CN106091801A - 一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统 - Google Patents

Abstract

一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，涉及表面蒸发式空冷器传热管束的结垢防治及相关节能减排、环境友好等技术领域。本发明通过在空冷器外壁、空气入口附近设置洗尘装置，包括洗尘喷头、洗尘槽、相关输送管路以及水质检测设备，可以有效地防止粉尘、扬灰、粘泥等空气中的悬浮污染物及杂质进入空冷器内部，也可以降低空冷器水槽内用水的硬度和含盐量，使换热管束外壁结垢腐蚀现象得到明显防治。

Description

一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统

技术领域

本发明涉及表面蒸发式空冷器传热管束的结垢防治及相关节能减排、环境友好等技术领域。

背景技术

表面蒸发式空冷器是石油和化工生产领域常见的换热设备，该设备通过利用传热管束外水膜的蒸发潜热，强化对管束内热流体的冷却效果。但在实际应用中，空冷器的换热管外壁常常会出现结垢现象，使设备的换热效果明显降低，无法满足生产工艺的传热参数要求，迫使总装置生产量下降，增大企业产量能耗。结垢现象若不能及时清除，还会对换热管管壁产生腐蚀，影响空冷器的使用寿命。严重时，甚至会引发管束破损、流体泄漏、装置起火爆炸等安全生产事故，造成难以挽回的重大损失。

造成表面蒸发式空冷器换热管外壁结垢的原因主要有两种。

第一种是环境因素。由于空冷器的箱体并非封闭，且通常在室外安装。当工作环境的粉尘、扬灰等悬浮物杂质较多时，会被风机吸入空冷器内部，在光管外壁表面或翅片间距之间沉积集聚。经过喷淋水或雨水的淋湿后，这些杂质会团聚成粘泥，在积聚位置形成结垢点。在降雨较多的地区，雨水中溶解的盐离子与酸性物质也会在管壁表面浓缩、附着，对换热管材料造成腐蚀。

第二种是喷淋水因素。按照应用规程，空冷器所使用的喷淋水必须经过净水设备和投药软化、凝聚的预处理。但在实际使用中，常常会出现净水设备不达标或软化药剂投放不规范的现象。环境中的粘泥、粉尘也会落入循环水系统中，造成喷淋水浊度的增大。同时，在环境温度较高的场合，随着喷淋水的蒸发，水中的含盐量也会浓缩升高。这些现象都会导致传热管束外壁的结垢和腐蚀。

中国发明专利CN 200610125139.4公布了一种用于表面蒸发式空冷器的水流在线除垢装置。该装置在原有空冷器喷淋管的上部均匀设置了多个喷头，由一套全新的供水系统提供硬度较低的软水。每隔一段时间，喷头对换热管束的外壁喷淋一次，利用水流的压力将管壁上剥落的粥样水垢冲刷掉，以实现在线清洗的作用。但由于换热管在空冷器中多层、盘绕布置，这种除垢装置仅能对距离喷头较近的换热管有效清洁，而对安装在底层的管束群除垢效果较差。

中国实用新型专利CN 201320377053.6公布了一种带清洗装置的表面蒸发式空冷器。该空冷器在原有型式的基础上，在箱体内部安装了一套由清洗泵和移动导轨组成的清洁系统。清洗泵能够沿着移动导轨自由移动，对各处位置的换热管均能够喷水清洗。但这类清洗装置需要对原有的空冷器箱体空间进行较大的调整，改造过程中需要投入高昂的成本。在沙尘较多的环境中，移动导轨上也容易沾染污垢，严重阻碍清洗泵的移动行程，且保养维护工作存在一定的困难。

中国实用新型CN 201320711638.7公布了一种表面蒸发式空冷器喷淋水入口过滤装置。该装置利用布满细小过滤孔的金属板，在喷淋水入口管口与水箱本体之间围成一个封闭空间，使喷淋水中的渣质污垢在受泵抽取之前被过滤拦截。同时，该装置还能对泵机的抽水过程起到稳流的作用，使水进入管路的速度更加平稳均匀。但这种方法只能拦截分离不溶于水的杂质污物，而对水中溶盐造成的换热管表面结垢几乎起不到清洁作用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统。该系统通过在空冷器箱体外壁靠近空气入口位置处安装洗尘装置，可以极大地减少大气环境中的粘泥、粉尘、雨水等悬浮杂质进入空冷器内部，有效地遏制换热管束的结垢与腐蚀。防结垢系统用水回路中设置有在线检测装置，含盐度高、水性硬、酸度强的水将会进入排污管道，符合喷淋水质标准的水将会重新进入空冷器水槽，以实现节能减排、环境友好的最大化。

