第28卷第3期制冷與空調(diào)2014年6月Refrigeration and Air ConditioningJun,2014.299~300文章編號(hào):1671-6612(2014)03-29902大型空分臥式主冷凝蒸發(fā)器的應(yīng)用李成旭周勇四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司簡(jiǎn)陽641400)【摘要】臥式主冷凝蒸發(fā)器構(gòu)想的由來,唐鋼40000空分裝置的臥式主冷在設(shè)計(jì)中遇到的問題以及在40000等級(jí)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(gòu)想;專利:問題中圖分類號(hào)TB657.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。下面就以上問題分別說明。205年12月在與用戶就“唐山鋼鐵股份有限1.1旁置臥式主冷的流程設(shè)計(jì)公司4000Nm3/空分裝置”招標(biāo)前的技術(shù)交流旁置臥式主冷的氮?dú)馔ㄟ^4×∮512×6的管道中,用戶給我們提出了如何解決“空分大型化后采與下塔的上升氮?dú)庀噙B;控制氮?dú)獾牧魉佟?ms(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(guī)空分主冷氮?dú)膺M(jìn)口的流速),主要原因是采達(dá)上塔相應(yīng)的位置的難題”。但是用戶也不接受采用旁置臥式主冷后由于布置的原因氮?dú)夤芫€增長,用上塔落地的方案,因?yàn)樵黾恿诉\(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)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(duì)用式為4×∮210×5的管道,管道的流速≤0.85ms(低戶提出的這一難題,四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)于常規(guī)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(yùn)用的臥式再沸分做為下塔的回流液,另一部分經(jīng)過冷器過冷后送器的經(jīng)驗(yàn),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器的構(gòu)想;并在準(zhǔn)備技術(shù)標(biāo)書的同時(shí),對(duì)這一構(gòu)想2×∮262×6與上塔底部的液氧出口相連,液氧的流申請(qǐng)了實(shí)用新型專利(已經(jīng)批準(zhǔn))。這一構(gòu)想最終速≤0.5ms;臥式主冷蒸發(fā)的一部分氧氣在投標(biāo)時(shí)也得到用戶的認(rèn)可,保證了我公司最終中(≥400Nmh)做為產(chǎn)品氧氣抽出(∮816×8)標(biāo),同時(shí)我公司的大空分又上了一個(gè)新臺(tái)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(shè)置液位、壓力流程設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)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(jí)工程師,E-mail:LCX@ SASPGCOM收稿日期:2013-09-25300014年板式的長度尺寸縮短,寬度尺寸增加;具體變化為:3100mm(長)×1350mm(高)×2749mm(寬)(初產(chǎn)品氧氣上塔步設(shè)計(jì)),調(diào)整為:2700(長)×1350mm(高)液氮去過冷器×3100mm(寬)(最終設(shè)計(jì))。經(jīng)過計(jì)算氮側(cè)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(shè)計(jì)借鑒已有臥式乙烯蒸發(fā)器的設(shè)液氧取出計(jì)和使用經(jīng)驗(yàn),將液氮側(cè)的翅片型式由DK(多孔翅片)調(diào)整為PZ(平直翅片);保證不會(huì)由于氮?dú)鈭D1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(shù)。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(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)采用板式單元高密度集成設(shè)1.2臥式主冷的設(shè)備設(shè)計(jì)。計(jì),解決設(shè)備大型化后的運(yùn)輸難題,最終的設(shè)備尺臥式主冷的板式在容器內(nèi)有兩種模式:(1)只寸:Φ3840×20,L=7762mm。是外面的容器為臥式,內(nèi)裝板式仍按常規(guī)的立式布(5)臥式主冷內(nèi)的板式由于在長度方向上有置(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此模式);(2)不僅外面的容器為臥式,內(nèi)裝板式間工人通力合作,經(jīng)過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,很好的滿足了我們?cè)O(shè)計(jì)為第二種模式。主要有以下優(yōu)點(diǎn):采設(shè)計(jì)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)主冷的隨著空分等級(jí)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(shè)計(jì)不冷雖然解決了主冷運(yùn)輸?shù)膯栴},但是又出現(xiàn)了新問變的情況下,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(dá)到節(jié)能降耗的目的(空壓機(jī)軸功6m),液空、液氮不能順利送達(dá)上塔相應(yīng)的位置。率減少1%以上)。通過方案的比較: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(yùn)輸設(shè)備直徑的限制(最終設(shè)計(jì)的設(shè)40000主冷凝蒸發(fā)器設(shè)計(jì)參數(shù)備尺寸:Φ3840×20,L=7762mm)。但是同時(shí)也出熱負(fù)荷:9669000 kcal/h現(xiàn)了新的問題,主冷在冷箱內(nèi)的總體布置設(shè)計(jì)難度氮側(cè)參數(shù):壓力542kPa·A(最高工作壓力650和現(xiàn)場(chǎng)安裝難度加大,主冷與上塔的連接管路比較kPa A)復(fù)雜而且管徑較大,必需充分考慮連接管道的應(yīng)氧側(cè)參數(shù):液面壓力138kPaA(最髙工作壓力,這樣才能保證整套空分長期穩(wěn)定的運(yùn)行。