大型空分卧式主冷凝蒸发器的应用

第28卷第3期制冷与空调2014年6月Refrigeration and Air ConditioningJun,2014.299~300文章编号:1671-6612(2014)03-29902大型空分卧式主冷凝蒸发器的应用李成旭周勇四川空分设备(集团)有限责任公司简阳641400)【摘要】卧式主冷凝蒸发器构想的由来,唐钢40000空分装置的卧式主冷在设计中遇到的问题以及在40000等级以上大型空分装置的推广。【关键词】卧式主冷凝蒸发器:大型空分装置;构想;专利:问题中图分类号TB657.7文献标识码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引言撑为设计的重点和难点。下面就以上问题分别说明。205年12月在与用户就“唐山钢铁股份有限1.1旁置卧式主冷的流程设计公司4000Nm3/空分装置”招标前的技术交流旁置卧式主冷的氮气通过4×∮512×6的管道中,用户给我们提出了如何解决“空分大型化后采与下塔的上升氮气相连;控制氮气的流速≤5ms(低用双层主冷冷箱高度增加的液空、液氮不能顺利送于常规空分主冷氮气进口的流速),主要原因是采达上塔相应的位置的难题”。但是用户也不接受采用旁置卧式主冷后由于布置的原因氮气管线增长,用上塔落地的方案,因为增加了运转设备(工艺流控制流速可以减少阻力损耗。主冷冷凝的液氮出板程液体泵)而且冷箱的占地面积也会增加。针对用式为4×∮210×5的管道,管道的流速≤0.85ms(低户提出的这一难题,四川空分设备(集团)有限责于常规空分主冷中液氮出口的流速);然后分一部任公司借鉴以前化工上已经成功运用的卧式再沸分做为下塔的回流液,另一部分经过冷器过冷后送器的经验,大胆的提岀了采用旁置卧式主冷凝蒸发入上塔参与上塔的精馏。卧式主冷的液氧通过器的构想;并在准备技术标书的同时,对这一构想2×∮262×6与上塔底部的液氧出口相连,液氧的流申请了实用新型专利(已经批准)。这一构想最终速≤0.5ms;卧式主冷蒸发的一部分氧气在投标时也得到用户的认可,保证了我公司最终中(≥400Nmh)做为产品氧气抽出(∮816×8)标,同时我公司的大空分又上了一个新台阶氧气流速≤6m/s(控制流速低,主要防止出口带液);大部分氧气做为上塔的上升气抽出唐钢40000空分卧式主冷的具体实施4×∮660×5),氧气流速≤6m/s(控制流速低,主唐钢40000空分装置合同签后,旁置卧式主冷的要防止出口带液)。卧式主冷上设置液位、压力流程设计、设备设计以及卧式主冷在冷箱的布置和支分析等其它接口作者(通讯作者)简介:李成旭(19642-),男,大学,高级工程师,E-mail:LCX@ SASPGCOM收稿日期:2013-09-25300014年板式的长度尺寸缩短,宽度尺寸增加;具体变化为:3100mm(长)×1350mm(高)×2749mm(宽)(初产品氧气上塔步设计),调整为:2700(长)×1350mm(高)液氮去过冷器×3100mm(宽)(最终设计)。经过计算氮侧阻力:5kPa与立式布置比较略有增加,在总体布置时式主冷考虑高差足以克服10kPa以上的阻力,这样就保证了液氮的回流顺畅(3)板式设计借鉴已有卧式乙烯蒸发器的设液氧取出计和使用经验,将液氮侧的翅片型式由DK(多孔翅片)调整为PZ(平直翅片);保证不会由于氮气图1唐钢40000Nm3/h空分部分流程图冷凝为液氮时液膜的积聚而影响传热系数。所以在Fig 1 Part of pfd of Tangshan steel4000Nmn3/hair翅片的拼装工艺上要求比较高。separation plant(4)设备设计时采用板式单元高密度集成设1.2卧式主冷的设备设计。计,解决设备大型化后的运输难题,最终的设备尺卧式主冷的板式在容器内有两种模式:(1)只寸:Φ3840×20,L=7762mm。是外面的容器为卧式,内装板式仍按常规的立式布(5)卧式主冷内的板式由于在长度方向上有置(杭氧的包钢40000空分,湘40000空分均为2的倾角,所以在卧装的装配工艺上工艺人员和车此模式);(2)不仅外面的容器为卧式,内装板式间工人通力合作,经过精心的工序组织和工装模具也为卧式布置。的配合顺利的完成卧式主冷的装配,很好的满足了我们设计为第二种模式。主要有以下优点:采设计要求。用板式卧式布置后,保证全浸时主冷的液氧液面可1.3卧式主冷在冷箱的布置以降到约1500mm,而立式布置保证全浸时主冷的随着空分等级大于30000以上后,采用双层主液氧液面为:约2200mm,这样在主冷温差设计不冷虽然解决了主冷运输的问题,但是又出现了新问变的情况下,可以减低下塔的操作压力(约10kPa)题:冷箱高度增加(唐钢2500空分主冷箱高度到:和板式的重量,达到节能降耗的目的(空压机轴功6m),液空、液氮不能顺利送达上塔相应的位置。率减少1%以上)。通过方案的比较:采用方案二板卧式主冷虽然解决了双层主冷的冷箱高度问题(唐式的重量可以减少~5000g。