閉式蒸發冷卻器BLT-1200B在煅燒工序的應用

余和貴,陳 巖

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

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閉式蒸發冷卻器BLT-1200B在煅燒工序的應用

余和貴,陳 巖

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

簡述了閉式蒸發冷卻器的工作原理，通過對該設備的應用，分析其同傳統涼水塔相比的優勢，并對安裝及使用過程中所存在的問題進行了探討。

閉式蒸發冷；換熱效率；水質；效益；問題探討

1 背 景

江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠(以下簡稱“淮堿”)2011年1月建成投產，一期設計能力為年產純堿30萬t，系統冷卻用循環水是由開放式填料冷卻塔、泵提供。隨著企業發展，通過實施技術改造，現在純堿裝置能力已達50萬t/a(其中重質純堿40萬t/a)。產能增加導致原裝置循環水冷卻無法滿足生產系統要求；補充水為地表水，水質較差(濁度大、Cl-含量高)，影響冷卻設備換熱效率及長周期運行，更是無法滿足新上設備——重灰粉體流冷卻器的要求。經論證分析決定在煅燒車間新增一套閉式蒸發冷卻器(BLT-1200B)，用于爐氣冷卻與涼堿工序，從而緩解了循環冷卻水量不足的問題。

2 閉式蒸發冷卻器的介紹及應用

2.1 工作原理

閉式蒸發冷卻器中被冷卻的循環軟水通過換熱管與管外的噴淋水蒸發的潛熱和噴淋水與空氣的顯

熱進行熱交換，利用軸流風機，將空氣從進風格柵吸入，向上橫掠過換熱管束把熱量排出系統，避免了被冷卻介質與空氣接觸而導致污染，從而造成被冷卻介質的浪費、設備堵塞等故障而影響正常使用。在風機下部安裝有高效收水器，防止水滴隨空氣被帶走，其飄水率僅為0.001%。

蒸發式冷凝器頂部的噴淋水下落到水箱內，經噴淋水泵循環使用，噴淋水在下落過程中一方面吸收管內熱量，一方面蒸發降溫，蒸發掉的部分噴淋水通過補水閥自動補充(參見圖1)。

圖1 閉式蒸發冷卻器

2.2 現場工藝流程

閉式蒸發冷卻器安裝之前，車間輕灰爐氣冷凝塔是利用全廠循環冷卻水進行間接冷卻降溫，輕重灰運堿系統涼堿降溫是通過全廠循環冷卻水經過三臺板式換熱器間接冷卻循環冷卻軟水后，由冷卻軟水通過軟水泵對其降溫。新增閉式蒸發冷卻器后，一臺輕灰爐氣冷凝塔及輕重灰涼堿系統冷卻降溫全部通過蒸發冷卻器自制冷卻軟水進行降溫(參見流程圖2)。

1.閉式蒸發冷卻器 2.爐氣冷凝塔 3.輕灰涼堿機 4.粉體流冷卻器 5.重灰冷卻流化床 6.冷卻水泵 7.軟水桶圖2 閉式蒸發冷卻器流程示意圖

2.3 現場安裝要求

2.3.1 閉式循環水系統應加裝排氣閥

對于密閉式系統由于運行過程中難免會有空氣混入，大部分氣體會沿著管道集中在設備的最高點，造成氣堵，減少了循環水與管壁的接觸面積，并造成阻力不平衡，出現偏離。導致閉式蒸發冷卻器無法正常工作。在12組盤管的進口最高點加裝自動排氣閥，自動排氣，避免氣體對設備造成影響。

2.3.2 閉式蒸發冷卻器各組列管進出口加裝閥門

避免循環水偏流嚴重，導致閉式冷卻塔的效能不能完全發揮。在每組列管進出口加裝截止閥，可以通過閥門進行調節阻力平衡，盡量減輕偏流現象。

2.3.3 閉式蒸發冷卻器的風量調整

11 kW電機的額定電流為25.1 A，可以通過調整風機葉片角度，增加電機的電流，達到24 A，可以將閉式冷卻塔的潛能發揮出來。

2.4 實際生產中的應用情況

2.4.1 閉式蒸發冷卻器對爐氣冷凝塔72 h考核

從2013年5月15日20：00開始對閉式蒸發冷卻器冷卻爐氣進行72 h考核驗收測試。輕灰B爐爐氣冷卻塔進行測試數據(參見圖3)，可以比較清楚地表明閉式蒸發冷卻器的各項性能指標。

