Bình ngưng làm mát bằng không khí và Máy làm mát không khí công nghiệp: Hướng dẫn đầy đủ

Công nghệ làm mát không khí công nghiệp và bình ngưng làm mát bằng không khí thực sự làm được gì

Một Bình ngưng làm mát bằng không khí loại bỏ nhiệt từ chất lỏng xử lý hoặc chất làm lạnh bằng cách truyền không khí xung quanh qua các ống hoặc cuộn dạng tấm có vây, thải nhiệt trực tiếp ra khí quyển mà không tiêu tốn bất kỳ nước nào. Máy làm mát không khí công nghiệp sử dụng nguyên lý trao đổi nhiệt không khí qua ống cơ bản tương tự để làm mát các dòng quy trình bao gồm hỗn hợp khí, chất lỏng hoặc hai pha trong lọc dầu, xử lý hóa chất, sản xuất điện và nén khí tự nhiên. Cả hai công nghệ đều giải quyết cùng một vấn đề công nghiệp — thải nhiệt trên quy mô lớn — nhưng chúng được áp dụng ở những điểm khác nhau trong hệ thống nhiệt công nghiệp và có kích thước, cấu hình cũng như vận hành theo các tiêu chí thiết kế khác nhau.

Thị trường toàn cầu về thiết bị trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí đã vượt 4,5 tỷ USD vào năm 2023 và dự kiến sẽ tăng trưởng hơn 5% mỗi năm cho đến năm 2030 , được thúc đẩy bởi những lo ngại về tình trạng khan hiếm nước, quy định về môi trường đối với việc xả nước làm mát và việc mở rộng cơ sở hạ tầng xử lý khí đốt tự nhiên trên toàn thế giới. Đối với bất kỳ kỹ sư, giám đốc nhà máy hoặc chuyên gia đánh giá thiết bị loại bỏ nhiệt nào, việc hiểu rõ sự khác biệt giữa hai loại thiết bị này và các thông số kỹ thuật chính chi phối việc lựa chọn chúng là điều cần thiết để đưa ra những lựa chọn đáng tin cậy, hiệu quả về mặt chi phí.

Cách thức hoạt động của bình ngưng làm mát bằng không khí: Cơ chế và các thành phần chính

Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí hoạt động theo nguyên tắc truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức: một quạt hoặc dãy quạt hút hoặc ép không khí xung quanh đi qua bề mặt trao đổi nhiệt có vây mà qua đó chất lỏng xử lý chảy qua. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng xử lý nóng bên trong các ống và không khí xung quanh mát hơn bên ngoài thúc đẩy sự truyền nhiệt từ thành ống qua bề mặt vây và vào luồng không khí, mang nhiệt ra khỏi thiết bị khi không khí thoát ra khỏi quạt.

Các thành phần cốt lõi của bình ngưng làm mát bằng không khí

Mọi Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí, bất kể kích thước hoặc ứng dụng, đều bao gồm các bộ phận chức năng giống nhau:

• Bó ống vây: Bề mặt truyền nhiệt chính, bao gồm các ống thép carbon, thép không gỉ hoặc nhôm có vây nhôm ép đùn hoặc nhúng. Các cánh tản nhiệt làm tăng diện tích bề mặt không khí lên gấp 15 đến 25 so với ống trần, bù lại hệ số truyền nhiệt của không khí tương đối kém so với chất lỏng
• Tiêu đề và đa tạp: Buồng phân phối được hàn hoặc bắt vít ở mỗi đầu của bó ống giúp phân phối chất lỏng xử lý đồng đều trên tất cả các ống và thu gom nó sau khi đi qua bó
• Cụm quạt và bộ truyền động: Quạt hướng trục điều khiển bằng động cơ điện tạo ra luồng không khí đi qua bó ống. Đường kính quạt dao động từ 0,6 mét đối với thiết bị ngưng tụ làm lạnh nhỏ đến 7 mét đối với thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí công nghiệp lớn trong các ứng dụng điện và xử lý
• Plenum hoặc ngăn xếp quạt: Vỏ có cấu trúc dẫn luồng không khí đi lên qua bó (gió cảm ứng) hoặc đi xuống bó (gió cưỡng bức) tùy thuộc vào cấu hình thiết bị
• Khung kết cấu: Cấu trúc đỡ bằng thép mạ kẽm hoặc thép cacbon sơn để đỡ bó ống và cụm quạt ở độ cao yêu cầu trên mặt bằng để có đủ khe hở khí vào