為了力180kPaA)解決該問題總體室的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)人員利用PDMS配管設(shè)計(jì)軟件以及其板式單元也采用臥式,并且全浸式操作CAESAR-ⅡI應(yīng)力分析軟件對(duì)冷箱內(nèi)連接管道進(jìn)行但是在具體設(shè)計(jì)上也有下面的難點(diǎn)應(yīng)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度方向分長期運(yùn)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(shè)備最終設(shè)計(jì)時(shí)將臥式主冷內(nèi)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(shè)計(jì)時(shí)的1°調(diào)整到2°。并且考慮到主冷盛滿液體的重量;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(guī)的長),利用新上國內(nèi)最大的真空釬接爐,將(下轉(zhuǎn)第309頁)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(jì)性分析電的價(jià)格為:0.8495元kWh。所以每年節(jié)約電費(fèi)河水源熱泵更節(jié)能Q=PXL=31802×0.8495=270158(元)參考文獻(xiàn):式中:Q為每年節(jié)約電費(fèi),元;P為節(jié)約耗電[]江向陽張勇華,廣州地區(qū)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[門廣州建筑20119(5):43-48由以上數(shù)據(jù)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(diào)系統(tǒng)節(jié)能問題的探討[J城市建n=MQ=118000270158-437(年)設(shè)理論研究(電子版),20131)式中:n為回收期,年;M為初投資多出費(fèi)用,[3]劉愷,陳雁,王軍,等間接式海水源熱泵系統(tǒng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行元;Q為每年節(jié)約電費(fèi),元能耗模擬分析[門可再生生能源,2011,29(1):133-136由以上數(shù)據(jù)可得河水源熱泵系統(tǒng)的回收期為[4]陸耀慶實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)M]中國建筑工業(yè)出3.63年,而其設(shè)計(jì)壽命為15年,所以從經(jīng)濟(jì)性上版社,2007分析河水源熱泵系統(tǒng)相對(duì)于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)。[S]賓亮雄變制冷劑空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及方法簡(jiǎn)介[J科技傳播,2010,(11):49,535結(jié)論[6]王斌,劉德成,喬紅勇,等河水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用本文采用 equest能耗模擬軟件對(duì)河水源熱泵研究[城市建設(shè)理論研究(電子版),2012,(12)系統(tǒng)與多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行模擬對(duì)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(tǒng),初投資為耗分析方法研究[浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,40(1)1002000元,空調(diào)系統(tǒng)全年耗電量為116605kWh75-79,83(2)建筑采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng),初投資為884000[8]鄭潔,孫海軍,曹曉慶等重慶地區(qū)賓館類建筑能耗?？照{(diào)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)節(jié)約電費(fèi)文集,2007:982-9867015.8元,其經(jīng)濟(jì)回收期為437年,從經(jīng)濟(jì)角度(上接第300頁)權(quán)。為了保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),專利申請(qǐng)工作在我們以后經(jīng)過技術(shù)人員、車間工人辛勤的工作,該套設(shè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)上都應(yīng)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月利開車,標(biāo)志著川空集團(tuán)的設(shè)計(jì)、制造水平及綜合在唐鋼南區(qū)現(xiàn)場(chǎng)一次開車成功;該裝置的考核于開發(fā)能力達(dá)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(jié)論如下:該60000等級(jí)的內(nèi)壓縮空分上成功運(yùn)用打下堅(jiān)實(shí)的基套空分裝置運(yùn)行穩(wěn)定,產(chǎn)品產(chǎn)量及純度均達(dá)到“合礎(chǔ),目前針對(duì)60000等級(jí)的空分設(shè)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(shè)計(jì);我堅(jiān)信隨著我公司的發(fā)展壯大力均低于設(shè)計(jì)值。由此驗(yàn)證我們的設(shè)計(jì)是成功的。60000等級(jí)的空分設(shè)備一定能突破,該項(xiàng)新技術(shù)能進(jìn)一步的推廣運(yùn)用。2結(jié)束語唐鋼40000空分臥式主冷的設(shè)計(jì),是我公司參考文獻(xiàn)40000等級(jí)以上空分主冷的一種創(chuàng)新設(shè)計(jì),唐鋼[]杭州制氧機(jī)廠第一批赴西德林德公司1000h制氧40000空分的開車成功,驗(yàn)證了該項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)是成機(jī)實(shí)習(xí)報(bào)告[M]1980,3功的;并且為該技術(shù)在我公司多套40000等級(jí)以上[2]周智勇,盧杰特大型空分設(shè)備開發(fā)小深冷技術(shù)200空分裝置的推廣使用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)該項(xiàng)(4):12-15技術(shù)的專利申請(qǐng)也有效的保護(hù)了我公司的知識(shí)產(chǎn)