大型空分臥式主冷凝蒸發(fā)器的應用

第28卷第3期制冷與空調2014年6月Refrigeration and Air ConditioningJun,2014.299~300文章編號:1671-6612(2014)03-29902大型空分臥式主冷凝蒸發(fā)器的應用李成旭周勇四川空分設備(集團)有限責任公司簡(jiǎn)陽(yáng)641400)【摘要】臥式主冷凝蒸發(fā)器構想的由來(lái),唐鋼40000空分裝置的臥式主冷在設計中遇到的問(wèn)題以及在40000等級以上大型空分裝置的推廣?！娟P(guān)鍵詞】臥式主冷凝蒸發(fā)器:大型空分裝置;構想;專(zhuān)利:問(wèn)題中圖分類(lèi)號TB657.7文獻標識碼Bpplication of Horizontal Condenser-evaporator in Large-sized Air Separation PlantZhou ySichuan Air Separation Plant( Group) Co., Ltd, Jianyang, 641400)(Abstract) The derivation of the proposition of horizontal condenser-evaporator, problems in design of horizontal condenser-evaporator in the 40000Nm/h air separation plant of Tangshan Steel group the popularization of horizontal condenser-evaporatorin the large-sized air separation plant over 40000Nm/h(Keywords Horizontal condenser-evaporator; Large-sized air separation plant; Proposition; Patent; Problem0引言撐為設計的重點(diǎn)和難點(diǎn)。下面就以上問(wèn)題分別說(shuō)明。205年12月在與用戶(hù)就“唐山鋼鐵股份有限1.1旁置臥式主冷的流程設計公司4000Nm3/空分裝置”招標前的技術(shù)交流旁置臥式主冷的氮氣通過(guò)4×∮512×6的管道中,用戶(hù)給我們提出了如何解決“空分大型化后采與下塔的上升氮氣相連;控制氮氣的流速≤5ms(低用雙層主冷冷箱高度增加的液空、液氮不能順利送于常規空分主冷氮氣進(jìn)口的流速),主要原因是采達上塔相應的位置的難題”。但是用戶(hù)也不接受采用旁置臥式主冷后由于布置的原因氮氣管線(xiàn)增長(cháng),用上塔落地的方案,因為增加了運轉設備(工藝流控制流速可以減少阻力損耗。主冷冷凝的液氮出板程液體泵)而且冷箱的占地面積也會(huì )增加。針對用式為4×∮210×5的管道,管道的流速≤0.85ms(低戶(hù)提出的這一難題,四川空分設備(集團)有限責于常規空分主冷中液氮出口的流速);然后分一部任公司借鑒以前化工上已經(jīng)成功運用的臥式再沸分做為下塔的回流液,另一部分經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送器的經(jīng)驗,大膽的提岀了采用旁置臥式主冷凝蒸發(fā)入上塔參與上塔的精餾。臥式主冷的液氧通過(guò)器的構想;并在準備技術(shù)標書(shū)的同時(shí),對這一構想2×∮262×6與上塔底部的液氧出口相連,液氧的流申請了實(shí)用新型專(zhuān)利(已經(jīng)批準)。這一構想最終速≤0.5ms;臥式主冷蒸發(fā)的一部分氧氣在投標時(shí)也得到用戶(hù)的認可,保證了我公司最終中(≥400Nmh)做為產(chǎn)品氧氣抽出(∮816×8)標,同時(shí)我公司的大空分又上了一個(gè)新臺階氧氣流速≤6m/s(控制流速低,主要防止出口帶液);大部分氧氣做為上塔的上升氣抽出唐鋼40000空分臥式主冷的具體實(shí)施4×∮660×5),氧氣流速≤6m/s(控制流速低,主唐鋼40000空分裝置合同簽后,旁置臥式主冷的要防止出口帶液)。