高慧敏 張玉凡 常春梅 劉學(xué)峰

（1.湖北迪峰換熱器股份有限公司 2.上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司 3.齊魯制藥（內(nèi)蒙古）有限公司）

0 引言

壓縮機(jī)對(duì)氣體壓縮做功后，氣體的壓力、溫度均會(huì)升高。為進(jìn)一步提高氣體的壓力，常需要兩級(jí)或多級(jí)壓縮。為保證多級(jí)壓縮消耗功最小，一般采用等溫壓縮[1]。通常，壓縮后的氣體通過(guò)級(jí)間冷卻器和后冷卻器進(jìn)行降溫，而冷卻水升溫后則直接排放入冷卻塔。但這樣不僅增加了冷卻塔的負(fù)擔(dān)，而且壓縮氣體生成的熱量成為廢熱，造成能源浪費(fèi)[2-3]。隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的實(shí)施推進(jìn)，以及企業(yè)從自身利益出發(fā)，必須對(duì)這部分廢熱加以利用，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 級(jí)間冷卻器的應(yīng)用與實(shí)踐

早期壓縮機(jī)的級(jí)間冷卻器普遍使用傳統(tǒng)的管殼式換熱器，這種換熱器在較大壓力與較高溫度場(chǎng)合具有不可替代的優(yōu)點(diǎn)。但就換熱效果和氣側(cè)阻力控制而言，傳統(tǒng)的管殼式換熱器有一定的弊端，如耗水量大，兩側(cè)介質(zhì)溫度端差較大，換熱效果差，氣側(cè)阻力大，清洗維護(hù)頻繁，綜合經(jīng)濟(jì)效益不好等。

為適應(yīng)一側(cè)為氣體、一側(cè)為水的換熱條件，在壓力和溫度可適應(yīng)的場(chǎng)合，常采用高效的翅片式換熱器。翅片式換熱器是采用了擴(kuò)展表面的高效換熱器。翅片式換熱器經(jīng)過(guò)對(duì)氣側(cè)換熱的強(qiáng)化，在與管殼式換熱器體積相同的情況下，其換熱管的根數(shù)減少許多，換熱面積卻大大增加，能較好地將氣體冷卻到工藝要求的溫度。同時(shí)氣側(cè)阻力大幅下降，減少了電力損耗；耗水量減少，可為企業(yè)節(jié)約用水，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

雖然經(jīng)過(guò)以上兩種結(jié)構(gòu)形式的換熱器對(duì)壓縮氣體進(jìn)行降溫，熱量傳遞到水側(cè)，但由于其熱品位較低，均采用直接排放。

考慮到企業(yè)集中控制室夏季制冷、冬季供暖的需要（由溴化鋰機(jī)組提供），企業(yè)計(jì)量部專(zhuān)門(mén)針對(duì)排放熱量的再利用問(wèn)題，聯(lián)合設(shè)備技術(shù)部和設(shè)備制造廠家進(jìn)行調(diào)研，查閱文獻(xiàn)資料[4-7]，最后決定采用焊接板式換熱器[4]來(lái)回收利用級(jí)間冷卻器帶走的熱量。該節(jié)能改造項(xiàng)目有關(guān)工藝參數(shù)如表1所示。

表1 空壓機(jī)級(jí)間冷卻器改造工藝參數(shù)

2 換熱器工藝參數(shù)與選型計(jì)算

結(jié)合水源的實(shí)際情況，將空氣側(cè)分為高溫部分與低溫部分進(jìn)行考慮，并結(jié)合板式換熱器可適應(yīng)溫度交叉情況進(jìn)行換熱的特點(diǎn)，盡可能多地利用熱量（4 842.5 kW），換熱器的選型計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

3 焊接板式換熱器運(yùn)行參數(shù)實(shí)測(cè)

該焊接板式換熱器投入運(yùn)行后，設(shè)備制造廠家及使用企業(yè)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，數(shù)據(jù)記錄如表3所示。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析認(rèn)為，空氣工作壓力略低于技術(shù)協(xié)議要求，換熱器進(jìn)出風(fēng)筒直徑DN1200較小 （建議改為DN1500），且進(jìn)出口均為90°急彎，會(huì)造成阻力略高，但總體符合預(yù)期要求。

表2 換熱器選型計(jì)算[8-10]

表3 焊接板式換熱器運(yùn)行參數(shù)

4 結(jié)論

應(yīng)用實(shí)踐表明，該焊接板式換熱器達(dá)到了預(yù)期的換熱效果，可作為大型空氣壓縮機(jī)級(jí)間冷卻器使用。該焊接板式換熱器在其可承受的壓力范圍（真空至2.5 MPa）內(nèi)，可代替翅片式換熱器，并且能較好地利用低品位的廢熱，達(dá)到節(jié)能的目的。

[1] 沈維道，童鈞耕.工程熱力學(xué) [M].4版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 吳金星.節(jié)能技術(shù)與應(yīng)用講座 [R/OL].（2014-09-22）[2017-01-05].https：//wenku.baidu.com/view/5193665566 68a98271fefaca.html.

[3] 張新敬，譚春青，隋軍，等.我國(guó)工業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀調(diào)研和對(duì)策 [J].中國(guó)能源，2008，30（11）：32-38.

[4] 欒輝寶，陶文銓?zhuān)靽?guó)慶，等.全焊接板式換熱器發(fā)展綜述 [J].中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)，2013，43（9）：1020-1033.

[5] 張鐵峰.板式空氣預(yù)熱器在工業(yè)爐中的應(yīng)用 [J].化工裝備技術(shù)，2002，23（1）：23-26.

[6] 高永學(xué).板式換熱器在冶煉煙氣制酸凈化工序中的應(yīng)用 [C]//第三屆全國(guó)有色冶煉煙氣制酸生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集.2006：44-48.

[7] 汪善文.焊接板式換熱器及其應(yīng)用 [J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2001，22（6）：47-51.

[8] 朱聘冠.熱交換器原理及計(jì)算 [M].北京：清華大學(xué)出版社，1989.

[9] 楊世銘.傳熱學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1991.

[10]全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).板式熱交換器：NB/T 47004—2009[S].北京：新華出版社，2010.