空分装置中循环水温度的重要性

2018-05-14 10:41李淑妍
科技风 2018年23期
关键词:冷却器冷却塔压缩机

李淑妍

本公司有1套52T8PD空分装置,空压机排气量38000m3/hr,为3级压缩,是美国离心式压缩机。在空分装置运行过程中,循环水对设备起到冷却,热交换作用,对空分设备的安全和效率起着及其重要的作用。

一、循环水温度对压缩机能耗的影响

(1)循环水温度对压缩机能耗的影响。

空分装置中,空压机,循环氮压机,喂气机的级间冷却器和后冷却器都是通过循环水进行热交换冷却的,水温越低,换热效果越好,压缩机的等温效率越高,能耗越少。

气体温度在压缩的过程中保持不变称为等温压缩,这是一种理想情况,实际上只能接近而不能达到。多级离心压缩机常做成多段,增加级间冷却器从而使压缩过程向等温过程靠近,故级间冷却器的换热效果影响着压缩机的做功效率,其中,循环水的水温起着重要作用。

我司在原有的2台1260NM3/H冷却塔基础上,新增2台500NM3/H冷却塔,一台400NM3/H冷却塔,同时更换旧的2台1260NM3/H冷却塔喷头,采用联丰新型号喷头,其喷洒水更细密,更均匀。下表为改造前后水温和压缩机参数对比。

从上表可以看出,在压缩机加工空气量和进出口压力基本不变的情况下,改造后循环水给水温度降低2度,压缩机的各级间冷却器和后冷却器温差也缩小,换热效果变好,压缩机的能耗降低1%。

(2)循环水温度对进塔前空气的影响:

在空冷塔中,用冷却水和从水冷却塔来的冷冻水对空压机排出的高温空气进行冷却,使进入纯化系统的空气温度降低到15.5℃,从而减少进纯化器的空气含水量; 循环水温度越低,空气出空冷塔温度越低,空气中的饱和水含量越低,杂质越低,分子筛运行周期越长,主塔的工况越稳定,再生能耗越少。

(3)循环水温度对冷箱的影响:

空分是采用深冷分离法,产出液体产品,其原理是根据空气中各组分的沸点不同,经加压,遇冷,纯化,并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化,再进行精馏,从而获得所需要的氧气,氮气及其他稀有气体的过程。其中,空气从常温变成低温的液体,所需要的冷量可以简单通过下面的传热公式计算:

P冷量=Q*CP*(T2-T1)

其中:Q为加工空气量Nm3/h

T1为进料空气温度(与循环水温相近)K

T2为低温液体的温度K

P为产生液体所需要的冷量

我们可以看出,在空压机排出空气量都不变的情况下,产出相同的液体产品,水温越低,所需要的冷量越少,能耗越少。 这与我司的实际状况也是相符的,冬天的日平均液体产量比夏天的日平均产量多20T。

二、如何降低循环水温度

循环水的冷却一般在冷却塔内完成,需要冷却的循环水进入冷却塔,通过布水系统,均匀分布在填料上,在其表面形成一层水膜,与空气逆向接触,进行冷热交换。对于如何降低循环水温,我们有以下的优化思路:

(1)更换新的冷却塔喷头。

压力水沿切向水平进入蜗型喷头,在腔体内旋转并向下作回旋运动,从下方喷嘴喷出。水喷出后形成一伞状旋转水体,冲击溅水条及溅水叶片,溅散成均匀分布雾状细小水滴,下落到填料顶面,从而和空气进行充分的热交换。

我司更换联丰冷却塔改进后的新喷头,型号为三溅式Φ25,相比旧型号,新喷头强度高,重量轻,配水和溅水效果更好,换热效果和效率都提高。

(2)保证冷却水水质。

循环冷却水系统在运行过程中,由于水分蒸发、风吹损失等情况,使循环水不断浓缩,其中所含的盐类超标,阴阳离子增加、pH值明显变化,致使水质恶化,而循环水的温度,PH值和营养成分有利于微生物的繁殖,冷却塔上充足的日光照射更是藻类生长的理想地方,造成结垢,腐蚀,微生物超标等问题,进而影响冷却塔换热效果。故在日常管理中,需实时监控循环水水质情况,控制补水量,增加必要的水处理设备,保持冷却塔内部干净。

(3)根据环境温度开风机。

风机是向外排热,使塔内形成负压,外界的冷风由下部的进风窗不断输入在填料中与热水的热量进行交换,达到冷却塔降温效果。冷却塔的风机能进一步降低循环水温度,而风机的开停是需要消耗电的。 由于空分的负荷是一定的,那么决定是否开停风机的条件是对风机消耗的电费与水温降低带来的压缩机能耗下降与液体产品增加这两者进行比较,看看是开风机还是停风机合适。但循环水冷却水塔的能力是有极限的,我们认为當循环水经冷却后的温度与环境湿球温度无限接近的时候就表示水温已经无法下降了,再开更多的风机也是没有效果的。

三、总结

综上所述,循环水温度与空分装置运行息息相关,是我们日常管理不可缺乏的一环。通过新型号喷头,控制循环水水质等方法,降低循环水温度,能有效提供压缩机设备的效率,进一步降低空分装置运行的能耗。

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