我们一起探讨螺旋板换热器的应用与节能

    国产螺旋板换热器质量和效果不及进口产品,是该设备在国内得不到推广的关键。工程技术人员对它的优越性和使用经济效果认识不足则是企业不积极运用该设备的主要原因。而在适宜使用螺旋板换热器的场合大胆选用该设备,不仅利用了其占地面积小、换热系数大、自清理能力强等特点,如在回收废热等场合利用,还可充分发挥其完全逆流换热的特性,提高热能利用率,迅速收回项目投资,产生长远的经济效益和社会效益。关键词:螺旋板换热器;废热回收;冷却水;节能;效益

　　与列管式换热器相比,螺旋板换热器具有换热系数大、体积小、自清理能力强等诸多优点,已广为介绍,应该成为液体加热、冷却过程的首选工艺设备。但到目前为止,螺旋板换热器在国内的运用仍很鲜见,远不及国外普遍,国内螺旋板换热器制造水平尚未得到提高,生产也没有形成规模。

 

　　为推动螺旋板换热器的应用,节约能源,现将本公司使用螺旋板换热器的曲折过程和运用效果作一详细介绍,供石化、化工、医药等行业的技术人员借鉴,共同为社会节能工作尽力。

 

　　我公司早期的醋酸回收生产流程中,由于萃余相蒸馏塔塔底废液只经过一级列管换热器冷却,将废热传给萃余相蒸馏塔进料,预热进料,但废液温度较高,达不到对废水处理的温度要求,就决定增加一台螺旋板换热器,用循环冷却水对废液进行二级冷却。考虑到废液中有少量悬浮物,易析出结垢,需要定期进行清垢处理,就选用了一台国产单面可拆卸式螺旋板换热器。技术、维修人员为堵漏费尽周折,总算勉强解决了密封问题。但由于设备先天不足,渗漏问题时隐时现。

 

　　事隔五年,在醋片生产规模扩大一倍,增加一套相同规模的醋酸回收装置时,醋酸回收设备国产化率达到99. 5 % ,无论是非标的萃取塔、主蒸馏塔等,还是标准的加热设备,除该换热器选用进口产品外,其余都使用了国产设备。

 

　　去年,老单元醋酸回收装置中的萃余相蒸馏塔进料预热器因壳程结垢严重,出现堵塞,不仅热效率明显下降,且影响正常生产,需要改造。该预热器原是一台换热面积100m2的列管式换热器,壳程走萃余相蒸馏塔进料,温度为45℃,压力0. 4MPa左右;管程走萃余相蒸馏塔塔底废液,温度为100℃,压力0. 4MPa左右,该废液热量部分被进料吸收后,再进入上述的二级螺旋换热器,用循环冷却水冷却至规定温度后,进入废水系统处理。由于管、壳程介质都较脏,易结垢,因此传热效率较低,必须定期清理管程结垢,而清理壳程污垢就更难,开“膛”破“肚”清垢,又担心切割时火星或高热引起爆炸燃烧事故,其它方法清垢又不够彻底。在讨论增资技改方案时,考虑到双螺旋板式换热器自清理能力强,又无管程、壳程之分,两侧都可以打开清洗的特点,且换热系数大,能最大限度地将废液中的热量传递到进料中,有利于降低蒸馏蒸汽用量和冷却时循环冷却水用量,决定改用进口螺旋板式换热器。根据生产参数和该设备的换热能力等进行计算,得出结论:改用螺旋板式换热器后,所有改造费用不到两年,就可以通过节约蒸汽和循环冷却水而全部收回。后来反复调研,又提出了采用国产螺旋板换热器的建议,并一一列出了国产螺旋换热器的缺陷,提请设备制造厂家在生产制造工艺上作具体的改进。在设备生产过程中,我公司机械、工艺、维修人员提出介入整个加工生产过程,并在材料选用、加工工艺、焊接工艺等方面提出具体要求,严格进行中间检查和把关,终于生产出了双方都较满意的产品。2000年11月底大检修中,该换热器被安装就位。开车后运行正常,没有渗漏现象,虽换热面积减少至四分之三,仅有74m2 ,换热效果仍大幅度提高。由于二期运行时间较长,更换前列管换热器壳程局部已堵塞,传热系数极低,更换前列管式换热器运行参数和更换后使用螺旋板式换热器的运行参数已大相径庭,差距太大,比较时无说明力。我们将更换使用两个月后的螺旋板换热器与新建醋酸回收装置中工艺作用、介质性质和流量基本相同的面积为100m2列管换热器的运行参数,与之作一比较,以对这个技改项目作一较全面的经济效益分析。更换螺旋板式换热器项目费用共计23万元,目前老单元、新单元运行参数如表1所示(管、壳程废液性质与水性质基本相近,废水比热按水比热计算)由表1可知,由于管、壳程介质都易结垢,热交换系数偏低。螺旋板换热系数低,与螺旋板未能使用2mm不锈钢板,而用3mm不锈钢代替有关,但尽管如此,比较可得使用螺旋板换热器后,多回收废热5278GJ / a。在萃余相蒸馏过程中,我们采用0. 4MPa蒸汽直接加热工艺,送出废液必须用循环冷却水冷却到50℃以下,以利废水发酵处理。循环冷却水温通常为27℃,出二级螺旋换热器的回水温度通常为48℃。根据此工艺特点和生产成本,计算效益如下:节约蒸汽成本: (蒸汽有效热量按2. 45GJ / t汽,蒸汽成本按50元/ t计)节约量= 5278/ 2. 45 3 50 = 107714(元/年) ;减少废水排放费用: (不计废水处理费,排放费按1元/ t计)节约量= 5278/ 2. 45 = 2154(元/年)减少冷却水费用: (循环冷却水成本按0. 11元/ t计)节约量= (5278 3 1000 + 2154 3 (75 - 50) / (48 -27) 3 0. 11 = 27929 (元/年)

 

　　该项目合计节约成本13. 78万元/年,项目投资23万元可在二年内收回。

 

　　综上所述,使用螺旋板换热器的节能效果明显,不仅有经济效益,社会效益也十分明显。为此,我们已将新增扩建单元列管式换热器的改造列入今年的增资项目,代以螺旋板换热器。