噴淋蒸發(fā)冷卻器及其在循環(huán)水系統中存在問(wèn)題的處理

解決方案工藝/工柴1峻霄/診斷/檢測/維筋/2造GoLUnON噴淋蒸發(fā)冷卻器及其在循環(huán)水系統中存在問(wèn)題的處理朱注潮(上海梅山鋼鐵有限公司能源環(huán)保部,南京210039 )摘要:介紹了噴淋蒸發(fā)冷卻器的工作原理、組成及相應的作用、重要的影響因素,歸納了其在閉式循環(huán)水系統使用中存在的問(wèn)題.并提出了一些處理措施或改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞:噴淋蒸發(fā)冷卻器:循環(huán)水系統;使用;問(wèn)題中圄分類(lèi)號:TB657文獻標識碼:A文章編號: 1002- -2333( 2012 )05- -0145. 031.引言層管排。與此同時(shí).空氣流從管束底部上升與水膜逆流運噴淋蒸發(fā)冷卻器是近年來(lái)國內冶金工業(yè)閉式循環(huán)水動(dòng),加速了管束表面水膜的蒸發(fā),產(chǎn)生對流換熱。在此過(guò)程系統所采用的一-種新型換熱冷卻設備。由于它在節水降中,水膜被管壁加熱,并在管束氣液界面處蒸發(fā).從而使管耗換熱效率方而比常見(jiàn)涼水塔具有很強的優(yōu)勢.被用于內熱水受到冷卻。由于常溫常壓下水具有較高的汽化潛熱冶金工業(yè)各種閉式循環(huán)水系統,用來(lái)冷卻諸如轉爐爐殼、(水在25C-35"心范圍內.一個(gè)大氣壓下的汽化潛熱平均值連鑄結晶器等循環(huán)水。梅鋼自2002年開(kāi)始在RH機械冷為2256.25kJ/kg2).因此.噴淋水的蒸發(fā)帶走了管內熱介卻水系統應用噴淋蒸發(fā)冷卻器以來(lái).巳逐漸推廣到煉鐵、質(zhì)傳遞到換熱管束外壁的大量熱量,并產(chǎn)生大量水蒸氣。煉鋼熱軋各冶金工序循環(huán)水系統。水蒸氣使向上運動(dòng)空氣的濕度迅速增大.并接近飽和。飽2噴淋蒸發(fā)冷卻器的工作原理和的濕空氣在穿過(guò)噴嘴上方的收水器時(shí),其夾帶的水滴被2.1 三種工作介質(zhì)及其運動(dòng)過(guò)程去除后從風(fēng)簡(jiǎn)流出。其次,由于管內熱水與管外空氣和噴在噴淋蒸發(fā)冷卻器中,有三種工作介質(zhì),即來(lái)自用戶(hù)淋水之間存在溫度差.因此,水和空氣與換熱管束之間也的熱流體、受風(fēng)機驅動(dòng)的空氣和用于換熱元件表面蒸發(fā)會(huì )發(fā)生顯熱傳遞。大量試驗研究表明.在噴淋蒸發(fā)冷卻器冷卻的噴淋水。中.管束內熱流體的冷卻主要是通過(guò)噴淋水膜與管內熱流如圖1所示,噴體的潛熱傳遞來(lái)實(shí)現的.熱流體與管外空氣和噴淋水之間淋蒸發(fā)冷卻器工作的顯熱傳遞所產(chǎn)生的冷卻效果是次要的?？傊?，噴淋蒸發(fā)時(shí)，被冷卻的熱水從冷卻器的換熱冷卻過(guò)程是一個(gè)包括管束間降膜、水冷與空管箱的上端流入,然冷.傳熱與傳質(zhì)的復雜物理過(guò)程。后分配到多排錯落相3噴淋蒸發(fā)冷卻器的基本結構及各部分的作用L ,6間布置且與水平方向噴淋燕發(fā)冷卻器的基本結構包括蒸發(fā)換熱子系統.有小坡度傾斜(坡度通風(fēng)子系統、循壞噴淋子系統.電氣控制子系統和框架及圈1噴淋蒸發(fā)冷卻器 工作原理通常大于lmm/m. 