周長旺（內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

回收塔空冷器風(fēng)機改造

周長旺
（內(nèi)蒙古榮信化工有限公司，內(nèi)蒙古鄂爾多斯 017000）

進入夏季后，回收塔空冷器換熱效果明顯變差，造成生產(chǎn)負荷下降20%，分析原因進行技改，技改后達到良好的效果。

塔頂壓力；空氣冷卻器；管束；風(fēng)機轉(zhuǎn)速；風(fēng)量；功率

1　工藝簡介

內(nèi)蒙古榮信化工有限公司是年產(chǎn)90萬t的甲醇裝置，亞洲單套產(chǎn)能最大，采用英國戴維最先進的技術(shù)。配套精餾系統(tǒng)為三塔精餾即預(yù)精餾塔、精餾塔和回收塔。從合成來的粗甲醇分兩路送入預(yù)精餾塔上部，在預(yù)精餾塔中除去輕組分、溶解氣及其它雜質(zhì)，然后塔底的甲醇液體經(jīng)泵加壓進入精餾塔中部，在精餾塔內(nèi)除去水和重組分，同時從塔頂塔盤采出一部分液相精甲醇；精餾塔底剩余部分液體經(jīng)減壓閃蒸后進入回收塔中上部，在塔內(nèi)除去水和其它重組分，塔頂蒸出的甲醇氣經(jīng)空冷器冷凝后，一部分經(jīng)泵加壓回流，另一部分做產(chǎn)品采出。

2　空冷器的結(jié)構(gòu)

預(yù)塔空冷器主要有管束、風(fēng)機組成，風(fēng)機為引風(fēng)式，風(fēng)葉位于管束上方，電機位于管束下方，流動的空氣自下而上與管束換熱。管束為不銹鋼管與鋁翅片采用雙金屬扎制工藝制成，換熱管尺寸Φ25*2.5，與管箱焊接，一片管束的數(shù)量約為270根列管左右，換熱面積244m2；風(fēng)機22臺，電機功率37kW，額定電流71.4A，電機與風(fēng)機之間用三角皮帶傳動。

3　存在的問題

裝置于2014年7月正式投入生產(chǎn)，由于正值夏季，最高氣溫高達30℃。預(yù)塔和回收塔的甲醇蒸汽通過空氣冷卻器冷凝為液體甲醇，氣溫高直接影響換熱器的冷卻效果。負荷達到80%時，回收塔的各項操作指標都比設(shè)計高出許多，溫度、壓力都嚴重超標，生產(chǎn)負荷只達到100t/h，離設(shè)計值（125t/h）相差25t/h，一天少產(chǎn)600t甲醇，嚴重制約產(chǎn)量。

4　原因分析

1）最初設(shè)計條件空氣溫度30℃，而在最熱時期受周圍鋼結(jié)構(gòu)的輻射影響溫度超過30℃；入口空氣的溫度升高直接影響空冷器的換熱效果。

2）設(shè)計噪聲≤85db，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速決定噪音大小，電機的實際電流為46A，離額定電流相差較遠，電機功率相對額定值較低；轉(zhuǎn)速低直接減少風(fēng)機的風(fēng)量影響空冷器的換熱效果。

5　技改方案分析

5.2方案1

增加2跨空冷器（和原設(shè)備進行并聯(lián)布置），考慮到現(xiàn)空冷器的東西兩側(cè)均有位置，可以在兩端各增加1跨空冷器，共兩跨（4片）空冷器。優(yōu)點：空冷器分布總管只要在原管道基礎(chǔ)上東西分別增長一段即可，且工藝介質(zhì)的分布較為均勻；可以彌補空冷器換熱不足問題，可以利用停車機會提前甩頭并安裝閥門，空冷器到現(xiàn)場后可隨時進行安裝，對生產(chǎn)影響較小。不足：空冷器安裝在管廊的最上部，單片空冷器管束的重量將近13t，需要大噸位的吊車來配合空冷器管束、風(fēng)機、電機、構(gòu)架等的安裝。

5.3方案2

增加噴霧裝置的原理是利用西北空氣濕度低，在空冷器進口用噴霧裝置噴霧，濕化空氣，利用干空氣與濕空氣的溫差，給進口空氣降溫。如果能給空氣濕度增加 30%，空氣溫度能降低 4～6℃。如果能達到這樣的降幅，就能滿足我們的空冷器在最熱的天氣的運行要求。優(yōu)點：占空間小，無需考慮安裝基礎(chǔ)問題；不足：需用軟水量為15～20t/h，工程造價 45～50 萬元，建設(shè)周期 45個工作日。

5.4方案3

更換電機皮帶輪尺寸，增大風(fēng)機轉(zhuǎn)速；調(diào)節(jié)葉片角度。以目前風(fēng)機安裝運行情況看，風(fēng)機安裝角度φ=11°，風(fēng)機轉(zhuǎn)速n=230r/min，軸功率 N=21kW 左右，電機功率還有富余，通過初步計算轉(zhuǎn)速可提到n=270r/min，風(fēng)量可增加21%。優(yōu)點：工程造價4萬元，投資少，建設(shè)周期 25 個工作日，改造時不影響生產(chǎn)；不足：轉(zhuǎn)速增大噪音會增高。

6　推算過程

同一風(fēng)機，在同一空冷器上，風(fēng)機性能遵循下面的基本公式：

即風(fēng)量Q與風(fēng)機轉(zhuǎn)速n成1次方成正比

即風(fēng)壓P與風(fēng)機轉(zhuǎn)速n成2次方成正比

即風(fēng)機軸功率與風(fēng)機轉(zhuǎn)速n成3次方成正比

則估算出風(fēng)機風(fēng)量還可以增大到：

風(fēng)機電機的輸出功率在18.5kW。配套電機額定功率37kW，改造后按33kW計算。

則估算出風(fēng)機風(fēng)量還可以增大到：

由公式（3）

還有公式（1）

得出公式

所以改變角度，提轉(zhuǎn)速后風(fēng)量增加

結(jié)論：風(fēng)量增加21%。

7　技改效果

1）根據(jù)方案3改造后，風(fēng)量提高了21%，效果顯著。每日產(chǎn)量為3 000～3 150t，回收塔負荷達到100%～105%，每天創(chuàng)造效益12萬余元，解決了制約生產(chǎn)瓶頸的問題；

2）不足之處：塔頂壓力、溫度略高于正常值；噪音值87db，略高于設(shè)計值。

Retrofit of Air Cooler for Recovery Tower

Zhou Chang-wang

After entering the summer，the heat transfer effect of the tower is obviously reduced，and the production load is reduced by 20%，and the reason is analyzed.

top pressure；air cooler；tube bundle；fan speed；air volume；power

TM621

A

1003-6490（2016）05-0242-01

2016-05-15

周長旺（1973—），男，內(nèi)蒙古達拉特人，助理工程師，主要研究方向為化工設(shè)備改造。