闭式蒸发冷却器BLT-1200B在煅烧工序的应用

余和贵,陈 岩

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)



闭式蒸发冷却器BLT-1200B在煅烧工序的应用

余和贵,陈 岩

(江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂，江苏淮安 223200)

简述了闭式蒸发冷却器的工作原理，通过对该设备的应用，分析其同传统凉水塔相比的优势，并对安装及使用过程中所存在的问题进行了探讨。

闭式蒸发冷；换热效率；水质；效益；问题探讨

1 背 景

江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂(以下简称“淮碱”)2011年1月建成投产，一期设计能力为年产纯碱30万t，系统冷却用循环水是由开放式填料冷却塔、泵提供。随着企业发展，通过实施技术改造，现在纯碱装置能力已达50万t/a(其中重质纯碱40万t/a)。产能增加导致原装置循环水冷却无法满足生产系统要求；补充水为地表水，水质较差(浊度大、Cl-含量高)，影响冷却设备换热效率及长周期运行，更是无法满足新上设备——重灰粉体流冷却器的要求。经论证分析决定在煅烧车间新增一套闭式蒸发冷却器(BLT-1200B)，用于炉气冷却与凉碱工序，从而缓解了循环冷却水量不足的问题。

2 闭式蒸发冷却器的介绍及应用

2.1 工作原理

闭式蒸发冷却器中被冷却的循环软水通过换热管与管外的喷淋水蒸发的潜热和喷淋水与空气的显

热进行热交换，利用轴流风机，将空气从进风格栅吸入，向上横掠过换热管束把热量排出系统，避免了被冷却介质与空气接触而导致污染，从而造成被冷却介质的浪费、设备堵塞等故障而影响正常使用。在风机下部安装有高效收水器，防止水滴随空气被带走，其飘水率仅为0.001%。

蒸发式冷凝器顶部的喷淋水下落到水箱内，经喷淋水泵循环使用，喷淋水在下落过程中一方面吸收管内热量，一方面蒸发降温，蒸发掉的部分喷淋水通过补水阀自动补充(参见图1)。

图1 闭式蒸发冷却器

2.2 现场工艺流程

闭式蒸发冷却器安装之前，车间轻灰炉气冷凝塔是利用全厂循环冷却水进行间接冷却降温，轻重灰运碱系统凉碱降温是通过全厂循环冷却水经过三台板式换热器间接冷却循环冷却软水后，由冷却软水通过软水泵对其降温。新增闭式蒸发冷却器后，一台轻灰炉气冷凝塔及轻重灰凉碱系统冷却降温全部通过蒸发冷却器自制冷却软水进行降温(参见流程图2)。

1.闭式蒸发冷却器 2.炉气冷凝塔 3.轻灰凉碱机 4.粉体流冷却器 5.重灰冷却流化床 6.冷却水泵 7.软水桶图2 闭式蒸发冷却器流程示意图

2.3 现场安装要求

2.3.1 闭式循环水系统应加装排气阀

对于密闭式系统由于运行过程中难免会有空气混入，大部分气体会沿着管道集中在设备的最高点，造成气堵，减少了循环水与管壁的接触面积，并造成阻力不平衡，出现偏离。导致闭式蒸发冷却器无法正常工作。在12组盘管的进口最高点加装自动排气阀，自动排气，避免气体对设备造成影响。

2.3.2 闭式蒸发冷却器各组列管进出口加装阀门

避免循环水偏流严重，导致闭式冷却塔的效能不能完全发挥。在每组列管进出口加装截止阀，可以通过阀门进行调节阻力平衡，尽量减轻偏流现象。

2.3.3 闭式蒸发冷却器的风量调整

11 kW电机的额定电流为25.1 A，可以通过调整风机叶片角度，增加电机的电流，达到24 A，可以将闭式冷却塔的潜能发挥出来。

2.4 实际生产中的应用情况

2.4.1 闭式蒸发冷却器对炉气冷凝塔72 h考核

从2013年5月15日20：00开始对闭式蒸发冷却器冷却炉气进行72 h考核验收测试。轻灰B炉炉气冷却塔进行测试数据(参见图3)，可以比较清楚地表明闭式蒸发冷却器的各项性能指标。