以附件等。示意圖便于設備檢修或停用蒸發(fā)換熱子系統主要由換熱管束管箱、支架.管堵1.風(fēng)機2.收水器 3.噢頭 4.換熱時(shí)管內的余水能排等組成。它是整臺設備的心臟,熱介質(zhì)與噴淋水和空氣的管柬5.進(jìn)風(fēng)格柵 6.水箱 7.管道空)的換熱管中,經(jīng)匯傳熱傳質(zhì)主要依托它完成。常用換熱元件材質(zhì)有銅管.不泵8.止同閥 9.手動(dòng)閥集后從另一管箱的下銹鋼管、碳素鋼或碳素鋼鍍鋅.鍍鉻等。據有關(guān)研究表明",端流出。在換熱管外,來(lái)自設備所攜帶的管道泉將水箱內其以不銹鋼管壽命最長(cháng),以10鋼表面熱浸鋅管成本最低冷卻水(俗稱(chēng)噴淋水)增壓后,通過(guò)布水管的噴頭連續地(壽命約3年)。向換熱管束噴淋。同時(shí).在設備頂部軸流式抽風(fēng)機或側面通風(fēng)子系統主要包括風(fēng)機、風(fēng)簡(jiǎn)格柵收水器等。風(fēng)離心式鼓風(fēng)機的作用下，四周的空氣經(jīng)格柵后從換熱管機是蒸發(fā)傳熱的重要設備.由于換熱管束噴淋水流對空與水箱之間的流入并由下向上.運動(dòng).依次通過(guò)換熱管束、氣流動(dòng)的阻力不大.所以- -般選用軸流式或離心式通風(fēng)收水器后.從設備的頂部排出。機。格柵的作用主要是避免日光直射.阻止空氣中塵埃和2.2噴淋蒸發(fā)冷卻器的工作原理雜質(zhì)進(jìn)入水箱。收水器則主要是去除飽和空氣所夾帶的由t述噴淋蒸發(fā)冷卻器中介質(zhì)的T.作流程可知.噴淋水滴中國煤化工水被均勻地噴淋到第-層換熱管排項部.噴淋水在管束間泵及其驅動(dòng)電機水下降的過(guò)程中受重力表面張力和粘性力的作用,在換熱泵進(jìn)MHCNMHG嘴等。這一部分的管外側滑落形成一層水膜,水膜在管底積聚并脫落到下一主 要作用是通過(guò)噴淋水的循環(huán)流動(dòng)，強化管束內熱介質(zhì)機械工程師2012年第5期 I 145解決方案EoLuTON工藝/工蔡/黃/創(chuàng )厲/檢潮/維箱/古造與管外水膜和濕空氣的傳熱，它是濕式空冷器的關(guān)鍵步一段時(shí)間后 ,在淋水系統各種設備上沉積的水垢(一般呈驟和主要特征?；野咨?產(chǎn)生各種不良后果。具體設備故障有:框架主要由支柱.橫梁側板等部分組成。它是整個(gè)(1 )淋水泵機械密封失效泄漏(主要由于沉積在機械空冷器的骨架和支撐部分。密封動(dòng)環(huán).靜環(huán)密封面和彈簧上水垢引起)。電氣控制子系統主要包括風(fēng)機和水泵的電氣控制元(2)設備換熱效率下降(主要由于換熱管東外部積垢器件及線(xiàn)路等。它是設備自動(dòng)運行的重要組成部分。降低換熱效果);4影響噴淋蒸發(fā)冷卻器傳熱傳質(zhì)的重要因素(3)補水閥閥體結垢卡死;據國內研究成果以表明,影響噴淋蒸發(fā)冷卻器傳熱傳(4)淋水泵出口過(guò)濾網(wǎng)網(wǎng)孔堵塞。質(zhì)的主要因素包括換熱元件的截面形狀、換熱管束的迎對于上述問(wèn)題,要從根本上解決,需改善噴淋水質(zhì).面風(fēng)速、水流的噴淋密度和設備周?chē)諝獾臐袂驕囟燃叭绮捎密浕虺} 水作為噴淋水。對于空冷器使用量相對濕度。