Cấu hình dự thảo cảm ứng so với dự thảo cưỡng bức

Hai cấu hình quạt chính xác định đường dẫn luồng không khí và có ý nghĩa hiệu suất riêng biệt. Trong thiết bị ngưng tụ làm mát bằng gió cảm ứng, quạt được gắn phía trên bó ống và hút không khí lên trên qua bề mặt có vây. Cấu hình này giúp phân phối không khí đồng đều hơn trên toàn bộ bó, khả năng chống tuần hoàn không khí nóng tốt hơn, đồng thời bảo vệ quạt và động cơ khỏi các mảnh vụn ở đầu vào nhưng vẫn đặt quạt vào luồng khí xả nóng. Trong cấu hình gió cưỡng bức, quạt ở bên dưới bó ống và đẩy không khí lên trên qua nó, đặt quạt ở nơi có không khí mát vào (kéo dài tuổi thọ động cơ và vòng bi) nhưng làm cho hệ thống dễ bị tuần hoàn không khí nóng hơn từ quá trình phóng điện.

Bình ngưng làm mát bằng không khí cảm ứng được chỉ định cho khoảng 70% lắp đặt công nghiệp lớn bởi vì tính đồng nhất luồng không khí vượt trội và khả năng chống tuần hoàn của chúng vượt trội hơn bất lợi về nhiệt độ quạt trong hầu hết các môi trường xử lý. Các thiết bị thông gió cưỡng bức được ưu tiên sử dụng ở những vị trí có nhiệt độ môi trường xung quanh rất cao, nơi việc giữ vòng bi động cơ và quạt ở nơi không khí vào mát hơn sẽ kéo dài thời gian bảo trì.

Nhiệt độ bầu khô: Thông số thiết kế quan trọng

Không giống như tháp giải nhiệt, có thể làm mát nước xử lý đến nhiệt độ gần bằng nhiệt độ bầu ướt của không khí xung quanh, Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí bị giới hạn bởi nhiệt độ bầu khô xung quanh. Về mặt lý thuyết, nhiệt độ đầu ra của chất lỏng xử lý từ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí có thể đạt đến nhiệt độ bầu khô xung quanh, nhưng trên thực tế, nhiệt độ tiếp cận tối thiểu từ 8 đến 15°C là có thể đạt được với diện tích bề mặt truyền nhiệt kinh tế. Ở những vùng khí hậu có nhiệt độ bầu khô thiết kế vào mùa hè vượt quá 40°C, Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí phải được chỉ định ở điều kiện cao điểm vào mùa hè để đảm bảo khả năng thải nhiệt thích hợp trong thời gian vận hành nóng nhất , giúp diện tích bề mặt cánh tản nhiệt lớn hơn và yêu cầu công suất quạt cao hơn so với các thiết bị được thiết kế cho vùng khí hậu mát mẻ hơn.

Máy làm mát không khí công nghiệp: Ứng dụng, chủng loại và tiêu chuẩn thiết kế

Một Máy làm mát không khí công nghiệp , thường được gọi là bộ làm mát cánh tản nhiệt không khí hoặc bộ trao đổi nhiệt cánh tản nhiệt không khí theo thuật ngữ của ngành công nghiệp chế biến, là một bộ trao đổi nhiệt trong đó chất lỏng xử lý chảy qua các ống có cánh tản nhiệt trong khi không khí xung quanh được lưu thông trên bề mặt cánh tản nhiệt bằng quạt điều khiển bằng động cơ. Máy làm mát không khí công nghiệp là công nghệ loại bỏ nhiệt đặc trưng của các ngành công nghiệp lọc dầu, hóa dầu, xử lý khí tự nhiên và sản xuất điện, nơi một lượng lớn nhiệt phải được loại bỏ liên tục mà không được tiếp cận với nước làm mát hoặc ở những nơi khan hiếm nước làm mát hoặc các quy định xả thải khiến việc làm mát bằng nước trở nên không thực tế.