本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，包括洗尘喷头(5)，洗尘槽(7)，洗尘水再利用管路(11)，洗尘污水排放管路(12)，水质测量槽(13)，在线电导率仪(14)，在线pH计(15)，沉淀槽(16)，洗尘水输送管路(17)，洗尘水收集管路(18)。

本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：洗尘水输送管路(17)将空冷器水槽(19)中的水以一定的压力和流量输送到洗尘喷头(5)，以供喷头喷雾。多个喷头以一定的高度安装在空冷器壁面外侧、空气入口(6)的上部位置。洗尘喷头(5)的喷嘴中心竖直向下，与空冷器外壁面之间的直线距离应不小于喷雾宽度的二分之一。多个喷头沿水平方向均匀布置，布置间距D的取值应结合考虑喷头喷雾角度和宽度，以确保相邻喷头的喷雾区域能够完全覆盖喷头下方的空气入口。洗尘喷头(5)在一侧壁面上布置的总数量应当保证该侧壁面上的空气入口能够被喷雾区域完全覆盖。喷头喷嘴与洗尘槽(7)槽内底面的距离H3以不小于喷嘴中心到喷射最大弥散点的喷雾总距离为宜。

本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：洗尘槽(7)为紧贴空冷器外壁面、位于空气入口(6)下部的长条形凹槽。洗尘槽(7)的长度L2应不小于空气入口的长度L1。洗尘槽(7)槽内底面与空气入口下端的距离H2应不大于空气入口的宽度H1。洗尘槽(7)凹槽截面可为方形、U型或其他形状。凹槽的最大宽度S应不小于喷雾在此位置处的宽度。

本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：洗尘水收集管路(18)与洗尘槽(7)相连，以确保洗尘槽中的积液不会溢出，并将洗尘水输送进入沉淀槽(16)。在沉淀槽(16)内添加沉淀、凝聚和软化等药剂，使被喷雾冲洗下的粘泥、灰尘等杂质沉淀在槽底部，槽内上方的澄清液进入水质测量槽(13)。在水质测量槽(13)中设置有在线电导率仪(14)和在线pH计(15)，对槽内水的电导率、酸碱度等指标进行在线检测。

本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：当水质测量槽(13)中的水质符合标准时，洗尘水再利用管路(11)打开，洗尘污水排放管路(12)关闭，洗尘水回流进空冷器水槽(19)以循环利用。当水质测量槽(13)中的水质不符合标准时，洗尘水再利用管路(11)关闭，洗尘污水排放管路(12)打开，洗尘污水进入排污线(9)进行除污、排放等后处理。

附图说明

图1为一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统示意图。图中的箭头代表洗尘水的循环流动方向。

图2为洗尘喷头(5)、空气入口(6)和洗尘槽(7)的相关位置示意图。

图3为洗尘槽(7)的横截面示意图。

具体实施方式

本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，为了达到使用目的和功效，现结合可行的实施案例，并配合附图所示，详述如下：

如图1所示，本发明一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，包括：风机(1)，除雾器(2)，喷淋喷头(3)，换热管束(4)，洗尘喷头(5)，空气入口(6)，洗尘槽(7)，补水线(8)，排污线(9)，空冷器水槽排污管(10)，洗尘水再利用管路(11)，洗尘污水排放管路(12)，水质测量槽(13)，在线电导率仪(14)，在线pH计(15)，沉淀槽(16)，洗尘水输送管路(17)，洗尘水收集管路(18)，空冷器水槽(19)和空冷器外壳壁面(20)。

表面蒸发式空冷器外壳壁面(20)通常有四面，每面壁面上一般都有长度为L1，宽度为H1的空气入口(6)。正常工作时，热流体在换热管束(4)中流动。空冷器水槽(19)中的水经特定管路送至喷淋喷头(3)中向下喷射，浇淋在换热管束(4)的表面。与此同时，风机(1)运作，将空冷器外界环境中的空气由空气入口(6)抽入，以携带走空冷器内部的部分热量和蒸发形成的水蒸气，并从空冷器顶部排出。

