哈雷釬焊板式換熱器
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高效換熱器在常減壓蒸餾裝置擴能改造中應用

點擊:1802 日期:[ 2014-04-26 22:43:07 ]
武勁松(洛陽石化工程公司,河南洛陽 471003)   換熱器和空冷器是常減壓蒸餾裝置中應用范圍最廣的設備,其換熱性能的好壞直接影響裝置處理量和能耗。揚子石化股份有限公司二套常減壓裝置的改造要求把年處理量從250萬t提高到450萬t。由于處理量提高80%,而整個裝置的平面布置又不允許進行大調整,用戶對原油換熱終溫要求較高,因此普通的光管管殼式換熱器無法滿足改造要求。在本次改造設計中,大量采用了波紋管、雙弓板、螺旋管、螺紋管、內插物等強化式換熱器以及表面蒸發空冷器和T形翅片管重沸器。除原有的12臺螺紋管換熱器仍舊使用外,在新增的56臺換熱器中,共有20臺波紋管換熱器、15臺雙弓板換熱器、4臺螺旋管換熱器和1臺管內插物換熱器共40臺高效換熱器,占新增換熱器的71%,其應用數量之多在目前國內常減壓裝置居前位。 1 波紋管換熱器 波紋管換熱器的換熱管采用雙面強化傳熱管型,內外壁被軋成環狀波紋凸肋,其內壁能改變流體流動狀態,外壁能增大傳熱表面和擾動,達到雙面強化傳熱的目的。根據洛陽石化工程公司的實驗與現場標定結果,與普通光管弓型板換熱器相比,波紋管換熱器總傳熱系數是光管的1.8~2.2倍,管程壓降是光管的2.3倍,殼程壓降比光管平均增加30%左右。波紋管對管程的強化效果強于殼程,對比同樣規格的換熱器,2管程波紋管換熱器管程的傳熱系數高于光管4管程換熱器,壓降低于光管4管程換熱器。在此次改造中,波紋管換熱器主要使用在原油、減壓渣油和減壓蠟油等油品粘度較大、結垢熱阻較高的油品換熱、管殼程需雙面強化的換熱器上,取得了較好的換熱效果。 2 雙弓板換熱器 雙弓板換熱器是采用雙弓形折流板代替普通單弓折流板換熱器。由于采用了不同形狀折流板的合理組合并增加了切去面積,使殼程介質流動形式從單弓板時的錯流改變成順流和錯流,克服了單弓板換熱器中殼程流體流過折流板時因180°急轉彎造成流動死區大、傳熱效率低、流道長及壓降大等弊病。在相同流量下可使殼程部分壓降降低到單弓板的1/6~1/8。采取較小的折流板間距以提高流速,在相同壓降條件下流速可超過單弓板的2倍。在同樣熱負荷條件下比單弓板節省30%以上的傳熱面積。根據裝置改造要求,初餾塔的汽化率要達到15%,為實現這個目的,需增加原油脫鹽后的換熱器數量,并要求原油脫鹽后的換熱器具有較低的壓降,故大量采用了雙弓形換熱器,既降低了原油壓降,又提高了傳熱效果。原油脫鹽后4路換熱,每路約10臺換熱器,標定每路換熱器壓降最高只有0.41MPa,平均每臺換熱器壓降僅0.041MPa,說明雙弓板換熱器在降低換熱器壓降上有一定的優勢。 3 表面蒸發空冷器 由于處理量大幅度提高,空冷器臺數較改造前有較大增多。為滿足工藝及平面布置需要,設計時對常頂油氣空冷器和脫戊烷塔頂空冷器各采用了2臺ZP9×3的表面蒸發空冷器。表面蒸發空冷器是種將水冷與空冷,傳熱與傳質融為一體的新型冷換設備。其主要特點是通過管外水膜的蒸發強化管外傳熱,換熱除依靠水膜與空氣之間的顯熱傳遞外,還利用管外表面水膜的迅速蒸發吸收了大量的熱量,強化了管外傳熱,因此具有結構緊湊、傳熱效率高、投資少以及操作費用低等優點。在裝置標定期間,常頂空冷器和脫戊烷塔頂空冷器負荷都較設計條件有了一定的偏差。由于原油密度比設計值小,初頂冷卻負荷增大,故將常頂的1片空冷借給了初頂油氣使用。而脫戊烷塔頂由于原油密度變小,負荷也較設計值偏高。但這2個部位的空冷冷卻效果較好,冷后溫度均在30℃左右,低于40℃的設計值,說明表面蒸發空冷器的彈性較大,可較好適應塔頂負荷的變化。為避免加長換熱框架,對一級減壓塔減一線中空冷器,采用2片具有傳質效率高、體積小等優點的橢圓翅片管空冷器替代了原初步設計中的3片普通圓翅片管空冷器,節省了投資。在滿負荷標定中,一級減一線的出裝置溫度為60℃,低于70℃的設計溫度,冷卻效果較好。 4 T形翅片管重沸器 改造前脫丁烷塔底和脫戊烷塔底重沸器采用的是普通光管重沸器。改造后由于受到安裝高度以及場地的限制,已不允許使用塔底重沸器。經過多方面的比較核算,利用T型翅片管重沸器在提高殼程沸騰傳熱系數以及有效防止換熱面污垢等方面的優勢,在塔底選用了2臺 1.2m的T型翅片管重沸器。換熱器直徑減小之后,方便了管道及調節閥門組的布置。 5 結語 2003年3月,揚子石化公司對裝置進行了72h滿負荷標定,整個換熱系統從原油進電脫鹽溫度、進初餾塔溫度以及原油換熱終溫到各部分的換熱器壓降均與設計值吻合較好,誤差很小,說明在本次改造中采用高效換熱器是成功的。    
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