較大的系統,也叮以考慮采用噴淋水集中供應的辦法,這4.1換熱管的截面形狀樣取消了分散的噴淋泵和補水閥，可以從根本上消除上換熱管是噴淋濕式蒸發(fā)空氣冷卻器的核心元件。不述故障， 如何均勻地分配噴淋水量和滿(mǎn)足必要的噴淋壓同的換熱管截面形狀.直接影響換熱管束降膜過(guò)程(包括力是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。水膜在換熱管上.的形成、增大.下降、脫落的過(guò)程時(shí)間和5.2 使用 環(huán)境引起的問(wèn)題不穩定性波長(cháng)。因此，可以說(shuō)換熱管截面形狀是決定換熱由于噴淋蒸發(fā)冷卻器安裝在多塵的環(huán)境，如安裝位管束上下間距的主要設計因素之一。置靠近石灰石堆場(chǎng)污泥脫水間或運輸主干道等,空氣中4.2 換熱管束的迎面鳳速的塵土和雜物容易被風(fēng)機吸人。并導致:(1 )水池積淤快;換熱管束的迎面風(fēng)速是指垂直于換熱元件的空氣流(2)格柵孔堵塞。動(dòng)速度。實(shí)驗證明,在其余條件相同的情況下.增大管束因此,格柵、水池需要經(jīng)常沖洗.運行維護的工作量的迎面風(fēng)速.換熱管束總傳熱系數增大。對于光滑圓管，非常 大而且耗水量也大。有鑒于此.噴淋蒸發(fā)冷卻器在安迎面風(fēng)速超過(guò)2.5m/s后總傳熱系數增加緩慢。裝位置的選擇上充分考慮環(huán)境因素，要避免安裝在灰塵4.3水流噴淋密度較多的場(chǎng)地。水流噴淋密度是指單位時(shí)間內噴酒在換熱管管束單5.3 因設計考 慮不周引起的問(wèn)題位長(cháng)度上的噴淋水的質(zhì)量。不同的水流噴淋密度直接影響(1 )熱空氣回流。由于相鄰空冷器間的間距小,軸流換熱管束間的水膜分布流動(dòng)型式和脫落特性。實(shí)驗證明,在風(fēng)機抽出 的濕熱空氣容易被相鄰的風(fēng)機吸人，導致濕熱其他操作條件保持不變的情況下.換熱管束的水膜傳熱系空 氣回流.影響設備的換熱效果。數隨噴淋密度的增大而增大,但噴淋密度超過(guò)0.05kg(m.s)(2)通風(fēng)不暢。由于空冷器- -側或周?chē)嬖诟叽蟮臉嫼?水膜傳熱系數基本保持不變甚至略有減小。筑物,直接影響設備進(jìn)風(fēng)面空氣的水平流動(dòng),也影響設備4.4空 氣的濕球溫度和相對濕度的換熱效果。除上述三個(gè)與其結構和操作因素外，還與其使用環(huán)(3 )噴淋泵電機設計裕量偏小。由于噴淋泵機械密封境的空氣濕球溫度和相對濕度緊密相關(guān)。據有關(guān)研究結部位積垢增大了轉 動(dòng)摩擦阻力、外部塵埃等溶人水箱后果表明0,空氣的濕球溫度對噴淋蒸發(fā)冷卻器的傳熱傳質(zhì)增大了噴淋水密度和水泵葉輪流道表面銹蝕引起泉效率影響最大,根據其定義的傳熱傳質(zhì)影響因子估算,空氣濕下降 等原因，噴淋泵電機在使用- -段時(shí)間后 就紛紛出現球溫度的影響是水流噴淋密度的10倍，是迎面風(fēng)速的運行電 流超額定值,并引起電機繞組過(guò)熱燒壞的故障。事表1噴淋蒸發(fā)冷卻囂的傳熱傳質(zhì)影響因子4.4倍?？諝夂?,通過(guò)在噴淋泵出水管路上增加手動(dòng)閥,用調節閥門(mén)開(kāi)變化范國影響因子F的相對濕度度來(lái)控制電機運行電流使問(wèn)題得到 了解決。迎面風(fēng)速u(mài)d/m'sr+1.2-3.70.034的影響也僅上述這些問(wèn)題，都是設計時(shí)考慮不周所引起。