多級(jí)壓縮機(jī)中間冷卻器的節(jié)能改造.pdf

1、多級(jí)壓縮機(jī)是重要的工業(yè)機(jī)械，廣泛用于空氣液化分離、石油化工、合成氨、尿素生產(chǎn)和冷凍工程等方面。氣體壓縮過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這阻止了氣體的進(jìn)一步壓縮。為了達(dá)到必須的壓縮比，在壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的熱量需要通過(guò)換熱器不斷的排出。因此，換熱器的性能的好壞直接影響到多級(jí)壓縮機(jī)的工作效率和運(yùn)行成本。近年來(lái)，節(jié)能減排的總體趨勢(shì)越來(lái)越受到國(guó)家和企業(yè)的重視，節(jié)能意識(shí)和節(jié)能要求的不斷提高，使得換熱器的節(jié)能優(yōu)化變得相當(dāng)重要。
　　本文以某公司的三級(jí)煤氣壓縮

2、機(jī)的中間冷卻器為研究對(duì)象，采用Aspen工藝模擬和CFD數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)中間冷卻器的冷卻效率和冷卻工藝進(jìn)行了參數(shù)調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)改造前后能效做了對(duì)比。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)原多級(jí)壓縮機(jī)中間冷卻工藝進(jìn)行了改進(jìn)。在原工藝中，由于采用水質(zhì)差的循環(huán)水進(jìn)入中間冷卻器冷卻壓縮后的高溫煤氣，在換熱管壁處容易形成污垢熱阻，大大降低了傳熱效率，三級(jí)壓縮機(jī)中間冷卻器的冷卻出口處溫度分別高達(dá)77.8℃、87.2℃和62.4℃，

3、遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于維持生產(chǎn)正常運(yùn)作要求的出口氣體45.0℃。為降低能耗，提高生產(chǎn)效率，經(jīng)過(guò)研究確定，將循環(huán)水替換為脫鹽水（軟水）進(jìn)入中間冷卻器與高溫氣體換熱，冷卻高溫壓縮煤氣。為減小脫鹽水用量，利用原有的循環(huán)水，增設(shè)一臺(tái)循環(huán)水/軟水換熱器，采用循環(huán)水走管程、脫鹽水走殼程的方式對(duì)軟水進(jìn)行冷卻。循環(huán)水走管程降低了結(jié)垢的副作用，使新增的換熱器能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。
　　(2)新增換熱器的設(shè)計(jì)。根據(jù)選用9m長(zhǎng)的兩種管徑（Φ19×2mm和Φ25×2.5

4、mm）和三種不同的換熱器管程（單管程，雙管程和四管程），設(shè)計(jì)了六種不同的換熱器設(shè)計(jì)方案。通過(guò)ASPEN軟件模擬計(jì)算，得到進(jìn)出換熱器的流速和換熱面積，確定換熱器換熱管的用量，并做了換熱器造價(jià)估算。經(jīng)過(guò)結(jié)果對(duì)比，換熱器設(shè)計(jì)采用Φ25×2.5mm的雙管程具有最佳操作參數(shù)和換熱效果，管程/殼程流體流速分別為1.56m/s和1.41m/s，壓降為20KPa符合工業(yè)操作允許的范圍。
　　(3)換熱器內(nèi)部流場(chǎng)的模擬。采用CFD流體力學(xué)軟件中的F