臥式主冷上設置液位、壓力流程設計、設備設計以及臥式主冷在冷箱的布置和支分析等其它接口作者(通訊作者)簡(jiǎn)介:李成旭(19642-),男,大學(xué),高級工程師,E-mail:LCX@ SASPGCOM收稿日期:2013-09-25300014年板式的長(cháng)度尺寸縮短,寬度尺寸增加;具體變化為:3100mm(長(cháng))×1350mm(高)×2749mm(寬)(初產(chǎn)品氧氣上塔步設計),調整為:2700(長(cháng))×1350mm(高)液氮去過(guò)冷器×3100mm(寬)(最終設計)。經(jīng)過(guò)計算氮側阻力:5kPa與立式布置比較略有增加,在總體布置時(shí)式主冷考慮高差足以克服10kPa以上的阻力,這樣就保證了液氮的回流順暢(3)板式設計借鑒已有臥式乙烯蒸發(fā)器的設液氧取出計和使用經(jīng)驗,將液氮側的翅片型式由DK(多孔翅片)調整為PZ(平直翅片);保證不會(huì )由于氮氣圖1唐鋼40000Nm3/h空分部分流程圖冷凝為液氮時(shí)液膜的積聚而影響傳熱系數。所以在Fig 1 Part of pfd of Tangshan steel4000Nmn3/hair翅片的拼裝工藝上要求比較高。separation plant(4)設備設計時(shí)采用板式單元高密度集成設1.2臥式主冷的設備設計。計,解決設備大型化后的運輸難題,最終的設備尺臥式主冷的板式在容器內有兩種模式:(1)只寸:Φ3840×20,L=7762mm。是外面的容器為臥式,內裝板式仍按常規的立式布(5)臥式主冷內的板式由于在長(cháng)度方向上有置(杭氧的包鋼40000空分,湘40000空分均為2的傾角,所以在臥裝的裝配工藝上工藝人員和車(chē)此模式);(2)不僅外面的容器為臥式,內裝板式間工人通力合作,經(jīng)過(guò)精心的工序組織和工裝模具也為臥式布置。的配合順利的完成臥式主冷的裝配,很好的滿(mǎn)足了我們設計為第二種模式。主要有以下優(yōu)點(diǎn):采設計要求。用板式臥式布置后,保證全浸時(shí)主冷的液氧液面可1.3臥式主冷在冷箱的布置以降到約1500mm,而立式布置保證全浸時(shí)主冷的隨著(zhù)空分等級大于30000以上后,采用雙層主液氧液面為:約2200mm,這樣在主冷溫差設計不冷雖然解決了主冷運輸的問(wèn)題,但是又出現了新問(wèn)變的情況下,可以減低下塔的操作壓力(約10kPa)題:冷箱高度增加(唐鋼2500空分主冷箱高度到:和板式的重量,達到節能降耗的目的(空壓機軸功6m),液空、液氮不能順利送達上塔相應的位置。率減少1%以上)。通過(guò)方案的比較:采用方案二板臥式主冷雖然解決了雙層主冷的冷箱高度問(wèn)題(唐式的重量可以減少~5000g。所以我們選擇了板式鋼4000空分的冷箱最終高度:56.5m)以及空分臥式布置的方案。大型化后由于運輸設備直徑的限制(最終設計的設40000主冷凝蒸發(fā)器設計參數備尺寸:Φ3840×20,L=7762mm)。但是同時(shí)也出熱負荷:9669000 kcal/h現了新的問(wèn)題,主冷在冷箱內的總體布置設計難度氮側參數:壓力542kPa·A(最高工作壓力650和現場(chǎng)安裝難度加大,主冷與上塔的連接管路比較kPa A)復雜而且管徑較大,必需充分考慮連接管道的應氧側參數:液面壓力138kPaA(最髙工作壓力,這樣才能保證整套空分長(cháng)期穩定的運行。為了力180kPaA)解決該問(wèn)題總體室的設計人員做了大量的工作。要求:由于主冷凝蒸發(fā)器采用旁置臥式容器,設計人員利用PDMS配管設計軟件以及其板式單元也采用臥式,并且全浸式操作CAESAR-ⅡI應力分析軟件對冷箱內連接管道進(jìn)行但是在具體設計上也有下面的難點(diǎn)應力分析,使該部分的配管更加安全可靠,確?？?1)采用臥式布置后液氮有可能在長(cháng)度方向分長(cháng)期運行的可靠性。最后確定將臥式主冷放在主有液膜,影響傳熱;設備最終設計時(shí)將臥式主冷內換熱器冷箱上部,將該部分冷箱上的承重梁增加,板式的傾角從初步設計時(shí)的1°調整到2°。并且考慮到主冷盛滿(mǎn)液體的重量;同時(shí)高度布置上(2)為了減少液氮通道的阻力(液氮通道比主冷的液氮出口比下塔的液氮進(jìn)料口高:~1.8m常規的長(cháng)),利用新上國內最大的真空釬接爐,將(下轉第309頁(yè))第28卷第3期盧寧博,等:成都某辦公樓河水源熱泵能耗與經(jīng)濟性分析電的價(jià)格為:0.8495元kWh。