鄭露 徐迅 曹磊(浙江晉巨化工有限公司，浙江 衢州 324004)

浙江晉巨化工有限公司目前共有兩套氨合成生產(chǎn)裝置，在氨合成生產(chǎn)過程中需要大量的冷卻系統(tǒng)帶走熱量。老裝置有四臺(tái)列管式水冷器，醇烷化精煉系統(tǒng)兩臺(tái)，氨合成系統(tǒng)兩臺(tái)，需要配套一套閉式循環(huán)水裝置（包括循環(huán)水泵，水槽，閉式蒸發(fā)冷等），生產(chǎn)中的工藝氣體通過閉式循環(huán)水裝置帶走熱量，循環(huán)水再由蒸發(fā)冷冷卻；這種二次冷卻方式效果不理想，導(dǎo)致在高溫季節(jié)水冷負(fù)荷較重，夏季需要補(bǔ)充大量的清江水，造成各臺(tái)水冷器列管受清江水腐蝕，結(jié)垢嚴(yán)重，各水冷器換熱效果更差，形成惡性循環(huán)；同時(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中由于水循環(huán)量大，導(dǎo)致水損耗量大，而且循環(huán)水泵電機(jī)功率大導(dǎo)致電耗較高。

針對(duì)這一情況，公司在氨合成裝置擴(kuò)能時(shí)，通過考察比較，決定在氨合成裝置系統(tǒng)中采用浙江工業(yè)大學(xué)化工設(shè)備有限公司生產(chǎn)的ZGD高效節(jié)能蒸發(fā)式冷卻器，避免再出現(xiàn)老裝置中循環(huán)水情況惡化的問題，減少投資，降低能耗。

1 ZGD系列蒸發(fā)式冷卻器工作原理

合成氨、醇化、烷化尿素用高效節(jié)能蒸發(fā)式冷卻器是通過冷卻盤管蒸發(fā)換熱和空氣換熱，將生產(chǎn)系統(tǒng)裝置中的高溫高壓（或中低壓）氣體進(jìn)行冷卻或冷凝成液體、或?qū)^高溫度的液體進(jìn)行冷卻。工藝氣體或液體進(jìn)入蒸發(fā)式冷凝器內(nèi)的預(yù)冷管組，被將要由風(fēng)機(jī)排除的高濕水氣進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)入冷凝盤管裝置；盤管中高溫工藝氣體或液體的與盤管外的噴淋水和空氣進(jìn)行熱交換，由氣態(tài)逐漸被冷凝為液態(tài)或更低溫度的液態(tài)。風(fēng)機(jī)的強(qiáng)風(fēng)使噴淋水均勻地覆蓋到盤管表面，水借風(fēng)勢(shì)，形成負(fù)壓，增強(qiáng)噴淋水的蒸發(fā)能力，噴淋水和空氣吸收熱量后溫度升高，部分水由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，由蒸發(fā)潛熱帶走大量的熱量，熱交換效果顯著提高。熱空氣中的水汽上升后被高效脫水器截住并收集到收水器層中。另一部分水吸收管內(nèi)介質(zhì)地?zé)崃亢鬁囟忍嵘?，被布水器二次分配，下落到熱交換層中；被橫流過地空氣冷卻，溫度降低，進(jìn)入集水箱中，再由循環(huán)水泵進(jìn)入噴林系統(tǒng)中，繼續(xù)循環(huán)。

合成氨、醇化、烷化用高效蒸發(fā)式冷卻器，換熱機(jī)理先進(jìn)，將水的蒸發(fā)與空氣冷卻、傳熱與傳質(zhì)過程融為一體，利用空氣冷卻的水膜減壓蒸發(fā)段結(jié)合強(qiáng)化換熱、熱效率高，預(yù)冷后流體進(jìn)入蒸發(fā)段的溫度低、不易結(jié)逅，將空冷的通風(fēng)機(jī)和蒸發(fā)的引風(fēng)機(jī)合二為一、能效比高，節(jié)水節(jié)電和節(jié)約資源，運(yùn)行費(fèi)用低、投資效益高，性能優(yōu)異、同水冷器相比該裝備冷卻冷凝的工藝流體溫度更低、能達(dá)到更高工藝參數(shù)要求。

2 蒸發(fā)式冷卻器的應(yīng)用情況

2.1 蒸發(fā)式冷卻器工藝參數(shù)

我公司新氨合成醇烷化系統(tǒng)中蒸發(fā)式冷凝器分別為ZGZ?FL-5200兩臺(tái)、ZGZFL-2100一臺(tái)、ZGZFL-1400一臺(tái)，目前運(yùn)行情況良好。

工藝參數(shù)表:

名稱氨合成蒸發(fā)式水高壓烷化蒸發(fā)式高壓醇化蒸發(fā)式冷器 水冷器 水冷器水冷進(jìn)水冷出口水冷進(jìn)口水冷出水冷進(jìn)水冷出口口口 口流量為流量為～流量為～流量240000Nm3/h，共253000Nm3/h，共155000Nm3/h，共1臺(tái)， 臺(tái)， 臺(tái)操作溫度 ℃～90～35～90～35～90～35操作壓力 M Pa～～18.20～18.20～～～18.60(G)18.2518.1518.65設(shè)計(jì)壓差 M Pa≤0.05≤0.05≤0.05設(shè)計(jì)壓力 M Pa 26.0 26.0 26.0(G)H 2 48 48 73.36 73.36 71.7371.73 N2 15.28 15.28 24.41 24.41 23.8123.81氣NH 3 14.12 14.12體C H 4 19.54 19.54 1.9 1.9 1.831.83組Ar 3.06 3.06 0.26 0.26 0.250.25成C O 0.010.01 V C O 0.010.01% 2 H 2O 0.07 0.07 0.310.31 C H 3O 2.052.05 H

