从总的情况看 目前国外应用情况大约是 引风式占60 鼓风式占40 b 通风方式 3 自然通风式空冷器 自然通风式空冷器是借管束上面的热空气和管束下面的冷空气的密度差引起的空气自然流动而带走管内热量达到冷却管内热流体的目的 空气的速度主要取决于风筒的高度和通过管束及空气的温度 优点 由于它不用或很少用风机 因而具有节能和无噪音污染 运行费用低的优点 缺点 由于是自然对流 空气流速低 总的传热效率不如普通空冷器 其一次性投资比普通空冷器高 大约44 自然通风式空冷器主要应用于火力发电厂 c 冷却方式 空冷器按冷却方式分为 干式空冷器 湿式空冷器 干湿联合式空冷器 两侧喷淋联合空冷器 1 干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 其特点是操作简单 使用方便 但其管内热流体出口温度取决于空气干球温度 一般以不低于55 65 为宜 而且热流体出口温度与设计气温之差不低于15 20 否则不经济 2 湿式空冷器为弥补干空冷的缺点 出现了湿式空冷器 湿式空冷器根据其喷水方式可分为增湿型和喷淋型两种 3 干湿联合式空冷器干湿联合式空冷器就是将干空冷和湿空冷器组合成一体 由于组合方法的不同 结构形式也有多种变化 一般在工艺流体的高温区域用干空冷 在低温区域用湿空冷 其结构 操作均较复杂 3 空冷器的结构型式 空冷器的基本类型 1 水平式的结构型式2 直立式结构型式3 斜置式的结构型式 3 空冷器的结构型式 3 空冷器的结构型式 2 直立式结构型式 3 空冷器的结构型式 3 空冷器的结构型式 3 斜置式的结构型式 3 空冷器的结构型式 4 普通空冷器型号的表示方法 1 管束a 型式与代号见表 b 管束型号表示方法 管程数翅化比 翅片管型式设计压力Mpa 管箱型式管束换热面积m2管排数管束公称尺寸 长 宽m管束型式 c 示例 鼓风式水平管束 长9m 宽2m 6排管 基管换热面积140m2 设计压力为4Mpa 可卸盖板式管箱 镶嵌式翅片管 翅化比17 3 管程的管束型号为 GP9 2 6 140 4K1 17 3 G 斜顶管束 长4 5m 宽3m 4排管 基管换热面积63 6m2 设计压力为1 6Mpa 丝堵式管箱 双LL型翅片管 翅化比23 0 管程的管束型号为 X4 5 3 4 63 6 1 6S 23 0 LL 2 风机 空冷器的风机主要分为两种 a 引风式 空气先经过管束再至风机 引风式风机的优点有 1 气流分布均匀 2 噪音较小 3 管束下部空间可以利用 缺点有 1 风机安装在管束的上部 受管束高温的影响 不利于维护风机 2 经管束后进入风机的空气温度较高 故引风式比鼓风式消耗功率约大10 3 管束需从下部检修 操作不方便 2 风机 b 鼓风式 空气先经过风机再至管束 鼓风式风机的优点有 1 易于产生湍流 对传热有利 2 操作费用较低 3 可以从上部检修管束 操作方便 缺点有 1 气流分布不均匀 2 管束上部敞开容易受日光和雨水的影响 2 风机 a 型式与代号见表 b 风机型号表示方法 电动机功率 kW风机传动方式叶片数叶片型式叶轮直径 102mm风量调节方式通风方式 c 示例 鼓风式 停机手动调角风机 直径2400mm B型玻璃钢叶片 叶片数4个 悬挂式电机轴朝上V带传动 电动机功率18 5kW的风机型号为 G TF24B4 VS18 5 引风式 自动调角风机 直径3000mm R型玻璃钢叶片 叶片数6个 带支架的直角齿轮传动 电动机功率15kW的风机型号为 Y ZFJ30R6 C15 3 构架 a 型式与代号见表 b 构架型号表示方法 风箱型式风机直径 102mm 台数构架公称尺寸长 宽 对斜顶式构架为长 宽 斜边长 m 开 闭 型式构架型式 c 示例 鼓风式空冷器水平构架 长9m 宽4m 风机直径3600mm 2台 方箱型风箱 闭式构架型号为 GJP9 4B 36 2F 鼓风式空冷器斜顶构架 长5m 宽6m 风机直径4500mm 1台 过渡锥型风箱 闭式构架型号为 JX5 6 4 5 B 45 1Z 4 百叶窗 a 型式与代号 手动调节代号SC 自动调节代号ZCb 百叶窗型号表示方法公称尺寸 长 宽 m调节方式c 示例 手动调节百叶窗 长9m 宽3m 其型号为 SC9 3 自动调节百叶窗 长6m 宽2m 其型号为 ZC6 2 5 空冷器型号的表示方法 百叶窗型式 公称尺寸 台数构架型式 公称尺寸 开 闭 型式 台数风机型式 叶轮直径 102mm 台数管束型式 公称尺寸 片数 示例 鼓风式空冷器鼓风式空冷器 水平式管束 长 宽为9m 3m 4片 停机手动调角风机 直径3600mm 4台 水平式构架 长 宽为9m 6m 一跨闭式构架 一跨开式构架 手动调节百叶窗 4台 长 宽为9m 3m的空冷器型号为 GJP9 6B 1GP9 3 4 TF36 4 SC9 3 4GJP9 6K 1 引风式空冷器引风式空冷器 水平式管束 长 宽为9m 3m 2片 自动调角风机 直径3600mm 1台 停机手动调角风机 直径3600mm 1台 水平式构架 长 宽为9m 6m 一跨闭式构架 自动调节百叶窗 长 宽为9m 3m 2台的空冷器型号为 ZFJ36 1YP9 3 2 YJP9 6B 1 ZC9 3 2TF36 1 三 表面蒸发式空冷器 1 概念表面蒸发式空冷器 其结构由水箱 光管管束 喷淋除雾 预冷 风机等零部件组成 是一种将水冷与空冷 传热与传质过程融为一体 且兼有两者之长的新型 高效冷却设备 具有结构紧凑 传热效率高 投资省 操作费用低 安装维护方便 占地面积小等特点 适用于炼油 化工 冶金 制冷 轻工 电力等行业 其原理是管外水膜的蒸发强化传热 即从目前普通空冷的显热传热升华为潜热传热 三 表面蒸发式空冷器 2 表面蒸发式空冷器结构图 三 表面蒸发式空冷器 3 表面蒸发式空冷器的优缺点优点是 可使介质冷却至环境温度 5 占地面积节省1倍以上 操作费用节省35 5 投资费用节省15 传热效率提高40 以上 适用于温度 170 压力 20MPa的场合 节水 节电效果显著 特别适合于目前全球气温变暖 水源紧张的情况 缺点 1 必须采用软化水 2 压降 0 001MPa的场合不能使用 如减顶冷凝 冷却 四 板式空冷器 1 概念板式空冷器 是由板束 风机 水箱 喷淋等零部件组成 是一种将板式换热器与空冷器优点相结合的新型高效空冷器 即具有节水效果好 环境污染小 又具有传染效率高 结构紧凑 压降小 体积小 占地小 重量轻 流通面积大等优点 特别适合于炼油化工 乙烯 电力 冶金 核能 城市集中供热等领域 它采用分体式撬状组合式结构 制造安装 运输 检修均较方便 四 板式式空冷器 2 板式空冷器结构图 四 板式空冷器 3 板式空冷器的优缺点优点 传热系数提高2倍以上 单台 3 3规格 面积可达860 压降小 可达3 23 Hg 占地小 是普通空