Ứng dụng quy trình chính của máy làm mát không khí công nghiệp

Máy làm mát không khí công nghiệp xuất hiện ở nhiều điểm trong bảng quy trình lọc dầu và xử lý khí:

• Thiết bị ngưng tụ trên cột chưng cất: Làm mát và ngưng tụ hơi thoát ra khỏi đỉnh của chưng cất khí quyển, chưng cất chân không và cột Cracking xúc tác chất lỏng. Đây là một trong những hệ thống lắp đặt Máy làm mát không khí công nghiệp lớn nhất trong bất kỳ nhà máy lọc dầu nào, với các đơn vị riêng lẻ chịu trách nhiệm thải nhiệt từ 50 đến 200 MW
• Bộ làm mát sau nén khí: Làm mát khí thiên nhiên nén, khí xử lý hoặc không khí thiết bị sau mỗi giai đoạn nén để loại bỏ nhiệt nén và giảm nhiệt độ xuống thông số kỹ thuật đầu vào giai đoạn tiếp theo
• Bộ làm mát dầu bôi trơn và phớt dầu: Duy trì dầu bôi trơn và dầu bịt kín thiết bị quay ở nhiệt độ thiết kế để bảo vệ vòng bi và phốt cơ khí trong máy nén, tua bin và máy bơm lớn
• Bộ làm mát sản phẩm lò phản ứng: Làm mát dòng nước thải từ các lò phản ứng xử lý hydro, cải cách và trùng hợp xúc tác trước các bước phân tách ở hạ lưu
• Bình ngưng hơi nước của nhà máy điện: Bình ngưng hơi làm mát bằng không khí (ACC) tại các nhà máy điện ở những vùng khan hiếm nước, ngưng tụ hơi thải áp suất thấp từ tua bin hơi để tối đa hóa hiệu suất nhiệt và cho phép phát điện không cần nước

API 661: Tiêu chuẩn quản lý máy làm mát không khí công nghiệp trong dịch vụ xử lý

Tiêu chuẩn API 661 của Viện Dầu khí Hoa Kỳ (Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí cho dịch vụ lọc dầu tổng hợp) là tiêu chuẩn chính về thiết kế, vật liệu, chế tạo, kiểm tra và thử nghiệm cho Máy làm mát không khí công nghiệp trong các ứng dụng lọc dầu, hóa dầu và xử lý khí trên toàn thế giới. API 661 chỉ định các yêu cầu đối với vật liệu ống và đầu phun, hình dạng cánh tản nhiệt, hiệu suất quạt, giới hạn tiếng ồn, kiểm soát độ rung, tải vòi phun và quy trình thử nghiệm cùng nhau đảm bảo rằng Máy làm mát không khí công nghiệp được cung cấp cho các nhà máy xử lý đáp ứng tiêu chuẩn về độ tin cậy và chất lượng cơ bản.

Tuân thủ API 661 là yêu cầu mua sắm bắt buộc đối với Máy làm mát không khí công nghiệp trong bất kỳ nhà máy lọc dầu hoặc hóa dầu nào tuân theo tiêu chuẩn API và hầu hết các thông số kỹ thuật của thiết bị ở các lĩnh vực lọc dầu ở Trung Đông, Bắc Mỹ và Đông Nam Á đều yêu cầu tuân thủ đầy đủ API 661 làm cơ sở hợp đồng. Thiết bị không phải API có thể được chỉ định cho các ứng dụng có mức tới hạn thấp hơn như bộ làm mát dầu bôi trơn và bộ làm mát không khí sau của dụng cụ trong đó việc tiết kiệm chi phí của thiết bị cấp thương mại chứng minh biên độ thông số kỹ thuật giảm.

Hình học ống vây: Vây tần số cao so với tần số thấp

Hình dạng của các cánh tản nhiệt trên các ống của Máy làm mát không khí công nghiệp kiểm soát trực tiếp hiệu quả truyền nhiệt và khả năng bị bám bẩn của nó. Thông số kỹ thuật vây tiêu chuẩn API 661 yêu cầu vây nhôm có mật độ vây từ 8 đến 12 vây trên mỗi inch và chiều cao vây từ 12,7 đến 15,9 mm. Mật độ vây cao hơn làm tăng diện tích bề mặt trên một đơn vị chiều dài ống và do đó làm giảm kích thước bó ống cần thiết cho một công suất nhiệt nhất định, nhưng nó cũng làm tăng nguy cơ bị kẹt vây do bụi trong không khí, phấn hoa và khí thải của quá trình ở những vị trí có chất lượng không khí kém.