2.2 工藝流程簡介

我公司新氨合成醇烷化系統(tǒng)中蒸發(fā)式冷凝器分別為ZGZ?FL-5200兩臺(tái)、ZGZFL-2100一臺(tái)、ZGZFL-1400一臺(tái)，目前運(yùn)行情況良好。工藝流程簡介如下:

出醇化、烷化、氨合成系統(tǒng)換熱器工藝氣體進(jìn)入各臺(tái)蒸發(fā)冷，氣體走管內(nèi)，水自上而下噴淋在冷凝盤管組件上，用來冷凝氣體。在蒸發(fā)冷頂部風(fēng)機(jī)抽風(fēng)作用下，上升的空氣與冷凝水進(jìn)行熱量傳遞和質(zhì)量傳遞.

在上部，一般水的溫度和相應(yīng)的平衡水汽分壓都較高，熱量和質(zhì)量由熱水傳給空氣；在塔的下部，水溫降到氣溫以下，但比空氣濕球溫度高，這是由于空氣仍是不飽和狀態(tài)，水繼續(xù)汽化為水蒸氣使空氣增濕，進(jìn)行質(zhì)量傳遞，其所需的汽化熱，部分由空氣傳熱給水流進(jìn)行熱量傳遞，不足部分的熱由水本身溫降提供，因此水溫可繼續(xù)降低，用噴淋泵循環(huán)使用，氣體出蒸發(fā)冷進(jìn)入后裝置.

3 蒸發(fā)式冷凝器優(yōu)勢(shì)對(duì)比

通過對(duì)比分析我公司兩套氨合成裝置中不同冷卻器的使用效果，總結(jié)新氨合成系統(tǒng)中采用高壓蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)勢(shì)如下:

3.1 設(shè)備優(yōu)勢(shì)

3.1.1 換熱效率高。換熱管為新型管組，作為蒸發(fā)式冷凝器的核心部件，與普通的圓管和橢圓型的管件相比，新型管組有空氣動(dòng)力好，可布置更多換熱管，增加換熱面積、降低結(jié)垢速度等優(yōu)點(diǎn)

3.1.2 低噪音。采用低轉(zhuǎn)速、大直徑、全鋁葉片和設(shè)備下箱體落水區(qū)域的吸音材質(zhì)使用，大大降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音，對(duì)周邊環(huán)境和員工健康有著積極的意義。

3.1.3 采用高效收水器、孔窩式機(jī)構(gòu)等設(shè)計(jì)，使水的漂滴損失率僅為5ppm，節(jié)水效果明顯。此外，還有耐腐蝕、低能耗等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 能耗優(yōu)勢(shì)

以氨合成新系統(tǒng)蒸發(fā)冷運(yùn)行情況對(duì)比分析:

3.2.1 節(jié)水情況:

清江水:在高溫季節(jié)（三個(gè)月）老氨合成系統(tǒng)冷凝器無法全部使用循環(huán)水，將補(bǔ)充使用清江水，用水量約200 m3/h，蒸發(fā)冷凝器投產(chǎn)后，每年可節(jié)江水量為:

200 m3/h×24h×30天×0.7元×3個(gè)月=30.24萬元

軟水:閉式蒸發(fā)冷軟水用量以2 t/h每臺(tái)計(jì)，共六臺(tái)為:12t/h；蒸發(fā)冷凝器投產(chǎn)后，軟水用量為:8t/h；每年可節(jié)軟水量為:

軟水:4t/h×8000h×1.5元=4.8萬元

3.2.2 節(jié)電情況:改為蒸發(fā)式后，閉式循環(huán)水系統(tǒng)兩臺(tái)循環(huán)水泵停用，循環(huán)水電耗下降為:132KW×8000h×0.61元×2臺(tái)=128.832萬元

蒸發(fā)冷節(jié)電:

閉式蒸發(fā)冷運(yùn)行電耗:

（7.5KW×1臺(tái)+3KW×10臺(tái)+11KW×18臺(tái)）×8000×0.61=114.924萬元

水冷器改蒸發(fā)冷后運(yùn)行電耗:

（3KW×2臺(tái)+5.5KW×4臺(tái)+7.5KW×10臺(tái)+15KW×4）×8000×0.61=79.544萬元

總效益（每年，未計(jì)設(shè)備折舊）:30.24+4.8+128.832+114.924-79.544=199.252萬元

在高溫季節(jié)（四個(gè)月）老氨合成系統(tǒng)冷凝器無法全部使用循環(huán)水，將補(bǔ)充使用清江水，相對(duì)應(yīng)新系統(tǒng)用高壓蒸發(fā)冷代替閉式蒸發(fā)冷，每年可節(jié)水量為30萬噸左右；新系統(tǒng)采用高壓蒸發(fā)冷后，無需再配套循環(huán)水裝置，可節(jié)約循環(huán)水泵電費(fèi)約為100萬元，相對(duì)于老系統(tǒng)閉式循環(huán)水蒸發(fā)冷裝置，新裝置高壓蒸發(fā)冷運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用僅為其70%，從而大大降低了電資源的消耗；

4 結(jié)語

隨著目前水資源的嚴(yán)重緊缺，水價(jià)格的上漲，節(jié)水，節(jié)電是氨合成生產(chǎn)中面臨日益迫切的問題，高壓蒸發(fā)式冷凝器解決了這一難題，使我們有限的水資源得到了節(jié)儉，同時(shí)也降低了采用大量循環(huán)水的能耗浪費(fèi)，滿足了我們所提倡的節(jié)能降耗，為公司帶來了良好的效益，同時(shí)我公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也希望能為廣大同仁提高一些參考。

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