沈阳鼓风机集团辅机成套工程有限公司 辽宁沈阳 100869
摘要：吸收式制冷由于具有省电和可利用低品位能源等优点，近年来受到普遍重视和应用。溴化锂吸收式制冷系统主要由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器和冷却塔等组成，段伦俊通过现有凝汽器胶球在线清洗装置进行改造，实现发电机空冷器在线清洗，改善了发电机工作环境，确保了发电机长期高效运行，提升了发电效益。将一种新型胶球在线清洗技术应用到技术供水系统中，在总供水管处自动投入自旋转胶球，胶球均匀随机投入各冷却器铜管起到清洗铜管内壁的作用。为了解决换热器运行中的结垢问题，提出湍流流动与中等温度相结合用于防止结垢。可以通过机械刮擦换热管内表面等方法避免污垢的形成。文献提出了一种综合性的凝汽器污垢在线监测方法和污垢对传热负效应的预测模型。重点研究了污垢对制冷剂冷凝器热工和水力性能的影响。由于管壳式换热器具有结构简单、维修方便等优势，通常被用作溴化锂制冷。
关键词：在线清洗；管壳式换热器；传热性能
引言
某化工厂采用管壳式循环水换热器，基本结构如图1所示，主要由换热管、壳体、管箱、支座、分程隔板等组成．但该设备仅运行约半年即发生了换热效率降低，换热管泄漏等问题．换热管材料为19mm×2mm的20#钢管，管程入口温度为52℃，出口温度为172℃，压力为0.8MPa，介质为循环水．宏观检查发现换热管内壁发生了严重腐蚀泄漏，从而影响了设备正常运行，因此需要针对换热管腐蚀泄漏的原因提出对策，进而避免大面积换热管泄漏情况的出现，保证换热器的长期、安全稳定运行．
1实验装置和方法
1.1实验装置
实验台是在既有溴化锂吸收式直燃机组的基础上设计搭建的。对于燃气溴化锂吸收式直燃机组，来自冷却的低温冷却水先进入吸收器，然后再流过冷凝器，从冷凝器流出的较高温度冷却水，经管道输送到室外冷却塔喷，在空气和水分蒸发双重冷却作用下被降温后再由循环水泵送回制冷机组。根据燃气溴化锂吸收式制冷机组的结构特点，无法将冷凝器和吸收器分开进行实验，系统工作时，胶球在线清洗系统依次对吸收器和冷凝器的换热管进行清洗，为方便实验，文中所测吸热量为冷凝器和吸收器的总吸热量。
1.2工艺流程
工艺流程来自加氢精制反应器(R-101)的反应产物，经反应产物-混氢油换热器(E-101)、反应产物-低分油换热器（E-102）换热后，经反应产物空冷器（A-101）冷却，进入冷高压分离器(V-102)。在冷高压分离器(V-102)中进行气、油、水三相分离。为了防止反应流出物中的铵盐（NH4HS）在低温部位析出，通过反应产物注水泵(P-102)将除氧水注至反应产物-低分油换热器(E-102)上游侧和反应产物空冷器（A-101）上游侧以溶解反应产生的NH4HS。
1.3实验设计
为了解不同因素对胶球在线清洗效果的影响，通过实验分别研究了不同胶球数量、清洗周期和发球泵启停时间比等条件下的清洗效果。１）通过连续测试５３ｄ，研究了无胶球清洗条件下换热管内部表面污垢热阻生长情况。２）通过连续测试５３ｄ，研究了无胶球清洗条件下燃气溴化锂机组的ＣＯＰ变化情况。３）在胶球运行时间为４０ｓ、启停比为１∶２的条件下，连续测试４００ｈ，研究投球率对管壳式换热器传热特性的影响。通过改变投球率（胶球数占冷凝器换热管数的百分比）为１０％、２０％和３０％，记录冷却水和冷水的温度、流量、压力和燃气消耗量等运行数据，分析不同投球率对换热管内表面污垢热阻的影响关系，确定最佳投球率。４）在投球率和启停比相同的条件下，通过改变胶球运行时间研究清洗运行时长对污垢热阻的影响规律。文中在投球率为２０％、启停比为１∶２的条件下，发球泵运行时间从２０ｓ、间隔时间从４０ｓ开始，将运行依次增加２０ｓ、间隔时间依次增加４０ｓ，分析３种实验工况下冷凝器和吸收器换热管表面污垢热阻的变化情况，确定出最佳运行时长，为胶球在线清洗系统实验和运行提供科学依据。
