高效浮阀板式塔换热器在变换系统的应用

周会能（陕西宝鸡新丰化工有限公司）

我公司变换系统的软水加热器（第二水加热器F=525m2）,原采用的是管壳式气～液两相间接换热设备。 由于变换气中所含的CO2、H2S 等酸性介质的化学腐蚀及进二水加气体在露点温度以下的露点腐蚀和气液两相压差波动等原因， 常使列管发生穿孔泄漏，每年需要更换或中途停车检修，破坏了整个系统的热力网络平衡和安全稳定运行，并使锅炉回水温度降低及回水量减少，致使烟煤消耗上升。 签于以上因素，公司经过多次考察和调查研讨于2011 年5 月新上了高效浮阀板式塔换热器。 经过近几年的运行实践，该高效浮阀板式塔换热器性能良好，工艺稳定，操作弹性大，塔阻力小，热回收效率高，节能效果明显。

一、工艺流程：

1、改造前的工艺流程：

气相流程：来自变换第二热水塔102℃度的变换气进入列管式水加热器管间与管内的软水间接进行热量交换后， 冷却到70℃后再进入冷凝塔内与冷却泵送来的循环水逆流换热后将变换气温度冷却到35℃后进入碳化工段。

液相流程：来自锅炉20～25℃的软水进入列管式第二水加热器内与管间的变换气间接进行热量交换后， 将软水加热到70℃后去锅炉热水箱供锅炉上水泵使用。

2、改造后的工艺流程：

来自第二热水塔102℃的变换气经除沫器除去填料和气体中的杂质后进入高效浮阀板式塔底部， 与软水在十六层浮阀塔盘上雾化，传质，传热，逐级回收热量后，使出塔变换气温度冷却到30℃左右后去碳化工段。

从高效浮阀板式塔底部出来的软水经过换热后温度达到80～90℃后，既可直接回热水箱，又可去合成立式水加热器进一步回收合成塔后的余热， 使水温度达到125℃后去锅炉热水箱。具体操作根据用水量和水温来定。

二、设备主要参数与安装

1、设计压力0.9Mpa

工作压力0.75Mpa

容积34.2m3

塔径、塔高φ1800×14800

2、安装技术要求

2.1 板式塔换热器的变换气进出气管径为Dg350， 软水管径为Dg50。

2.2 板式塔体安装就位时要保持垂直，在塔内件安装时每层塔板必须保持水平，并与塔体连接部位要牢固不得泄漏，否则影响传热效果。

2.3 软水排污口应位于下封头底部，软水出液管位置应位于液位计下端，要保持一定高度的液位，防止无液位使气体窜入热水箱。

三、运行情况比较。 （如表所示）

改造前后运行工艺参数对比表

1.从以上数据可以看出，与改造前列管式换热器对比使用高效浮阀板式塔换热器，在同等工艺条件下，出塔变换气温度可控制在35℃以下直接进入碳化工序。 既达到了原冷却塔低位显热无法回收的目的， 又可多回收系统中变换气中的蒸汽冷凝水100～150kg/tNH3， 完全达到了变换工段余热全部回收利用的目的，起到了一塔多用的作用。

2. 该塔投用后， 较原列管式换热器阻力明显下降近0.01MPa，并且操作弹性大，变换气温度可视工艺条件随意调整，克服和解决了原换热器夏天冷却塔补充一次水降温使管道喷头结垢加剧的矛盾以及变换气温度指标超标的问题， 并节省了30kw/h 的功率消耗和维修费用等，还节约了80m3/h 的循环水和部分一次水。 并且消除了冷却泵跳闸倒气着火的安全隐患。

3.该换热器的显热回收效率是原列管式的1.8 倍，锅炉回水温度较原流程上升20～30℃度，提高了锅炉蒸发量，有效降低了烟煤消耗。

4.该塔投用后有效缩短了开车加负荷时间，仅变换单路回水水温可达70℃以上，解决了原流程开车加负荷期间因水温低，蒸汽压力紧张拖延开车时间的矛盾。

5.两路回水流程，既便于调整系统热力网络的水量平衡和水温控制，又增加了操作弹性和调整空间。

四、经济效益分析

1、设备投资费用减少

高效浮阀板式塔总造价为23～25 万元，与原来380㎡的列管式水加热器1 台15 万元和1 台11 万元的冷却塔比较， 设备投资费用减少为：（不包括冷却塔填料费用）（15+11）-24=2 万元。

2、维修费用降低

原列管式软水加热器投用不到三个月就发生内漏， 一年至少要停车处理堵漏4 次，而板式塔换热器使用寿命在5 年左右，节省了原冷却塔、冷却泵频繁维修的费用。

3、节约动力消耗，节电效果明显

该塔投用后，完全可以停用冷却塔和冷却泵，原冷却泵功率30kw/h。

年节电为：（30kw/h×0.325 元）×24×300=7.02 万元

4、热回收能力提高，降低了烟煤消耗

经过计算，现浮阀板式塔换热器回收的热量为7.07GJ/h，而原列管式换热器回收的热量为3.93GJ/h， 年开车按300 天计，多回收热量为：（7.07-3.93）×24×300=22.6TJ。 折29.3MJ/kg 热值的烟煤771 吨， 吨烟煤价按现450 元计， 每年可节约资金34.7 万元。 投用7 个月就可以收回该设备投资。

五、结论和建议

通过近几年的运行和现场数据检测以及该换热器发挥出的经济效益，说明使用高效浮阀板式塔换热器热回收效率高，操作弹性大，运行稳定，为第三代高效节能换热设备。 但由于各厂变换热水循环水质的差异， 建议在进该塔前的热水塔出气安装一个除沫器，以确保锅炉回收水水质合格和稳定。