Đối với việc lắp đặt Máy làm mát không khí công nghiệp trong môi trường bụi bặm như nhà máy xi măng, cơ sở sa mạc tiếp xúc với cát hoặc các vị trí gần khu vực xử lý than, mật độ cánh tản nhiệt thấp hơn từ 5 đến 7 cánh tản nhiệt trên mỗi inch với khoảng cách cánh tản nhiệt rộng hơn được chỉ định để cho phép vệ sinh định kỳ bằng nước hoặc không khí áp suất cao mà không có nguy cơ làm hỏng cánh tản nhiệt. Dữ liệu thực địa từ việc lắp đặt máy làm mát không khí công nghiệp ở Trung Đông cho thấy các thiết bị có 10 đến 12 cánh tản nhiệt trên mỗi inch trong môi trường cát sẽ mất 15 đến 25% khả năng truyền nhiệt trong vòng 12 tháng hoạt động nếu không vệ sinh thường xuyên , nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp hình dạng vây với mức độ ô nhiễm trong không khí của địa điểm.

Bình ngưng làm mát bằng không khí so với bình ngưng làm mát bằng nước: Khi nào làm mát bằng không khí là lựa chọn phù hợp

Việc lựa chọn giữa Bình ngưng làm mát bằng không khí và giải pháp thay thế làm mát bằng nước là một trong những quyết định quan trọng nhất trong thiết kế tiện ích nhà máy. Hệ thống làm mát bằng không khí loại bỏ hoàn toàn lượng nước tiêu thụ, một lợi thế quan trọng ở những khu vực khan hiếm nước và tại các cơ sở tuân theo quy định không xả chất lỏng , nhưng chúng đòi hỏi nhiều diện tích bề mặt truyền nhiệt hơn, tiêu thụ nhiều năng lượng quạt hơn, chiếm diện tích lớn hơn và không thể đạt được nhiệt độ đầu ra quy trình thấp như các hệ thống làm mát bằng nước ở vùng khí hậu nóng.

Quyết định giữa làm mát bằng không khí và nước hiếm khi có màu đen và trắng. Nhiều cơ sở công nghiệp sử dụng phương pháp kết hợp trong đó tải thải nhiệt cơ bản được xử lý bằng cách làm mát không khí và hệ thống làm mát bằng nước hoặc bay hơi bổ sung xử lý thời gian tải cao điểm vào mùa hè khi nhiệt độ môi trường đẩy Bình ngưng làm mát bằng không khí vượt quá công suất thiết kế. Chiến lược kết hợp này nắm bắt được lợi ích tiết kiệm nước của việc làm mát không khí trong hầu hết thời gian hoạt động của năm đồng thời đảm bảo đủ khả năng loại bỏ nhiệt trong những tuần nóng nhất trong năm.

Lựa chọn và định cỡ thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí hoặc máy làm mát không khí công nghiệp: Các biến thiết kế chính

Kích thước chính xác của Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí hoặc Máy làm mát không khí công nghiệp yêu cầu định lượng một số biến phụ thuộc lẫn nhau để xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt cần thiết, công suất quạt và kích thước tổng thể của thiết bị.

Nhiệm vụ nhiệt và tốc độ dòng chảy lớn

Công suất nhiệt, được biểu thị bằng megawatt hoặc triệu BTU mỗi giờ, là điểm khởi đầu cho tất cả các tính toán kích thước. Nó bắt nguồn từ cân bằng nhiệt của quá trình: tích của tốc độ dòng khối của chất lỏng trong quá trình, nhiệt dung riêng của nó (hoặc sự thay đổi entanpi đối với chất lỏng ngưng tụ) và sự thay đổi nhiệt độ cần thiết trên toàn bộ thiết bị. Đối với ứng dụng ngưng tụ như thiết bị ngưng tụ trên cao, nhiệm vụ nhiệt bao gồm cả việc làm mát hợp lý hơi đến điểm sương và ẩn nhiệt của ngưng tụ, thường chiếm 80 đến 95% tổng nhiệm vụ trong dịch vụ ngưng tụ pha hơi.