图3 闭式蒸发冷却器对炉气冷凝塔72 h考核查定数据图

从图标的数据显示，闭式蒸发冷却器各项指标均达到设计指标，其中炉气出气温度平均值为45.1 ℃，每小时单台炉轻灰产能约32 t/h。

2.4.2 闭式蒸发冷却器对重灰冷却降温

图4为2015年3月某天重质纯碱产量约26 t/h时，重灰出碱温度实时监控数据图(参见图4)。从图中可以看出，重质纯碱成品温度平均值为66.8 ℃，低于控制指标80 ℃。

图4 重灰凉碱温度实时监控图

通过图3、图4说明闭式蒸发冷却器满足生产需求，达到了预期效果。由于重灰产量提高时，轻灰量较少，更能满足轻灰需求，因此在此没有给出相关轻灰数据。

3 闭式蒸发冷却器同开式凉水塔情况比较

3.1 换热效率高，降温效果好

闭式蒸发冷却器是将冷却水喷淋于管子表面形成水膜，水膜与管内介质完成换热后，水直接与管外快速流动的空气接触并发生热质交换，完成换热过程，并由空气将热量及水蒸气带走，空气的流动不仅使换热过程变得更快，而且由于空气的快速流动，空气在整个过程都能保持非饱和状态，其传热传质推动力也更大。由于水的蒸发潜热大，单位水的吸热量大，在换热器内外，水、空气与冷却介质交错流动，使传热速度更快，传热效率增加，还有喷淋水蒸发潜热大，可以使被冷却介质流体接近环境湿球温度，可以使冷却软水得到最大的降温。

3.2 节约用水

闭式蒸发冷却器风机下部安装有低阻力高效收水器，避免冷却水雾的散失，防止水滴随空气被带走，其飘水率仅为0.001%；而开式的凉水塔其循环水量大，飘水率高，导致水耗散量大；同时当凉水塔冷却水的温升在5～8 ℃时，以显热计，1 kg水可带走25～35 kJ的热量，而蒸发式冷却器主要通过冷却水潜热来完成换热的，1 kg水吸热蒸发可以带走2 450 kJ的热量，使得蒸发式冷却器实际运行中的用水量为开式凉水塔的5%～15%，节约了水资源，解决了凉水塔中大量地提供和补充循环水所遇到的难题。

3.3 运行费用低

闭式蒸发冷却器与单独设置开式凉水塔相比，占地面积小，蒸发式冷却器运行费用约可降低15%～30%。凉水塔的运行费用偏高，因为它包括了更换填料、过滤、加药装置、废水处理等。

3.4 提高冷却设备换热效率及稳定性

由于闭式循环水为软水，与开式循环凉水塔相比，不含污染物，无氯根、钙离子，无杂物，水质更好，用于冷却设备，彻底解决了系统堵塞、设备腐蚀导致的穿孔泄露的问题，换热效率得到了大幅度提升,有利于延长设备的使用寿命，保证设备长周期稳定运行。

4 注意事项

4.1 防止结垢

由于蒸发式冷凝器结构紧凑,为保证换热效率,需防止管壁结垢。要经常置换喷淋水,因为水中杂质在管外的蒸发过程中会引起结垢、腐蚀和泥浆积聚,从而降低传热效率。

4.2 补水水温控制

由于喷淋水要和列管内软化水进行换热必须要有换热温差，补水水温过高，削弱了蒸发式冷凝器的散热能力，因此尽可能降低补水水温。

5 结 论

按投资比计算，每年为企业增效190.5万元。

闭式蒸发冷却器在淮碱煅烧车间的投用，不仅满足生产过程中轻灰炉气冷凝塔冷却后的炉气温度及轻重灰凉碱温度达到厂控指标，而且克服了原循环水量不足引起的生产瓶颈。

同开式凉水塔相比，闭式蒸发冷却器具有换热效率高、节水、投资少、运行费用低、稳定性强等特点。

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[3] 新型换热设备节水节能节空间，蒸发冷却技术改变传统换热工艺[J].江苏氯碱，2010(3)

TQ114.15

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1005-8370(2016)04-22-03

2015-12-15

余和贵(1986—)，大学本科，现为江苏井神盐化股份有限公司淮安碱厂煅烧车间副主任工程师。