因此，噴淋密度T'kg*(m's)- 0.03-0.0750.015次于空氣濕在設 備設計和安裝地點(diǎn)選擇時(shí)必須慎重考慮，避免影響濕球溫度wC11.4-23.30.150球溫度、迎設 備的使用和效能發(fā)揮。相對濕度1%50-800.018面風(fēng)速和水5.4 設備本身值得完善的問(wèn)題流噴淋密度。其實(shí)驗數據見(jiàn)表1。(1)缺乏必要的狀態(tài)參數檢測,設備自適應調節能力5噴淋蒸 發(fā)冷卻器在使用中出現的問(wèn)題及改進(jìn)方法差,限制了設備節能降耗的作用。從目前國內生產(chǎn)的噴淋?chē)娏苷舭l(fā)冷卻器作為-種高效換熱冷卻設備，在國蒸發(fā)冷卻器樣 本來(lái)看，對進(jìn)出設備的流動(dòng)介質(zhì)普遍缺乏內許多鋼鐵企業(yè)的閉式循環(huán)水系統中的獲得了廣泛的使狀態(tài) 監測,如缺乏對熱循環(huán)介質(zhì)進(jìn)出口溫度噴淋水泵流用,并且在節水降耗方面發(fā)揮了重要作用。但在實(shí)際使用量壓力中國煤化工因此,不能自動(dòng)調中仍存在一-些問(wèn)題。歸納起來(lái),主要有以下幾個(gè)方面。節鳳機造成電能和補充水CNMHG5.1噴淋水質(zhì) 引起的問(wèn)題由于噴淋水采用回用水,水的硬度高,因此,在使用(2)換熱管束管間距小,重量大,清洗除垢難。146 I機械工程師2012年第5期解決方案I藝/工藁/順具/診斷/檢測/維餡/改造SOLUTON壓力容器用鋼的特殊要求李偉民(哈藥集團制藥總廠(chǎng),哈爾濱150086)摘要:根據壓力容器對所使用的鋼材在強度焊接性及韌性方面的基本要求,并以Q345R( 16MnR )和Q345( 16Mn)兩個(gè)典型鋼號為例，通過(guò)對比兩種鋼的制造標準,找出了壓力容器用鋼和普通結構鋼之間在性能和質(zhì)量上的主要差別，使壓力容器選材更加合理、經(jīng)濟。關(guān)鍵詞:壓力容器用鋼;S、P含量;韌性;選材中圖分類(lèi)號:TH49文獻標識碼:A文章編號: 1002-2333( 2012)05- -0147-021引言置.鋼材應具有較高的熱強性.高韌性.良好的抗氫性能隨著(zhù)工藝的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展,壓力容器早已經(jīng)廣泛以及低的回火脆性;對于低溫T.作壓力容器,鋼材不但應地應用于化工制藥領(lǐng)域。壓力容器作為- -種特種設備,它具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性，還要有一定的抗起裂和抵抗的設計.制造、檢驗和運行全過(guò)程都必須遵循國家相應的裂紋擴展的能力。法律.法規和標準的要求?；趬毫θ萜鞯奶厥庑砸约爸茐毫θ萜鲗︿摬牡囊笾饕Q于它的用途和T.作環(huán)造工藝的成熟性.用于制造壓力容器的材料主要為金屬材竟。 而隨著(zhù)壓力容器的用途和工作環(huán)境不同,對鋼材性能的料一鋼材。壓力容器選材是-一個(gè)復雜的問(wèn)題,材料選擇要求也各不相同。由于壓力容器自身承壓的特點(diǎn)及金屬材的好壞會(huì )對壓力容器的安全性壽命和設備價(jià)格產(chǎn)生直接料的工藝要求。壓力容器對鋼材有如下三項基本要求:的影響。