Điều kiện thiết kế môi trường xung quanh và độ cao của địa điểm

Nhiệt độ thiết kế bầu khô xung quanh được chỉ định ở mức vượt quá 2 phần trăm, nghĩa là nhiệt độ chỉ vượt quá 2 phần trăm số giờ trong một năm trung bình, thường tương ứng với khoảng thời gian nóng nhất của mùa hè đối với vị trí địa điểm. Đối với các địa điểm ở vùng Vịnh Ả Rập, nhiệt độ bầu khô thiết kế thường được sử dụng từ 46 đến 50°C, yêu cầu diện tích bề mặt của Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí lớn hơn 30 đến 40% so với các thiết bị tương đương được thiết kế cho điều kiện môi trường xung quanh 35°C ở cùng một nhiệm vụ quy trình và yêu cầu nhiệt độ đầu ra.

Độ cao của địa điểm so với mực nước biển ảnh hưởng đến mật độ không khí, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của quạt và hệ số truyền nhiệt phía không khí. Ở độ cao 1.000 mét so với mực nước biển, mật độ không khí xấp xỉ 88% giá trị mực nước biển. Việc giảm mật độ 12 phần trăm này đòi hỏi luồng không khí thể tích lớn hơn 12 phần trăm (và tương ứng với quạt lớn hơn hoặc tốc độ quạt cao hơn) để cung cấp cùng một tốc độ dòng khí làm mát qua bó ống.

Vật liệu ống và độ dày thành ống để tương thích với chất lỏng trong quy trình

Vật liệu ống trong Máy làm mát không khí công nghiệp phải tương thích với chất lỏng xử lý ở nhiệt độ và áp suất vận hành. Lựa chọn vật liệu phổ biến và các ứng dụng điển hình của chúng bao gồm:

• Thép cacbon A214 hoặc A179: Tiêu chuẩn cho dịch vụ hydrocarbon dưới 400°C không có hydro hoặc H2S ướt. Được sử dụng trong phần lớn các thiết bị ngưng tụ và làm mát sản phẩm trên cao của nhà máy lọc dầu
• Thép không gỉ 304L hoặc 316L: Được chỉ định cho các dịch vụ chứa chất lỏng ăn mòn như nước có clorua, chất ngưng tụ có tính axit hoặc dòng xử lý hóa học yêu cầu khả năng chống ăn mòn
• Hợp kim Chrome-moly (1.25Cr-0.5Mo, 2.25Cr-1Mo): Cần thiết cho các dịch vụ nhiệt độ cao trong các ứng dụng hydrocracking, Reforming xúc tác và hơi nước áp suất cao trên 400°C trong đó vấn đề thiết kế là hiện tượng dão và giòn hydro
• Thép không gỉ song công 2205: Được sử dụng trong các dịch vụ có tính ăn mòn cao như loại bỏ nước chua trên cao hoặc dịch vụ tái sinh amin trong đó yêu cầu đồng thời cả khả năng chống nứt ăn mòn do ứng suất clorua và khả năng chống nứt do ứng suất sunfua

Công suất quạt và tiếng ồn: Hai tiêu chí thiết kế thường bị đánh giá thấp

Mức tiêu thụ điện năng của quạt trong quá trình lắp đặt Máy làm mát không khí công nghiệp lớn có thể rất đáng kể. Một nhà máy lọc dầu lớn điển hình có công suất loại bỏ nhiệt làm mát bằng không khí 500 MW có thể lắp đặt công suất động cơ quạt từ 20 đến 40 MW , chiếm 4 đến 8 phần trăm phụ tải điện sử dụng riêng của nhà máy lọc dầu. Bộ truyền động tần số thay đổi (VFD) trên động cơ quạt làm mát không khí mang lại khả năng giảm tốc độ quạt và mức tiêu thụ điện năng trong điều kiện môi trường xung quanh mát hơn khi không cần luồng khí đầy đủ để đáp ứng yêu cầu về nhiệt độ đầu ra của quy trình, với mức tiết kiệm năng lượng được chứng minh là từ 20 đến 40% hàng năm so với hoạt động của quạt tốc độ cố định.

Tiếng ồn từ việc lắp đặt Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí và Máy làm mát không khí công nghiệp là việc cân nhắc quy hoạch và cấp phép tại các cơ sở nằm gần khu dân cư hoặc trong các khu công nghiệp nhạy cảm với tiếng ồn. Quạt hướng trục lớn tạo ra tiếng ồn băng thông rộng trong phạm vi 75 đến 90 dBA ở khoảng cách 1 mét tính từ quạt và mức tiếng ồn tổng hợp từ nhiều thiết bị trong nhà máy xử lý có thể rất lớn tại các hàng rào nhà máy. Các lựa chọn giảm thiểu tiếng ồn bao gồm cấu hình cánh quạt có độ ồn thấp, thiết kế quạt giảm tốc độ, vỏ cách âm xung quanh các bộ phận động cơ và hộp số, cũng như bố trí chiến lược các khoang làm mát không khí trong bố trí nhà máy để sử dụng các cấu trúc hiện có làm rào cản tiếng ồn.