圖3 閉式蒸發冷卻器對爐氣冷凝塔72 h考核查定數據圖

從圖標的數據顯示，閉式蒸發冷卻器各項指標均達到設計指標，其中爐氣出氣溫度平均值為45.1 ℃，每小時單臺爐輕灰產能約32 t/h。

2.4.2 閉式蒸發冷卻器對重灰冷卻降溫

圖4為2015年3月某天重質純堿產量約26 t/h時，重灰出堿溫度實時監控數據圖(參見圖4)。從圖中可以看出，重質純堿成品溫度平均值為66.8 ℃，低于控制指標80 ℃。

圖4 重灰涼堿溫度實時監控圖

通過圖3、圖4說明閉式蒸發冷卻器滿足生產需求，達到了預期效果。由于重灰產量提高時，輕灰量較少，更能滿足輕灰需求，因此在此沒有給出相關輕灰數據。

3 閉式蒸發冷卻器同開式涼水塔情況比較

3.1 換熱效率高，降溫效果好

閉式蒸發冷卻器是將冷卻水噴淋于管子表面形成水膜，水膜與管內介質完成換熱后，水直接與管外快速流動的空氣接觸并發生熱質交換，完成換熱過程，并由空氣將熱量及水蒸氣帶走，空氣的流動不僅使換熱過程變得更快，而且由于空氣的快速流動，空氣在整個過程都能保持非飽和狀態，其傳熱傳質推動力也更大。由于水的蒸發潛熱大，單位水的吸熱量大，在換熱器內外，水、空氣與冷卻介質交錯流動，使傳熱速度更快，傳熱效率增加，還有噴淋水蒸發潛熱大，可以使被冷卻介質流體接近環境濕球溫度，可以使冷卻軟水得到最大的降溫。

3.2 節約用水

閉式蒸發冷卻器風機下部安裝有低阻力高效收水器，避免冷卻水霧的散失，防止水滴隨空氣被帶走，其飄水率僅為0.001%；而開式的涼水塔其循環水量大，飄水率高，導致水耗散量大；同時當涼水塔冷卻水的溫升在5～8 ℃時，以顯熱計，1 kg水可帶走25～35 kJ的熱量，而蒸發式冷卻器主要通過冷卻水潛熱來完成換熱的，1 kg水吸熱蒸發可以帶走2 450 kJ的熱量，使得蒸發式冷卻器實際運行中的用水量為開式涼水塔的5%～15%，節約了水資源，解決了涼水塔中大量地提供和補充循環水所遇到的難題。

3.3 運行費用低

閉式蒸發冷卻器與單獨設置開式涼水塔相比，占地面積小，蒸發式冷卻器運行費用約可降低15%～30%。涼水塔的運行費用偏高，因為它包括了更換填料、過濾、加藥裝置、廢水處理等。

3.4 提高冷卻設備換熱效率及穩定性

由于閉式循環水為軟水，與開式循環涼水塔相比，不含污染物，無氯根、鈣離子，無雜物，水質更好，用于冷卻設備，徹底解決了系統堵塞、設備腐蝕導致的穿孔泄露的問題，換熱效率得到了大幅度提升,有利于延長設備的使用壽命，保證設備長周期穩定運行。

4 注意事項

4.1 防止結垢

由于蒸發式冷凝器結構緊湊,為保證換熱效率,需防止管壁結垢。要經常置換噴淋水,因為水中雜質在管外的蒸發過程中會引起結垢、腐蝕和泥漿積聚,從而降低傳熱效率。

4.2 補水水溫控制

由于噴淋水要和列管內軟化水進行換熱必須要有換熱溫差，補水水溫過高，削弱了蒸發式冷凝器的散熱能力，因此盡可能降低補水水溫。

5 結 論

按投資比計算，每年為企業增效190.5萬元。

閉式蒸發冷卻器在淮堿煅燒車間的投用，不僅滿足生產過程中輕灰爐氣冷凝塔冷卻后的爐氣溫度及輕重灰涼堿溫度達到廠控指標，而且克服了原循環水量不足引起的生產瓶頸。

同開式涼水塔相比，閉式蒸發冷卻器具有換熱效率高、節水、投資少、運行費用低、穩定性強等特點。

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TQ114.15

B

1005-8370(2016)04-22-03

2015-12-15

余和貴(1986—)，大學本科，現為江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠煅燒車間副主任工程師。