淺談板式空冷器及其在石化工業(yè)中的應(yīng)用與改進(jìn)

高智宇

摘 要：在冷凝裝置內(nèi)部，板式空冷器構(gòu)成了其中的重要部分。具體而言，板式空冷器融合了板式設(shè)備與空冷式設(shè)備，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成了冷凝裝置的整體。相比于傳統(tǒng)形式的空冷器，板式空冷器在根本上打破了技術(shù)局限，同時(shí)也改進(jìn)了冷凝裝置的基本構(gòu)造。由此可見，新型的板式空冷器密切結(jié)合了不同類型的設(shè)備，同時(shí)也運(yùn)用了板式元件的熱量傳導(dǎo)方式。從目前來看，石化工業(yè)普遍運(yùn)用了板式空冷器作為冷凝裝置，同時(shí)也獲得了顯著的工業(yè)實(shí)效。因此對于石化工業(yè)而言，有必要明確板式空冷器的基本特征及其構(gòu)造。本文結(jié)合石化工業(yè)中板式空冷器的應(yīng)用現(xiàn)狀，探求技術(shù)改進(jìn)的可行措施。

關(guān)鍵詞：板式空冷器；石化工業(yè)；具體應(yīng)用；改進(jìn)措施

中圖分類號：TE96 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

對于石化工業(yè)而言，板式空冷器體現(xiàn)了顯著的效益性，這主要是由于板式空冷器本身具備較寬的流通區(qū)域，管線結(jié)構(gòu)十分緊湊并且壓力相對較弱。此外，板式空冷器通常占據(jù)較小的區(qū)域和空間，因而尤其適用于現(xiàn)階段資源緊缺的石化工業(yè)中。近些年來，經(jīng)過數(shù)次技術(shù)改造，板式空冷器也擴(kuò)大了適用范圍，可以運(yùn)用于多種類型的石化工業(yè)流程中。石化工業(yè)運(yùn)用板式空冷器的做法有利于確保工業(yè)實(shí)效的全面提高，因而發(fā)揮了板式空冷器的技術(shù)價(jià)值。

一、板式空冷器裝置的基本特征

從石化工業(yè)現(xiàn)狀來看，板式空冷器逐步受到了更多企業(yè)的認(rèn)可與接受。板式空冷器在本質(zhì)上屬于一種冷凝裝置，這種裝置結(jié)合了板式設(shè)備與空冷設(shè)備，因而體現(xiàn)了顯著的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。目前的狀態(tài)下，板式空冷器中的LBK空冷器十分典型，這種型號的空冷器具體包括構(gòu)架水箱、板束、風(fēng)機(jī)與噴淋裝置。在這其中，軸流風(fēng)機(jī)具有垂直的結(jié)構(gòu)，裝置內(nèi)部的傳熱單元設(shè)計(jì)為全焊接的板束單元。在空冷器內(nèi)部，板管可以確保熱介質(zhì)的順利流動(dòng)，噴淋裝置可以用來濕潤空氣。在引風(fēng)機(jī)帶動(dòng)下，熱介質(zhì)就可以通過板管通道實(shí)現(xiàn)換熱作用，然后確保冷卻功能的實(shí)現(xiàn)。從具體構(gòu)造來看，板式空冷器設(shè)置了波紋板片的傳熱元件，這種設(shè)計(jì)方式有助于兩側(cè)壓漿功能的實(shí)現(xiàn)。

在板片結(jié)構(gòu)的波紋觸點(diǎn)位置通常容易產(chǎn)生較復(fù)雜的網(wǎng)狀流體，與此同時(shí)，板間流道也體現(xiàn)了三維的流體結(jié)構(gòu)。受到較小水力直徑的影響，流體將會(huì)表現(xiàn)出較強(qiáng)的擾動(dòng)性。這種情況下，如果流體的流速較高或者設(shè)計(jì)了較大的傳熱對流系數(shù)，那么很容易造成湍急水流的現(xiàn)象。同時(shí)，板式空冷器的污垢系數(shù)相對較小，在較低雷諾系數(shù)的情況下也會(huì)導(dǎo)致湍流現(xiàn)象發(fā)生。