为了达到防结垢的效果，有效减少空气中的悬浮杂质在换热管束(4)表面积聚，在整个工作工程中应使用本发明的防结垢系统。其中，洗尘喷头(4)安装在空气入口(5)的上方，由洗尘水输送管路(17)和空冷器水槽(19)提供洗尘水。如图2所示，多个喷头同时工作，喷出具有一定压力和流量的弥漫液雾，能够覆盖整个空气入口(5)范围。进入空气入口的沙灰、粉尘、粘泥等悬浮杂质被洗尘水冲落进入洗尘槽(7)，无法再积聚在换热管束(4)的表面。

如图3所示，夹带有杂质的洗尘水进入洗尘槽(7)形成液位。与之相连的洗尘水收集管路(18)将水及时输送进入沉淀槽(16)，以避免脏水从洗尘槽(7)溢出。沉淀槽(16)内添加有沉淀、凝聚和软化等药剂，使杂质、污物能够在槽底部沉淀，上方的澄清液则进入水质测量槽(13)。

在水质测量槽(13)内，在线电导率仪(14)和在线pH计(15)会对澄清液水质进行检测。当水质达标，如pH＞6.0，电导率＜0.2μs/cm时，洗尘水再利用管路(11)打开，洗尘污水排放管路(12)关闭，洗尘水回流进空冷器水槽(19)以循环利用。当水质不合格时，洗尘水再利用管路(11)关闭，洗尘污水排放管路(12)打开，澄清液被排入排污线(9)以进行后处理。

本发明的重点是在普通表面蒸发式空冷器的空气入口的外侧增加了洗尘装置，并将收集后的洗尘废水进行水质检验，将达标和未达标的两种水质分别处理。本发明可以极大地避免环境中的悬浮杂质进入空冷器，降低空冷器水槽中水质的硬度和含盐量，有效防止换热管束表面出现结垢或腐蚀现象。

以上对本发明的描述是说明性的，本专业技术人员在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行修改、变化或者等效。但是它们都将落入本发明的保护范畴。

Claims (5)

1.一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，包括洗尘喷头(5)，洗尘槽(7)，洗尘水再利用管路(11)，洗尘污水排放管路(12)，水质测量槽(13)，在线电导率仪(14)，在线pH计(15)，沉淀槽(16)，洗尘水输送管路(17)，洗尘水收集管路(18)。

2.根据权利要求1所述的一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：洗尘水输送管路(17)将空冷器水槽(19)中的水以一定的压力和流量输送到洗尘喷头(5)，以供喷头喷雾。多个喷头以一定的高度安装在空冷器壁面外侧、空气入口(6)的上部位置。洗尘喷头(5)的喷嘴中心竖直向下，与空冷器外壁面之间的直线距离应不小于喷雾宽度的二分之一。多个喷头沿水平方向均匀布置，布置间距D的取值应结合考虑喷头喷雾角度和宽度，以确保相邻喷头的喷雾区域能够完全覆盖喷头下方的空气入口。洗尘喷头(5)在一侧壁面上布置的总数量应当保证该侧壁面上的空气入口能够被喷雾区域完全覆盖。喷头喷嘴与洗尘槽(7)槽内底面的距离H3以不小于喷嘴中心到喷射最大弥散点的喷雾总距离为宜。

3.根据权利要求1所述的一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：洗尘槽(7)为紧贴空冷器外壁面、位于空气入口(6)下部的长条形凹槽。洗尘槽(7)的长度L2应不小于空气入口的长度L1。洗尘槽(7)槽内底面与空气入口下端的距离H2应不大于空气入口的宽度H1。洗尘槽(7)凹槽截面可为方形、U型或其他形状。凹槽的最大宽度S应不小于喷雾在此位置处的宽度。

4.根据权利要求1所述的一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：洗尘水收集管路(18)与洗尘槽(7)相连，以确保洗尘槽中的积液不会溢出，并将洗尘水输送进入沉淀槽(16)。在沉淀槽(16)内添加沉淀、凝聚和软化等药剂，使被喷雾冲洗下的粘泥、灰尘等杂质沉淀在槽底部，槽内上方的澄清液进入水质测量槽(13)。在水质测量槽(13)中设置有在线电导率仪(14)和在线pH计(15)，对槽内水的电导率、酸碱度等指标进行在线检测。

5.根据权利要求1所述的一种外置的表面蒸发式空冷器的防结垢系统，其特征在于：当水质测量槽(13)中的水质符合标准时，洗尘水再利用管路(11)打开，洗尘污水排放管路(12)关闭，洗尘水回流进空冷器水槽(19)以循环利用。当水质测量槽(13)中的水质不符合标准时，洗尘水再利用管路(11)关闭，洗尘污水排放管路(12)打开，洗尘污水进入排污线(9)进行除污、排放等后处理。