1.4换热器后过度区建立
将换热器与烟道闸板之间、冷风注入阀门的控制模式切换为手动，把开度值调整为100%。将烟道闸板控制模式切换为手动，调整开度值，直至炉膛压力稳定在0～20Pa。此举目的是在换热器与烟道闸板之间烟道封闭区域，形成一定压力的含有冷风的烟气过渡区。
1.5产物分析
宏观检验发现管内壁的产物主要分为两层，对传热管内壁腐蚀宏观形貌Fig2Macro-morphologiesofexchangetube内外层产物进行分离，分别在干净无水无油的坩埚内进行研磨．对研磨好的固体粉末通过X射线衍射仪(XRD，D8Advance，German)进行物相分析．换热器管束内表面外层的产物大部分是CaCO3和CaO，说明换热器发生了结垢，换热器管束内表面内层提取物的主要成分为FeOOH和Fe2O3，说明铁氧化物是换热器管束主要腐蚀产物．
2实验结果与分析
2.1无胶球在线清洗系统条件下的ＣＯＰ测试
通过式（９）可计算出溴化锂吸收式直燃机组ＣＯＰ。实验在没有投入胶球在线清洗系统的前提下进行了１ ２７２ｈ实验，将每天分为６个时间段，分别计算每个时间段的ＣＯＰ，然后取平均值作为每天的ＣＯＰ值，图1为没有胶球在线清洗系统的情况下得到的ＣＯＰ随时间的变化关系。由图３可知，没有在线清洗系统，制冷机组的ＣＯＰ随运行时间的持续增加呈现逐渐下降的趋势，且ＣＯＰ与运行时间之间的关系可以拟合为ＣＯＰ＝－０．０００ １τ＋１．１９８ １。为了防止制冷机组连续运行工况下，在换热管表面上形成污垢影响换热效果，保持燃气溴化锂吸收式制冷机组始终处于高效运行状态，将通过实验研究投球率、运行时间及启停比对吸收器和冷凝器换热管表面污垢热阻的影响关系，确定在线清洗系统的最佳运行参数。
.png)
图1
3结论与建议
高通量换热管的性能分析烧结型高通量管是一种在普通换热管表面使用粉末冶金的方式烧结一层结构特定的多空表面的高效换热管。位于表面多孔层的凹穴和孔隙之间是相互连通的，能够做到显著的强化沸腾传热，十分适用于烷烃、烯烃介质。烧结型的表面多孔管和光管相比，具备如下四点优势：第一，沸腾传热可以得到显著的强化，同时这一环节所需要的换热面积也可以缩减50%左右，能够在大型的乙烯和芳烃的化工和石化装置中得到广泛的应用。第二，能够在温差相对较小的环境下维持沸腾，这也就意味着对于低品位能量的回收和低温沸腾的换热等方面具备着较大的应用价值。在再沸腾器中进行应用的时候，可以显著降低需要的加热蒸汽的等级。第三，临界热负荷相比于普通光管高出50%至上。
结束语
本文介绍的换热器降温节能操作方法，是技术人员在工作实践中总结而出，经过反复修改验证，目前该方法已经固化到热轧厂加热炉换热器设备维护规程，实际运行效果良好，对同类型操作，具有借鉴意义。
参考文献
[1],换热器板片高效便捷式清洗架的研发及产业化.安徽省,安徽普瑞普勒传热技术有限公司,2019-12-04.
[2]张亚静,一种板换热回收型风冷氟泵机房专用空调装置.天津市,中国铁路设计集团有限公司,2019-09-03.
[3]贾玉贵,板式换热器降阻节能技术.河北省,河北建筑工程学院,2019-06-16.
[4]张保兴,跨临界二氧化碳热泵换热器管路绕制工装.安徽省,安徽环球星新能源科技有限公司,2019-03-22.
[5]盛伟,高相启,孙好雷,裴阳,王跃河.微通道换热器在冰箱中的应用研究[J].家电科技,2018(S1):93-95.