Giám sát vận hành, bảo trì và hiệu suất của bình ngưng làm mát bằng không khí

Việc duy trì Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí hoặc Máy làm mát không khí công nghiệp ở hiệu suất thiết kế đòi hỏi phải có chương trình kiểm tra và bảo trì có kỷ luật, tập trung vào hai nguyên nhân phổ biến nhất dẫn đến suy giảm hiệu suất: tắc nghẽn cánh và hư hỏng cơ học của quạt và hệ thống truyền động.

Sự bám bẩn ở vây: Nguyên nhân chính dẫn đến giảm hiệu suất

Các cánh tản nhiệt trên Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí tích tụ bụi, phấn hoa, sợi hạt, mảnh vụn côn trùng và xử lý khí thải theo thời gian, làm giảm dần luồng không khí qua bó cánh tản nhiệt và tăng khả năng cản truyền nhiệt phía không khí. Các nghiên cứu về vận hành bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí cho thấy lớp bụi đồng đều 1 mm trên bề mặt cánh tản nhiệt làm giảm hệ số truyền nhiệt phía không khí từ 8 đến 15%. và trong môi trường ô nhiễm nghiêm trọng, sự tích tụ này có thể xảy ra trong một mùa vận hành. Hậu quả thực tế là nhiệt độ đầu ra của quy trình tăng lên trên giá trị thiết kế, có khả năng gây ra cảnh báo nhiệt độ cao, giảm công suất hoặc trong các dịch vụ ngưng tụ, ngưng tụ không hoàn toàn và hơi truyền qua thiết bị hạ lưu.

Tần suất làm sạch vây phải được thiết lập dựa trên đánh giá tỷ lệ bám bẩn ở từng địa điểm cụ thể trong năm hoạt động đầu tiên. Hầu hết các chương trình bảo trì nhà máy xử lý đều lên lịch làm sạch vây dàn ngưng làm mát bằng không khí trong quá trình dừng quay vòng, nhưng các cơ sở trong môi trường có nhiều cặn bẩn có thể yêu cầu một hoặc hai lần vệ sinh tại chỗ bổ sung mỗi năm bằng cách rửa bằng nước áp suất cao hoặc thổi khí nén từ mặt sạch của bó (ngược lại với hướng luồng khí thông thường) để đánh bật các mảnh vụn tích tụ.

Bảo trì hệ thống quạt và truyền động

Hệ thống quạt và truyền động của Máy làm mát không khí công nghiệp yêu cầu kiểm tra thường xuyên góc nghiêng của cánh quạt (đối với quạt có góc nghiêng thay đổi), tình trạng cánh quạt xem có bị xói mòn hoặc hư hỏng do va đập, bôi trơn vòng bi và giám sát tình trạng, kiểm tra độ căng và độ mòn của đai chữ V (đối với các bộ truyền động bằng dây đai), cũng như mức và tình trạng dầu hộp số. Mất cân bằng cánh quạt do xói mòn, hư hỏng do va đập hoặc tích tụ băng ở vùng khí hậu lạnh là nguyên nhân phổ biến gây ra rung động quá mức làm tăng tốc độ mài mòn của ổ trục và có thể gây ra hiện tượng mỏi cấu trúc trong cụm quạt nếu không được xử lý.

Giám sát độ rung trên vòng bi động cơ quạt sử dụng cảm biến rung liên tục được kết nối với hệ thống điều khiển nhà máy đưa ra cảnh báo sớm về các vấn đề phát sinh ở vòng bi và mất cân bằng quạt, cho phép lên kế hoạch hành động khắc phục trong khoảng thời gian bảo trì theo kế hoạch thay vì ứng phó với việc tắt máy khẩn cấp. Việc triển khai giám sát độ rung liên tục trên động cơ quạt dàn ngưng làm mát bằng không khí đã cho thấy mức giảm trung bình từ 35 đến 50% các trường hợp ngừng hoạt động ngoài dự kiến liên quan đến hỏng hóc cơ khí của quạt. trên nhiều cơ sở lọc dầu và nhà máy khí nơi công nghệ này đã được triển khai.

