關于低溫環境中空冷器設計方面的分析

方思源

【摘要】在石油化工領域，空冷器屬于煉油工藝中最重要的靜裝置，空冷器設計方面，因為有些作業環境在冬天存在很低的溫度環境，為保障空冷器能夠在低溫環境正常運轉，就需要科學設計低溫環境下空冷器。由此，本文詳細探究了低溫環境下空冷器設計內容。

【關鍵詞】低溫環境? 空冷器? 設計分析

一、低溫環境下空冷器應用的現狀

我國有些地方在冬天和夏天有明顯的溫差現象，而且有些地方的冬天溫度能達到零下40℃左右。比如，在中國東北區域應用空冷器，在一些低溫環境下，有的空冷器每個管排之間的熱負荷會產生不均勻，而且會造成不凝氣問題，直接限制空冷器的運轉質量。此外，若空冷器有設計不當的情況，其一般在常規溫度環境下運轉還好，但在低溫環境中就會暴露出設計不當的現象。在空冷器穩定運轉狀態下，空冷器最底部的換熱管和上部的換熱管砼冷空氣相接觸有不一樣的先后順序，而且蒸汽冷凝地方和冷卻地方在換熱機管內的分布也不一樣。如圖1所示，因為空冷器首先和空冷器下方換熱基管相接觸，如果冷凝于空冷器最頂部的排管終端終止，那么在底排管，冷凝于管子內的某個點終止，其它管長產生冷卻區，而且冷凝液如果產生過冷卻情況，則不可避免的會造成硬化情況在低溫環境下產生。

反應蒸汽冷凝器由于不凝氣大量集中所造成的問題。其中，因為空冷器內的第二排換熱管凍結的蒸汽量低于第一排的凍結蒸汽量，因此壓力降于第二排換熱管內反映的更低。這時，若空冷器出口管箱作業壓力和進口管箱位置的壓力及流體通過第二排管時的壓力降一減的值相同，就會導致第一排管的出口壓力低于出口管箱的壓力。所以，這時蒸汽就會在第一排換熱管兩邊，且造成第一排換熱管兩邊產生不凝氣集中，且集中會延展至管廠AB。

二、熱風循環式空冷器類型

經過諸多實例顯示，熱風循環式空冷器能夠在低溫環境中避免工藝介質產生硬化。針對熱風循環式空冷器而言，其一般具有如下幾種類型：

（一）鼓風式中熱風循環空冷器

一般情況下，空冷器類型能夠選擇鼓風式中熱風循環空冷器，而在這種類型的空冷器之中，內部的1臺風機能夠調角運行，若溫度處在極端低溫環境下，調角風機能夠在通過調整葉片角度來讓空氣流向想著相反的方向傳送，進而保障熱空氣能夠在構架內循環。

此外，為防止朝下吹送的氣流遭到風速和風向的干擾，要求把2米左右高程的風屏安裝于風機入口處，而且能夠適當調整風機高度。在風向改變環節，有3℃左右的緩沖范圍，防止產生風機風向重復改變的現象。而且，當風機送風方向變化后，要對底部裝置承擔熱空氣溫度的性能進行全面考量[2]。針對鼓風式中熱風循環類型的空冷器而言，這種類型的空冷器很難充分混合和循環熱空氣和冷空氣，而且有冷熱空氣分流情況，若控制方式不當，就有工藝介質硬化風險。

（二）上部帶有百葉窗的鼓風式中熱風循環空冷器

一般空冷器類型還能夠采取上部帶有百葉窗的鼓風式中熱風循環空冷器。通常在管束頂部規劃了百葉窗，有利于提高熱風循環水平。針對這種空冷器來說，其包括夏天和冬天兩種運轉形式。在夏天，空冷器內的風機吹風方向都朝上，并經過把控百葉窗和風機運速來管理介質出口氣溫。在冬天，空冷器內的1臺風機吹風方向產生變化。而且，風機葉片角度能夠按照出口氣溫改變狀況進行調整，并按照循環縫的氣溫來管理百葉窗開度。

（三）鼓風式外界熱風循環空冷器

通常空冷器類型也能夠使鼓風式外界熱風循環空冷器，和其余熱風循環空冷器比較，熱風循環通路和百葉窗于空冷器兩邊分布，而且保障風機吹風方向一致固定。在冬天時，為確保循環空氣的氣溫，只要閉合頂部百葉窗且開啟旁路百葉窗就行。

針對外界熱風循環空冷器而言，為管理管束出口氣溫，其要求保障管束的吹送氣溫是固定值，且只通過管理管束的氣流就能夠管理空冷器出口氣溫。其中，進到管束的氣溫是依靠氣溫調節器調整新風、上部與旁路百葉窗來維持。氣流調整依靠流體出口氣溫調節器管理可調風機來完成。在外界熱風循環模式中，風機的最高出力不是在夏天，而是在冬天。主要原因是在這種環境下，氣體氣流重新循環的需要量是最多的，而且不管環境溫度怎樣，抵達管束上氣溫要維持固定。要按照所需要的混合氣溫計量所需要的循環空氣量，再乘以1.5倍。

外界熱風循環能夠設計為單側熱風循環，主要優點在于：節省鋼材。不循環的以便能夠與其他空冷器相聯接，削減占地范圍，方便分布。但一般是根據旁路百葉窗的流通范圍在符合標準的最經濟的排列進行選取。

以上幾類熱風再循環計劃有些系統較為繁瑣，包含的部件很多，某一零件失靈均會影響整個裝置運轉，因此對部件穩定性要求很高。

三、結束語

總之，隨著國內空冷器使用范圍的不斷擴展，為提高空冷器于低溫環境下的運行穩定性，作為制造商需要對低溫環境下空冷器設計引起重視，這針對提高空冷器制造單位的市場競爭力具有十分顯著的現實作用。

參考文獻：

[1]成洲.大型空分裝置設計缺陷及改造[J].化工管理，2018，（35）.

[2]王安寅.低溫環境中空冷器設計方面的研究[J].科技創新與應用，2018，（27）.