作為壓力容器設計、制造及檢驗方面的技術(shù)人員，(1)高強度。材料強度是保證壓力容器安全、可靠使不但要掌握各種法規和標準中對壓力容器用鋼的要求,同用的基本條件。高強度可以減少材料用量,這在經(jīng)濟上也時(shí)也要了解壓力容器用鋼和普通結構鋼的主要差別,只有比較合理。在這個(gè)基礎上,才能在壓力容器選材時(shí)更合理、更經(jīng)濟。(2)良好的焊接性。壓力容器的特點(diǎn)決定了焊接是壓2壓力容 器對鋼材的要求力容器制造中主要的連接方法。這使得良好的焊接性對力容器是否安全可靠，與其所選用的鋼材密切相保證壓力容器的安全性有重要的意義。關(guān)。它要求鋼材有一定的力學(xué)性能加工工藝性能以及使(3)良好的沖擊韌性。通過(guò)對壓力容器事故的分析發(fā)用性能。當設備承受載荷時(shí),應有足夠的強度和穩定性，現.大多數的事故原因是材料發(fā)生脆性斷裂。而良好的韌鋼材要有-定的強度.塑性和韌性;制作容器及其受壓元性是防止壓力容器發(fā)生脆性破壞的重要因素。件時(shí),需經(jīng)各種成型工序,鋼材應具有良好的冷作熱鍛、3 壓力容 器用鋼的特殊要求焊接和熱處理等性能;在腐蝕介質(zhì)中運行的化工設備,相在確定了壓力容器對鋼材的具體要求后，怎樣來(lái)選應條件下鋼材應能耐腐蝕;在高溫高壓下工作的加氫裝撣具體的鋼號以及怎樣從幾個(gè)相近的鋼號中選擇出適用5.5設備運行值得 重視的問(wèn)題廣泛使用的一種新型換熱設備.它有熱循環(huán)水消耗小運(1)由于噴淋蒸發(fā)冷卻器對多數水處理運行維護人行穩定 、換熱效率較高、維護簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn).但由于在噴淋員來(lái)說(shuō).是一種新型的設備。加之設備本身的可靠性和穩水質(zhì)和使用環(huán)境選擇、設備和T.業(yè)設計上考慮不周等原定性也很高.故障較少。實(shí)踐證明.在日常檢查中.根據換因,在實(shí)際應用中存在諸如換熱管容易結垢、噴頭和進(jìn)風(fēng)熱管束降膜形態(tài)，及時(shí)調整噴淋水量和定期檢查與疏通格柵容易堵塞換熱效能不能正常發(fā)揮,以及框架結構腐噴淋水管道噴頭。對保持設備的冷卻性能有著(zhù)十分重要蝕塊換熱管束整體更換難等問(wèn)題,都值得在今后的實(shí)踐的作用。尤其是對噴淋水量的調節.實(shí)際運行中常常被人中探索 和解決。們忽視。[參考文獻](2 )噴淋濕式空冷器是一種季節性設備,它在氣溫高[1]韓卓, 馬軍.王春暉.表面蒸發(fā)式京冷器管外腐蝕成囚及防護措的季節投人的數鼠較大.風(fēng)機和淋水泵需要滿(mǎn)負荷運轉;施[]石油化工設備.2005(7):64-66.在氣溫低的季節投人的量就顯著(zhù)減少,風(fēng)機和淋水泵可[2] 董其伍,張森,等換熱器[ M].北京:化學(xué)T業(yè)出版社.2008.以部分運轉甚至停運。因此.根據系統溫度要求.合理調[3] 朱冬牛 佛r旅植呢站尤乃講匡IM.北京:中國石化出中國煤化工(編輯立明)配淋水泵和風(fēng)機投人運行的數量,可以顯著(zhù)降低運行成本。6結語(yǔ):THCN MH G.設備技術(shù)和管理工作。噴淋蒸發(fā)冷卻器作為冶金工業(yè)閉式循環(huán)水系統日益收稿日 期:2012-02-20機械工程師2012 年第5期I 147