所以每年節約電費河水源熱泵更節能Q=PXL=31802×0.8495=270158(元)參考文獻:式中:Q為每年節約電費,元;P為節約耗電[]江向陽(yáng)張勇華,廣州地區某建筑群典型建筑能耗模擬量,kWh;L為商業(yè)用電單價(jià),元/kWh。及分析[門(mén)廣州建筑20119(5):43-48由以上數據可得使用河水源熱泵的回收期為:[2]周明慧關(guān)于暖通空調系統節能問(wèn)題的探討[J城市建n=MQ=118000270158-437(年)設理論研究(電子版),20131)式中:n為回收期,年;M為初投資多出費用,[3]劉愷,陳雁,王軍,等間接式海水源熱泵系統動(dòng)態(tài)運行元;Q為每年節約電費,元能耗模擬分析[門(mén)可再生生能源,2011,29(1):133-136由以上數據可得河水源熱泵系統的回收期為[4]陸耀慶實(shí)用供熱空調設計手冊M]中國建筑工業(yè)出3.63年,而其設計壽命為15年,所以從經(jīng)濟性上版社,2007分析河水源熱泵系統相對于多聯(lián)機系統更經(jīng)濟。[S]賓亮雄變制冷劑空調系統設計要點(diǎn)及方法簡(jiǎn)介[J科技傳播,2010,(11):49,535結論[6]王斌,劉德成,喬紅勇,等河水源熱泵空調系統的應用本文采用 equest能耗模擬軟件對河水源熱泵研究[城市建設理論研究(電子版),2012,(12)系統與多聯(lián)機系統進(jìn)行模擬對比分析可以得出:[]胡艷軍,張雪梅蘆鵬寅,等基于 eQUEST軟件的建筑能(1)建筑采用河水源熱泵系統,初投資為耗分析方法研究[浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,40(1)1002000元,空調系統全年耗電量為116605kWh75-79,83(2)建筑采用多聯(lián)機系統,初投資為884000[8]鄭潔,孫海軍,曹曉慶等重慶地區賓館類(lèi)建筑能耗?？照{系統全年耗電量為148407kWh;擬分析[C]中國儀器儀表學(xué)會(huì )第九屆青年學(xué)術(shù)會(huì )議論(3)河水源熱泵每年比多聯(lián)機系統節約電費文集,2007:982-9867015.8元,其經(jīng)濟回收期為437年,從經(jīng)濟角度(上接第300頁(yè))權。為了保護知識產(chǎn)權,專(zhuān)利申請工作在我們以后經(jīng)過(guò)技術(shù)人員、車(chē)間工人辛勤的工作,該套設的創(chuàng )新設計上都應大力推廣。唐鋼40000空分的順備于2007年8月按時(shí)交貨完畢。并于2008年3月利開(kāi)車(chē),標志著(zhù)川空集團的設計、制造水平及綜合在唐鋼南區現場(chǎng)一次開(kāi)車(chē)成功;該裝置的考核于開(kāi)發(fā)能力達到國際先進(jìn)水平。同時(shí)也為進(jìn)一步在2008年6月進(jìn)行了性能考核,考核結論如下:該60000等級的內壓縮空分上成功運用打下堅實(shí)的基套空分裝置運行穩定,產(chǎn)品產(chǎn)量及純度均達到“合礎,目前針對60000等級的空分設備臥式主冷已進(jìn)同附件的性能保證值”:特別是上、下塔的操作壓行了初步設計;我堅信隨著(zhù)我公司的發(fā)展壯大力均低于設計值。由此驗證我們的設計是成功的。60000等級的空分設備一定能突破,該項新技術(shù)能進(jìn)一步的推廣運用。2結束語(yǔ)唐鋼40000空分臥式主冷的設計,是我公司參考文獻40000等級以上空分主冷的一種創(chuàng )新設計,唐鋼[]杭州制氧機廠(chǎng)第一批赴西德林德公司1000h制氧40000空分的開(kāi)車(chē)成功,驗證了該項創(chuàng )新設計是成機實(shí)習報告[M]1980,3功的;并且為該技術(shù)在我公司多套40000等級以上[2]周智勇,盧杰特大型空分設備開(kāi)發(fā)小深冷技術(shù)200空分裝置的推廣使用打下了堅實(shí)的基礎。同時(shí)該項(4):12-15技術(shù)的專(zhuān)利申請也有效的保護了我公司的知識產(chǎn)