二、板式空冷器的獨(dú)特優(yōu)勢

在板式空冷器中，流體通常是沿著傳熱板片的方向變化的，這種變化具有持續(xù)的特征。由此可見，流動(dòng)的流體不能缺少傳熱元件作為支持。在較低雷諾系數(shù)的狀態(tài)下，板式空冷器內(nèi)部也可以構(gòu)成湍急的水流，通過這種方式來提高傳熱功效并且增加傳熱系數(shù)。然而，設(shè)計(jì)人員如果設(shè)計(jì)了疊加的板片，則可以防控來自設(shè)備的干擾。如果單獨(dú)設(shè)置LT型板，那么通常可以得到較快的傳熱速度以及較小的壓降。在流通區(qū)域中，這種優(yōu)勢也是極其顯著的。

因此可以得知，板式空冷器本身具備較寬的換熱空間，傳熱效率也是相對較好的。在相同換熱條件下，板式空冷器有利于在根源上降低安裝費(fèi)，因而體現(xiàn)了獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。從化工領(lǐng)域的現(xiàn)狀來看，板式空冷器適用于能耗較高的電力和煉油領(lǐng)域。在實(shí)際運(yùn)用中，板式空冷器還是有待改進(jìn)的。

三、石化工業(yè)中板式空冷器的具體應(yīng)用

首先是冷凝問題。從石化工業(yè)的角度來看，與傳統(tǒng)裝置相比，板式空冷器體現(xiàn)了優(yōu)良的節(jié)能與節(jié)水實(shí)效。但是截至目前，板式空冷器的相關(guān)技術(shù)并沒有實(shí)現(xiàn)完善。具體而言，在較寒冷的北方冬季，板式空冷器將會(huì)遇到較大溫差的困擾。一般情況下，北方冬季的白晝與夜晚溫差都會(huì)超出10℃，這種現(xiàn)狀從本質(zhì)上看不利于板式空冷器擴(kuò)大工業(yè)適用范圍。此外，在遇到極端寒冷的氣候時(shí)，空冷器內(nèi)部流道還會(huì)發(fā)生冷凝，因此堵塞了較窄的空冷器通道。情況嚴(yán)重時(shí)，流道阻塞的現(xiàn)象還會(huì)干擾空冷器的順利運(yùn)行。

其次是結(jié)垢問題。在空冷器裝置的內(nèi)部，結(jié)垢或堵塞問題是尤其常見的。這是由于，空冷器通常具有較深的溝槽，表面溝槽的面積相對很大。從介質(zhì)流動(dòng)的角度來看，空冷器表層也經(jīng)常存在某些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在流體的帶動(dòng)下將會(huì)緩慢沉積。在反復(fù)多次后，流道就很容易受到堵塞，因此空冷器將會(huì)表現(xiàn)出較差的換熱效果。

再次是成本浪費(fèi)的問題。從現(xiàn)狀來看，多數(shù)空冷器都設(shè)置為全焊接的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，如果空冷器出現(xiàn)了某個(gè)局部的損壞或者管路堵塞，那么在維修時(shí)就需要更換整個(gè)的空冷器裝置。在檢修空冷器的操作實(shí)踐中，操作人員曾經(jīng)嘗試替換某些局部的部件，然而這種做法并不具備可行性。實(shí)質(zhì)上，替換全部空冷器的做法不利于節(jié)省成本，同時(shí)也導(dǎo)致了較高的成本浪費(fèi)。受到結(jié)構(gòu)局限，檢修人員不得不投入較高成本用來修理空冷器。

四、探析改進(jìn)思路

板式空冷器的出現(xiàn)在根本上突破了設(shè)備局限，這種新型空冷器結(jié)合了板式零件與其他換熱部件，在此基礎(chǔ)上也構(gòu)成了新式的冷凝裝置。相比于傳統(tǒng)技術(shù)，板片疊加的技術(shù)方式有利于排除其他干擾，進(jìn)而避免了較大的設(shè)備干擾。由此可見，板式空冷器本身的換熱效率是較高的，同時(shí)也拓寬了流體流動(dòng)的區(qū)域。由于空冷器規(guī)模較小并且重量較輕，因而板式空冷器縮小了占地面積，可以適用于較狹窄的場地。未來的石化工業(yè)具體應(yīng)用中，還需要依照如下思路來改進(jìn)板式空冷器：

（一）避免結(jié)垢與凝結(jié)

