炼油装置空气冷却器热力学设计探讨.pdf

避 撵 ． 石油化工设计 Petrochemical Design 炼油装置空气冷却器的热力学设计探讨 姚爱智，高莉萍 (中国石化工程建设有限公司，北京 100101) 摘要：随着石油化工工业的迅速发展，出现了许多新的加工工艺，与此同时，也带来了条件各异的传 热工况，使得空冷器的设计更加复杂和差异化。笔者简单介绍了炼油装置中空气冷却器热力学设计的一 般原则，并结合实际工程案例就空气冷却器的热力学设计过程 中遇到的一些问题及解决方案进行 了探 讨 。 关键词 ：炼油装置 空气冷却器 热力学设计 空气冷却器 (简称空冷器)，是指利用空气作 常为使安全系数足够大，往往采用的垢阻也偏大， 为冷却介质将工艺介质冷却到所需温度的设备。 致使计算得到的清洁状态时换热面积过大，流速 与传统的水冷器相比，空冷器既降低了工业用水 相应降低，从而结垢增加，传热效果反而变差。 量和减轻了环境污染，也有较高的经济性。目前， 对于空冷器管 内介质，TEMA(TubularEx— 空冷器被广泛应用于石化、电力、冶金等系统，很 changerManufacturersAssociation，管式换热器制造 多炼厂约有90％的冷却负荷由空冷器负担。 协会)推荐 了一般垢阻系数，采用这些垢阻系数， 可使设备在 1—1．5年 内完全满足换热负荷 的需 1 热力学设计一般原则 要。对于空气侧的垢阻选择，要充分考虑设备所 在炼油装置设计过程中，要设计好一个空冷 在地的环境情况。 器，要考虑的因素很多，如空冷器类型的选择、垢 1．3 流速的选择 阻的选择、流速的选择、压降的选择等等。 流速是冷换设备设计的重要因素，流速的选 1．1 空冷器的类型 择主要考虑两个方面： 常用的几种空冷器比较见表 1。 (1)经济性。提高流速可以提高传热系数 ，从 表 1 各类型空冷器的比较 而减小传热面积，但同时压力降也会随之增加，相 类型 适用范围 应的增加了动力消耗，所以需要综合考虑经济对 干空冷 结构简单；运转费用省；使用范围广 ；热介质冷后 比确定适宜的流速。 温度应高于设计气温 15—2O℃ (2)设备的磨损。为避免设备的严重磨损，所 湿空冷 冷后温度低，可接近湿球温度 5℃左右；适于进 口温度较低介质的冷却，常做干空冷的补充 选流速不应超过最大允许经验流速。一般油品在 干 空冷 + 冷后温度低；喷淋水可重复使用 ；但 占地较大，操 管内的流速，许多资料都有推荐值。处于湿 HS 湿空冷 作费用高；适于水源不足，要求冷后温度较低的 工况 工况的空冷器，流体的流速需严格控制，笔者将在 干 湿 联 合 设备紧凑、占地小；操作费用省；冷后温度低；但 空冷 结构较复杂、操作要求较高；适于中小处理量场 炼油装置一些特殊的空冷器设计中详细说明(章 合 节2)。确定空冷器管外空气流速时，需要考虑经 1．2 垢阻的选择 结垢的类型有多种，如：沉淀结垢、化学反应