螺旋板換熱器的應用與節(jié)能

發(fā)布時間：2011-10-26 瀏覽：2664

       國產螺旋板換熱器質量和效果不及進口產品,是該設備在國內得不到推廣的關鍵。工程技術人員對它的優(yōu)越性和使用經濟效果認識不足則是企業(yè)不積極運用該設備的主要原因。而在適宜使用螺旋板換熱器的場合大膽選用該設備,不僅利用了其占地面積小、換熱系數(shù)大、自清理能力強等特點,如在回收廢熱等場合利用,還可充分發(fā)揮其完全逆流換熱的特性,提高熱能利用率,迅速收回項目投資,產生長遠的經濟效益和社會效益。關鍵詞:螺旋板換熱器;廢熱回收;冷卻水;節(jié)能;效益

　　與列管式換熱器相比,螺旋板換熱器具有換熱系數(shù)大、體積小、自清理能力強等諸多優(yōu)點,已廣為介紹,應該成為液體加熱、冷卻過程的首選工藝設備。但到目前為止,螺旋板換熱器在國內的運用仍很鮮見,遠不及國外普遍,國內螺旋板換熱器制造水平尚未得到提高,生產也沒有形成規(guī)模。

　　為推動螺旋板換熱器的應用,節(jié)約能源,現(xiàn)將本公司使用螺旋板換熱器的曲折過程和運用效果作一詳細介紹,供石化、化工、醫(yī)藥等行業(yè)的技術人員借鑒,共同為社會節(jié)能工作盡力。

　　我公司早期的醋酸回收生產流程中,由于萃余相蒸餾塔塔底廢液只經過一級列管換熱器冷卻,將廢熱傳給萃余相蒸餾塔進料,預熱進料,但廢液溫度較高,達不到對廢水處理的溫度要求,就決定增加一臺螺旋板換熱器,用循環(huán)冷卻水對廢液進行二級冷卻。考慮到廢液中有少量懸浮物,易析出結垢,需要定期進行清垢處理,就選用了一臺國產單面可拆卸式螺旋板換熱器。技術、維修人員為堵漏費盡周折,總算勉強解決了密封問題。但由于設備先天不足,滲漏問題時隱時現(xiàn)。

　　事隔五年,在醋片生產規(guī)模擴大一倍,增加一套相同規(guī)模的醋酸回收裝置時,醋酸回收設備國產化率達到99. 5 % ,無論是非標的萃取塔、主蒸餾塔等,還是標準的加熱設備,除該換熱器選用進口產品外,其余都使用了國產設備。

　　去年,老單元醋酸回收裝置中的萃余相蒸餾塔進料預熱器因殼程結垢嚴重,出現(xiàn)堵塞,不僅熱效率明顯下降,且影響正常生產,需要改造。該預熱器原是一臺換熱面積100m2的列管式換熱器,殼程走萃余相蒸餾塔進料,溫度為45℃,壓力0. 4MPa左右;管程走萃余相蒸餾塔塔底廢液,溫度為100℃,壓力0. 4MPa左右,該廢液熱量部分被進料吸收后,再進入上述的二級螺旋換熱器,用循環(huán)冷卻水冷卻至規(guī)定溫度后,進入廢水系統(tǒng)處理。由于管、殼程介質都較臟,易結垢,因此傳熱效率較低,必須定期清理管程結垢,而清理殼程污垢就更難,開“膛”破“肚”清垢,又擔心切割時火星或高熱引起爆炸燃燒事故,其它方法清垢又不夠徹底。在討論增資技改方案時,考慮到雙螺旋板式換熱器自清理能力強,又無管程、殼程之分,兩側都可以打開清洗的特點,且換熱系數(shù)大,能最大限度地將廢液中的熱量傳遞到進料中,有利于降低蒸餾蒸汽用量和冷卻時循環(huán)冷卻水用量,決定改用進口螺旋板式換熱器。根據(jù)生產參數(shù)和該設備的換熱能力等進行計算,得出結論:改用螺旋板式換熱器后,所有改造費用不到兩年,就可以通過節(jié)約蒸汽和循環(huán)冷卻水而全部收回。后來反復調研,又提出了采用國產螺旋板換熱器的建議,并一一列出了國產螺旋換熱器的缺陷,提請設備制造廠家在生產制造工藝上作具體的改進。在設備生產過程中,我公司機械、工藝、維修人員提出介入整個加工生產過程,并在材料選用、加工工藝、焊接工藝等方面提出具體要求,嚴格進行中間檢查和把關,終于生產出了雙方都較滿意的產品。2000年11月底大檢修中,該換熱器被安裝就位。開車后運行正常,沒有滲漏現(xiàn)象,雖換熱面積減少至四分之三,僅有74m2 ,換熱效果仍大幅度提高。由于二期運行時間較長,更換前列管換熱器殼程局部已堵塞,傳熱系數(shù)極低,更換前列管式換熱器運行參數(shù)和更換后使用螺旋板式換熱器的運行參數(shù)已大相徑庭,差距太大,比較時無說明力。我們將更換使用兩個月后的螺旋板換熱器與新建醋酸回收裝置中工藝作用、介質性質和流量基本相同的面積為100m2列管換熱器的運行參數(shù),與之作一比較,以對這個技改項目作一較全面的經濟效益分析。更換螺旋板式換熱器項目費用共計23萬元,目前老單元、新單元運行參數(shù)如表1所示(管、殼程廢液性質與水性質基本相近,廢水比熱按水比熱計算)由表1可知,由于管、殼程介質都易結垢,熱交換系數(shù)偏低。螺旋板換熱系數(shù)低,與螺旋板未能使用2mm不銹鋼板,而用3mm不銹鋼代替有關,但盡管如此,比較可得:使用螺旋板換熱器后,多回收廢熱5278GJ / a。在萃余相蒸餾過程中,我們采用0. 4MPa蒸汽直接加熱工藝,送出廢液必須用循環(huán)冷卻水冷卻到50℃以下,以利廢水發(fā)酵處理。循環(huán)冷卻水溫通常為27℃,出二級螺旋換熱器的回水溫度通常為48℃。根據(jù)此工藝特點和生產成本,計算效益如下:節(jié)約蒸汽成本: (蒸汽有效熱量按2. 45GJ / t汽,蒸汽成本按50元/ t計)節(jié)約量= 5278/ 2. 45 3 50 = 107714(元/年) ;減少廢水排放費用: (不計廢水處理費,排放費按1元/ t計)節(jié)約量= 5278/ 2. 45 = 2154(元/年)減少冷卻水費用: (循環(huán)冷卻水成本按0. 11元/ t計)節(jié)約量= (5278 3 1000 + 2154 3 (75 - 50) / (48 -27) 3 0. 11 = 27929 (元/年)

　　該項目合計節(jié)約成本13. 78萬元/年,項目投資23萬元可在二年內收回。

　　綜上所述,使用螺旋板換熱器的節(jié)能效果明顯,不僅有經濟效益,社會效益也十分明顯。為此,我們已將新增擴建單元列管式換熱器的改造列入今年的增資項目,代以螺旋板換熱器。