Câu hỏi thường gặp về bình ngưng làm mát bằng không khí và máy làm mát không khí công nghiệp

1. Bình ngưng làm mát bằng không khí là gì và nó hoạt động như thế nào?

Một Air-Cooled Condenser is a heat exchanger that rejects heat from a process fluid or refrigerant by passing ambient air across finned tubes containing the hot fluid. Motor-driven fans create forced airflow across the finned surface. The temperature difference between the hot tube-side fluid and the cooler ambient air drives heat transfer from the fluid through the tube and fin surface into the air stream, which carries the heat away from the unit. No water is required at any point in this process.

2. Sự khác biệt giữa Máy làm mát không khí và Máy làm mát không khí công nghiệp là gì?

Cả hai đều sử dụng nguyên lý trao đổi nhiệt ống không khí qua vây giống nhau, nhưng chúng được áp dụng khác nhau. Bình ngưng làm mát bằng không khí được thiết kế đặc biệt để ngưng tụ chất lỏng hoặc chất làm lạnh ở pha hơi, quản lý quá trình ngưng tụ hai pha. Máy làm mát không khí công nghiệp là danh mục rộng hơn bao gồm bất kỳ bộ trao đổi nhiệt cánh gió nào trong dịch vụ xử lý, bao gồm bộ làm mát chất lỏng một pha, bộ làm mát khí và bình ngưng. Tất cả các Máy làm mát không khí làm mát bằng không khí đều là Máy làm mát không khí công nghiệp, nhưng không phải tất cả Máy làm mát không khí công nghiệp đều là máy làm mát không khí.

3. Tại sao nên chọn Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí thay vì thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước?

Những lý do chính để chọn Bình ngưng làm mát bằng không khí là không tiêu thụ nước (rất quan trọng ở những khu vực khan hiếm nước và đối với các cơ sở tuân theo quy định không xả chất lỏng), loại bỏ cơ sở hạ tầng hệ thống nước làm mát và chi phí xử lý hóa học, không có nguy cơ nhiễm Legionella khi vận hành tháp giải nhiệt và giảm độ phức tạp trong vận hành liên tục. Sự đánh đổi là chi phí vốn cao hơn, diện tích lớn hơn và nhiệt độ đầu ra tối thiểu có thể đạt được bị giới hạn bởi nhiệt độ bầu khô xung quanh thay vì nhiệt độ bầu ướt thấp hơn mà hệ thống làm mát bằng nước có thể tiếp cận.

4. API 661 là gì và tại sao nó lại quan trọng đối với Máy làm mát không khí công nghiệp?

API 661 là tiêu chuẩn của Viện Dầu khí Hoa Kỳ quy định các yêu cầu về thiết kế, vật liệu, chế tạo, kiểm tra và thử nghiệm đối với Máy làm mát không khí công nghiệp trong dịch vụ lọc dầu, hóa dầu và xử lý khí đốt. Việc tuân thủ API 661 là yêu cầu cơ bản theo hợp đồng đối với việc mua sắm Máy làm mát không khí công nghiệp trong hầu hết các dự án nhà máy lọc dầu và nhà máy xử lý lớn trên toàn thế giới. Nó đảm bảo rằng thiết bị đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng và độ tin cậy đã được xác nhận, đồng thời phù hợp với áp suất vận hành, nhiệt độ và điều kiện dịch vụ của các ứng dụng quy trình công nghiệp.

5. Nhiệt độ môi trường xung quanh nóng ảnh hưởng đến hiệu suất của Bình ngưng làm mát bằng không khí như thế nào?

Vì Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí sử dụng không khí xung quanh làm môi trường làm mát nên hiệu suất của nó sẽ giảm khi nhiệt độ môi trường tăng. Ở nhiệt độ môi trường cao hơn, chênh lệch nhiệt độ giữa chất lỏng xử lý nóng và không khí vào giảm đi, làm giảm tốc độ truyền nhiệt trên một đơn vị diện tích bề mặt cánh tản nhiệt. Hiệu quả thực tế là nhiệt độ đầu ra của chất lỏng quá trình tăng lên trên giá trị thiết kế trong thời tiết nóng. Các thiết bị phải có kích thước phù hợp với nhiệt độ thiết kế môi trường xung quanh cao điểm vào mùa hè để đảm bảo hiệu suất phù hợp trong thời gian vận hành nóng nhất.