板式空冷器在遇到低溫環(huán)境時(shí)，裝置內(nèi)部將會(huì)迅速凝結(jié)。為此在寒冷冬季，有必要停止對于加濕系統(tǒng)的運(yùn)用，通過這種方式來保護(hù)板式空冷器。一旦停止了系統(tǒng)的加濕功能，則可以從根源上杜絕凝結(jié)的發(fā)生。此外在遇到低溫時(shí)，通常也可以適當(dāng)改造板式空冷器的自身結(jié)構(gòu)。具體的措施為：技術(shù)人員可以視情況增加循環(huán)熱風(fēng)的空冷系統(tǒng)，通過增設(shè)熱風(fēng)裝置的方式來杜絕凝結(jié)問題。

板式空冷器在正式投運(yùn)之前，有必要做好先期的處理。在預(yù)處理過程中，可以選擇適量的藥劑用于清洗空冷器，這種做法保障了空冷器表層的光潔度，因而有利于防控結(jié)垢現(xiàn)象。為了阻止空冷器結(jié)垢，還可以對于板片予以適當(dāng)處理，增加適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)處理。在處理介質(zhì)的過程中，也可以運(yùn)用在線清掃的方法來降低板片結(jié)垢率。此外，操作人員一旦發(fā)現(xiàn)了板片結(jié)垢，那么就要立即予以清洗，確保在短時(shí)間內(nèi)清除板片上面的污垢。

（二）降低空冷器的檢修費(fèi)用

板式空冷器運(yùn)用了全焊式的空冷器結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不利于分層的檢修。在技術(shù)改進(jìn)的過程中，技術(shù)人員可以在保持管箱總數(shù)恒定的前提下，具體分解板管的各個(gè)單元。這種技術(shù)原理為：空冷器的各個(gè)子單元都代表了獨(dú)立的空冷器裝置，以此來減少所需板片的總數(shù)。在法蘭連接的基礎(chǔ)上，運(yùn)用密封處理的方式來設(shè)置密封墊。這種情況下，即便某個(gè)局部發(fā)生了故障，維修人員也只需替換故障部分的空冷器構(gòu)件，而不必再去更換整個(gè)裝置。這樣做，就縮短了維修時(shí)間，并且降低維修經(jīng)費(fèi)。

（三）調(diào)節(jié)入口的通風(fēng)量

目前的狀態(tài)下，板式空冷器在安裝工頻電機(jī)的前提下，很難確保實(shí)時(shí)性的調(diào)速操作。為了改進(jìn)現(xiàn)狀，有必要把百葉窗安裝于空冷器入口。在安裝百葉窗之后，就可以確保實(shí)時(shí)性的通風(fēng)調(diào)節(jié)。技術(shù)人員在改進(jìn)空冷器結(jié)構(gòu)時(shí)如果能加裝百葉窗，那么就能在最大程度上減少安裝空冷器消耗的費(fèi)用。在條件允許時(shí)，技術(shù)人員還可以選擇安裝變頻電機(jī)的方式來調(diào)節(jié)通風(fēng)量。

結(jié)論

自從誕生以來，石化領(lǐng)域運(yùn)用板式空冷器的時(shí)間較短，然而板式空冷器卻體現(xiàn)了良好的工業(yè)實(shí)效性。相比于傳統(tǒng)空冷器，板式空冷器具備更緊湊的結(jié)構(gòu)，可以節(jié)省原材并且便于拆洗。因此最近幾年，更多企業(yè)逐步意識到了板式空冷器的換熱優(yōu)勢，因而開始嘗試運(yùn)用板式空冷器。然而不應(yīng)當(dāng)忽視，在石化領(lǐng)域的具體運(yùn)用中，板式空冷器并沒有達(dá)到完善，例如在較寒冷季節(jié)里這種裝置很容易受到堵塞。由此可見，化工應(yīng)用中的板式空冷器仍存在弊病與漏洞，亟待改進(jìn)裝置性能。未來的技術(shù)實(shí)踐中，技術(shù)人員還需要摸索經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上服務(wù)于板式空冷器綜合效能的改進(jìn)與提高。

參考文獻(xiàn)

[1]顧錦彤，馬貴陽，吳強(qiáng).板式空冷器及其在石化工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和改進(jìn)措施[J].石油和化工設(shè)備，2012（6）：22-24.

[2]崔宇.淺談板式空冷器及其在石化工業(yè)中的應(yīng)用與改進(jìn)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（24）：103.

[3]馬也.板式空冷器及其在石化工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和改進(jìn)措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（21）：19.

[4]顧錦彤，馬貴陽，吳強(qiáng).板式空冷器在石化工業(yè)中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備，2012（S1）：78-79.