浅谈预换热器的性能改造以及优势

    预冷系统设计有错流形板翅式换热器，从空压机过来的压缩空气和从分馏塔出来再生分子筛的污氮气在此换热，由于和预换热器连接的空气和污氮气管道在开、停机过程中温差较大，因热应力的作用使预换热器多次发生内漏，水分进人再生污氮气管道，造成分子筛失效和扒塔处理，给生产经营带来严重损失，在几次对预换热器补漏、加固无效的情况下，于2001年10月被迫拆除，再生分子筛的电加热器由2台改为3台。预换热器拆除后，通过几年的运行发现，机组电耗明显加大，备件材料费用也提高了，而且分子筛的再生效果也不如以前。

空气一污氮预换热器的改造及投入使用情况
    2007年5月，通过对原预换热器的改造，重新上了一套换热器，该套预换热器采用目前先进的错流间壁式螺旋翅片管结构，空气走管内.污氮气走管外.由于管内外都有螺旋翅片，增大了换热面积，提高了换热效果;考虑到铜材料延展性和换热好的优点，把原来的铝材质改为铜材质;防止热应力损坏换热器，在空气和污氮气进出口增设了伸缩节。
    该套空分装置分子筛纯化器为双层床，在下层的空气人口处先装一定量的活性氧化铝，其上加装13X分子筛。压缩空气通过空冷塔先被常温水冷却，再被冷冻水冷却到8-10℃后进分子筛纯化器。将分子筛纯化器切换程序分为5个阶段，即充压15 min,平行1 min,卸压7 min，加热106 min，冷吹一06 min，再加上阀门动作时间，一个纯化器的运行周期为240 min。不加预换热器时，9℃的污氮气出冷箱后进人电加热器，在此被加热到185℃再生分子筛，然后再吹冷。
    增设污氮预换热器后，空压机3级排出的热空气和污氮气在预换热器中进行换热，污氮气的温度提高，进空冷塔的空气温度降低，节省能耗，工艺流程见图1，预换热器的效果见表1,

2增设预换热器后节省的能耗
2.1每年节约电费
    (1)由于进电加热器的污氮气温度大大提高，电加热器由原来3台变为2台运行，节省1台加热器，分子筛纯化器成对切换交替使用，当一个工作运行(240 min)时.另一个再生，电加热器1天工作10多个小时，1台加热器的功率是165 kW/h,1年按330天计算(除去检修时间):
    一天的电耗是:165 kW/h x 10=1650 kW
    一天的电费是:1650kWx0.47元/kWh=775.5元
    一年的电费是:775.5 x 330=255 915元
    (2)工艺要求出空冷塔空气的温度为8-10℃，由于进空冷塔空气的温度大大降低，冷冻水的需求量也减少，冷冻机由原来6台压缩机变为3台压缩机工作，I台压缩机的功率是35 kW,3台压缩机一天的电耗是:
      35kW/h x 3 x 24=2 520 kW
    一天的电费是:2520kWx0.47元/kWh=1174.4元

    一年的电费是:1174.4 x 330=387 552元
    两项合计节约:2559一5+387 552=643 467元
2.2每年备件材料节约
    (1)电加热器加热管平均每年更换5根，每根452元，每年节约:452 x 5=2 260元
    (2)1台压缩机平均每年更换一次进、排气阀，1台压缩机有3副进、排气阀,1个进、排气阀均为307元，每年节约:307 x 6 x3=5 526元
    两项合计节约:2 260+5 526=7 786元
    每年电耗和备件材料共节约:643 467+7 786=651 253元
    改造总投资:预换热器和4个伸缩节的价格21万元。
    按10年分担总投资，每年分担投资成本2.1万元。
   改造项目每年总效益为:651253-21000=630 253元
3结束语
    通过对预换热器的改造和增加伸缩节，本厂4500m'/h空分设备几年来运行比较稳定，节能降耗效果明显，不到半年就把成本收回。并且再生分子筛污氮气的温度从83℃加热到185℃.比9℃加热到185℃缩短了时间，提高了分子筛再生效果，延长了分子筛使用寿命。
    增设预换热器后尽管阻力增大一些，但Atlas空压机是根据3级出口设定的压力来控制进口导叶的开度，从而控制系统流量，阻力增大后，进下塔空气的压力和流量有所降低和减少。基本不影响产品的纯度和产量。

上一篇文章：讨论流化床换热器中传热过程的数值观察