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空冷器半湿式工艺改造的研究与应用

作者：李乐乐余方燕许雪虎李日期：2014-07-07 09:25 来源：未知

（中原油田天然气处理厂河南濮阳457001）
摘要：针对干式空冷器气温高时，冷却效果差的问题，本文研
究了空冷器半湿式改造工艺，通过安装雾化喷嘴，利用雾化水蒸
发吸热，增强空冷器的冷却效果。
关键词：干式空冷器；半湿式改造；雾化喷嘴
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
序号
压力
高度（米）
水雾最大
处直径
（米）
1
0.30
0.40
0.6
2
0.40
0.45
0.8
3
0.50
0.50
1.0
4
0.60
0.55
1.1
5
0.70
0.60
1.3
6
0.80
0.7
1.5
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
年份
时间
塔顶
压力
（MPa
）
塔顶
温度
(℃)
处理
量
(m3/
h)
2013 年
8.4
0.32
8
82.6
9.36
8.5
0.330
82.6
9.41
8.6
0.33
0
82.7
9.42
8.7
0.33
2
82.5
9.50
2012 年
8.11
0.344
83.6
7.50
8.12
0.341
83.7
8.15
8.13
0.339
83.9
8.06
8.15
0.342
83.7
8.15
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。