所以我们选择了板式钢4000空分的冷箱最终高度:56.5m)以及空分卧式布置的方案。大型化后由于运输设备直径的限制(最终设计的设40000主冷凝蒸发器设计参数备尺寸:Φ3840×20,L=7762mm)。但是同时也出热负荷:9669000 kcal/h现了新的问题,主冷在冷箱内的总体布置设计难度氮侧参数:压力542kPa·A(最高工作压力650和现场安装难度加大,主冷与上塔的连接管路比较kPa A)复杂而且管径较大,必需充分考虑连接管道的应氧侧参数:液面压力138kPaA(最髙工作压力,这样才能保证整套空分长期稳定的运行。为了力180kPaA)解决该问题总体室的设计人员做了大量的工作。要求:由于主冷凝蒸发器采用旁置卧式容器,设计人员利用PDMS配管设计软件以及其板式单元也采用卧式,并且全浸式操作CAESAR-ⅡI应力分析软件对冷箱内连接管道进行但是在具体设计上也有下面的难点应力分析,使该部分的配管更加安全可靠,确保空(1)采用卧式布置后液氮有可能在长度方向分长期运行的可靠性。最后确定将卧式主冷放在主有液膜,影响传热;设备最终设计时将卧式主冷内换热器冷箱上部,将该部分冷箱上的承重梁增加,板式的倾角从初步设计时的1°调整到2°。并且考虑到主冷盛满液体的重量;同时高度布置上(2)为了减少液氮通道的阻力(液氮通道比主冷的液氮出口比下塔的液氮进料口高:~1.8m常规的长),利用新上国内最大的真空钎接炉,将(下转第309页)第28卷第3期卢宁博,等:成都某办公楼河水源热泵能耗与经济性分析电的价格为:0.8495元kWh。所以每年节约电费河水源热泵更节能Q=PXL=31802×0.8495=270158(元)参考文献:式中:Q为每年节约电费,元;P为节约耗电[]江向阳张勇华,广州地区某建筑群典型建筑能耗模拟量,kWh;L为商业用电单价,元/kWh。及分析[门广州建筑20119(5):43-48由以上数据可得使用河水源热泵的回收期为:[2]周明慧关于暖通空调系统节能问题的探讨[J城市建n=MQ=118000270158-437(年)设理论研究(电子版),20131)式中:n为回收期,年;M为初投资多出费用,[3]刘恺,陈雁,王军,等间接式海水源热泵系统动态运行元;Q为每年节约电费,元能耗模拟分析[门可再生生能源,2011,29(1):133-136由以上数据可得河水源热泵系统的回收期为[4]陆耀庆实用供热空调设计手册M]中国建筑工业出3.63年,而其设计寿命为15年,所以从经济性上版社,2007分析河水源热泵系统相对于多联机系统更经济。[S]宾亮雄变制冷剂空调系统设计要点及方法简介[J科技传播,2010,(11):49,535结论[6]王斌,刘德成,乔红勇,等河水源热泵空调系统的应用本文采用 equest能耗模拟软件对河水源热泵研究[城市建设理论研究(电子版),2012,(12)系统与多联机系统进行模拟对比分析可以得出:[]胡艳军,张雪梅芦鹏寅,等基于 eQUEST软件的建筑能(1)建筑采用河水源热泵系统,初投资为耗分析方法研究[浙江工业大学学报,2012,40(1)1002000元,空调系统全年耗电量为116605kWh75-79,83(2)建筑采用多联机系统,初投资为884000[8]郑洁,孙海军,曹晓庆等重庆地区宾馆类建筑能耗模空调系统全年耗电量为148407kWh;拟分析[C]中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论(3)河水源热泵每年比多联机系统节约电费文集,2007:982-9867015.8元,其经济回收期为437年,从经济角度(上接第300页)权。为了保护知识产权,专利申请工作在我们以后经过技术人员、车间工人辛勤的工作,该套设的创新设计上都应大力推广。唐钢40000空分的顺备于2007年8月按时交货完毕。并于2008年3月利开车,标志着川空集团的设计、制造水平及综合在唐钢南区现场一次开车成功;该装置的考核于开发能力达到国际先进水平。同时也为进一步在2008年6月进行了性能考核,考核结论如下:该60000等级的内压缩空分上成功运用打下坚实的基套空分装置运行稳定,产品产量及纯度均达到“合础,目前针对60000等级的空分设备卧式主冷已进同附件的性能保证值”:特别是上、下塔的操作压行了初步设计;我坚信随着我公司的发展壮大力均低于设计值。由此验证我们的设计是成功的。60000等级的空分设备一定能突破,该项新技术能进一步的推广运用。2结束语唐钢40000空分卧式主冷的设计,是我公司参考文献40000等级以上空分主冷的一种创新设计,唐钢[]杭州制氧机厂第一批赴西德林德公司1000h制氧40000空分的开车成功,验证了该项创新设计是成机实习报告[M]1980,3功的;并且为该技术在我公司多套40000等级以上[2]周智勇,卢杰特大型空分设备开发小深冷技术200空分装置的推广使用打下了坚实的基础。同时该项(4):12-15技术的专利申请也有效的保护了我公司的知识产