蒸發式冷凝器改造技術應用

席鐵峰(山東兗礦國際焦化有限公司,山東 濟寧 273500)

1 原有合成汽輪機組、水冷器效果的影響

國際焦化公司合成裝置自2006年12月26日產出合格的甲醇后，受蒸汽、合成汽輪機機組運行狀況、水冷器效果的影響，產量一直沒有達到設計產量。自裝置試車到現在，隨著運行時間的增加，合成區域的換熱器效果逐步變差，其中合成循環氣溫度最高時達到75℃，比設計指標高出30多度，嚴重影響了甲醇的分離效果。

2012 年合成系統經過檢修后，裝置的總體性能得到了極大的提高，產量在逐步增加，2013年產量為16.5萬噸，但由于前期運行過程中循環水臟，同時水冷器又是殼程走循環水，造成殼程堵塞嚴重，雖然在2013年兩次系統檢修時清理及酸洗，但是清理效果不好。開車后溫度有所下降，但依然高達70℃左右。

2 改善甲醇系統冷卻效果的必要性

為改善甲醇循環氣冷卻效果，公司于2014年5月新增2臺FZT-7200蒸發式冷凝器，設計處理氣量240000m3/h，冷卻后溫度≤40℃。5月底投用后，通過閥門分配負荷，2臺FZT-7200蒸發式冷凝器通過了甲醇合成總循環70%氣量，大大改善甲醇系統冷卻效果，由投用前的75℃降到了投用后47℃，提高甲醇回收率，降低煤氣消耗100多立方，每天多產甲醇近35噸。

3 甲醇循環水冷卻實施方案

新增2套FZT-7200蒸發式冷凝器來徹底解決上述問題，根據現場場地情況，決定一臺利用現有列管換熱器基礎平臺，另一臺在其東側空閑位置布置，提前設備安裝、管道預制到位。為保證全年的生產天數及任務的完成，2014年冬季檢修從停到生產只安排4天時間，現有列管換熱器連拆除和安裝及配管無法完成，決定本次改造先增加一套FZT-7200蒸發式冷凝器，仍然保持現有的列管換熱器并聯運行，2015年春季檢修拆除全部列管換熱器，已完成最后一臺改造FZT-7200蒸發式冷凝器增加改造。

3.1 蒸發式冷凝器

蒸發式冷凝器是集普通開式冷卻塔、水泵、水系統的管道連接組合成一體，具有節電、節水、安裝方便、占地面積小、維修方便等特點。但在換熱原理存在本質上的差別。開式冷卻塔是是通過熱、質交換將高溫冷卻水的熱量散入大氣，通過空氣冷卻和蒸發部分冷卻水來降低冷卻水的溫度，而蒸發式冷凝器是利用水的潛熱也就是水在常溫下的蒸發吸收熱量達到冷卻的目的，同樣質量的水蒸發所吸收的熱量是水溫升高5度時熱量的116倍，所以冷卻塔的換熱效率很高。

3.1.1 先進換熱盤管技術

高效換熱盤管由高質量的換熱管制成，換熱盤管在完成最后組裝前經過4次嚴格的氣壓試驗（設計壓力1.0MPa，試驗壓力1.25MPa），具有良好的氣密性；盤管沿介質流動的方向設計了2%的坡度，便于在系統停機時將介質排出，避免凍壞換熱管。

換熱管布置采用蛇形彎管技術，相對管箱結構及其他結構具有以下幾個優點：結構柔性化，消除制造、運行過程中的內應力；彎頭阻力小，可減小流通面積，增加單管長度，提高管內流速，強化換熱；可提高結構強度、可靠性高（焊接點少、應力小、耐壓高）。將進、出口閥門與盤管組成若干換熱模塊，根據換熱量和環境條件變化，實施動態調節。

3.1.2 雙重防腐設計，全框架結構

箱體外護板、進風柵等，采用鍍鋅板外加噴塑，也就是在鍍鋅板的外表面進行一層靜電噴塑，進一步提高了面板的抗腐蝕能力和美觀度，延長設備使用壽命。雙重防腐，耐蝕美觀。

3.1.3 高效動力配置

從安裝位置上來講，軸流風機采用頂吸式，采用頂吸式主要是為了使冷卻盤管處于一個負壓區，因為水在負壓時更容易蒸發，頂吸式可增強水膜蒸發以提高換熱。

3.1.4 均勻散水裝置

噴淋水的好壞直接影響換熱盤管表面水膜形成質量，水膜太厚會增加熱阻影響傳熱，太薄容易形成干點。采用高品質ABS材質吊籃式多層傘狀噴淋形噴嘴，具有流量大、噴淋均勻、不易堵塞的獨有特性，使冷卻水膜最大限度均勻布置在換熱盤管周圍，提高傳熱系數。噴嘴與噴淋管采用承插式連接便于拆卸與沖洗。

4 改造后的經濟技術指標

4.1 解決了因甲醇水冷器冷卻效果不好能耗高問題。

4.2 解決了限制甲醇擴大產能的瓶頸。

4.3 通過蒸發式冷凝器完全取代甲醇水冷器，達到循環氣溫度的設計要求。

4.4 甲醇水冷器停用后，減少甲醇循環水用量1300m3/h，進一步改善甲醇系統其它冷卻器的換熱效果，同時減輕甲醇循環水運行負荷。

4.5 FZT-7200蒸發式冷卻器投用后，噸甲醇消耗焦爐煤氣降低約100m3/h，每月增產甲醇約750噸，增加產值170萬元。

5 結語

通過FZT-7200蒸發式冷凝器投用效果分析，再通過增加1臺FZT-7200蒸發式冷凝器達到3臺并聯，利用閥門調節合成氣量最終使循環氣溫度降到43度以下，增加產量的同時，經濟效益大幅度升高。