6. Điều gì gây ra tình trạng giảm hiệu suất của Máy làm mát không khí công nghiệp theo thời gian?

Hai nguyên nhân chính dẫn đến suy giảm hiệu suất là tắc nghẽn cánh tản nhiệt (tích tụ bụi, phấn hoa và mảnh vụn trên bề mặt cánh tản nhiệt làm hạn chế luồng không khí và tăng sức cản nhiệt phía không khí) và sự xuống cấp cơ học của quạt và hệ thống truyền động (vòng bi bị mòn, cánh quạt mất cân bằng hoặc bị hỏng, mòn dây đai trên bộ truyền động dây đai). Sự bám bẩn ở vây có thể làm giảm khả năng truyền nhiệt từ 15 đến 25 phần trăm trong môi trường có mức độ bám bẩn cao trong một mùa vận hành nếu việc vệ sinh không được thực hiện thường xuyên.

7. Sự khác biệt giữa gió cảm ứng và gió cưỡng bức trong Bình ngưng làm mát bằng không khí là gì?

Trong thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí được làm mát bằng gió cảm ứng, quạt được gắn phía trên bó ống và kéo không khí lên trên qua bề mặt cánh tản nhiệt. Trong cấu hình gió cưỡng bức, quạt ở bên dưới bó ống và đẩy không khí đi lên qua nó. Luồng gió cảm ứng cung cấp khả năng phân phối luồng không khí đồng đều hơn và khả năng chống tuần hoàn không khí nóng tốt hơn, khiến nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho khoảng 70% các cơ sở lắp đặt công nghiệp lớn. Thông gió cưỡng bức đặt quạt ở nơi không khí vào mát hơn, kéo dài tuổi thọ động cơ và vòng bi, đồng thời được ưa chuộng ở những nơi có nhiệt độ môi trường rất cao.

8. Máy làm mát không khí công nghiệp có kích thước như thế nào cho một ứng dụng quy trình cụ thể?

Định cỡ yêu cầu thiết lập nhiệm vụ nhiệt từ cân bằng nhiệt của quy trình, xác định nhiệt độ đầu vào và đầu ra cho chất lỏng xử lý và nhiệt độ bầu khô thiết kế xung quanh, chọn vật liệu ống dựa trên khả năng tương thích của chất lỏng xử lý và tính toán diện tích bề mặt phía không khí cần thiết bằng cách sử dụng các mối tương quan truyền nhiệt cho hình dạng vây đã chọn. Việc tính toán cũng tính đến ảnh hưởng của độ cao địa điểm đến mật độ không khí và hiệu suất của quạt, đồng thời bao gồm cả mức cho phép chống bám bẩn thích hợp cho môi trường sử dụng dự kiến.

9. Ổ đĩa tần số thay đổi có thể giảm chi phí vận hành trên quạt ngưng tụ làm mát bằng không khí không?

Vâng, đáng kể. Bộ truyền động tần số thay đổi trên động cơ quạt ngưng tụ làm mát bằng không khí cho phép giảm tốc độ quạt trong điều kiện môi trường xung quanh mát hơn khi không cần luồng khí đầy đủ để đáp ứng các thông số kỹ thuật về nhiệt độ đầu ra của quy trình. Vì công suất quạt thay đổi theo lập phương tốc độ quạt nên việc giảm 20% tốc độ quạt sẽ giảm mức tiêu thụ điện năng khoảng 49%. Tiết kiệm năng lượng hàng năm từ 20 đến 40% so với vận hành quạt tốc độ cố định đã được chứng minh trong lắp đặt công nghiệp, khiến việc trang bị thêm VFD trở thành một trong những khoản đầu tư tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhất trong hệ thống trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí.

10. Vật liệu ống nào được sử dụng trong Máy làm mát không khí công nghiệp cho các dịch vụ xử lý ăn mòn?

Đối với các dịch vụ ăn mòn nhẹ, thép cacbon là tiêu chuẩn. Đối với các dịch vụ có chứa clorua hoặc chất ngưng tụ có tính axit, thép không gỉ 316L mang lại khả năng chống ăn mòn đầy đủ. Thép không gỉ song công 2205 được chỉ định cho các dịch vụ yêu cầu khả năng chống đồng thời chống ăn mòn ứng suất clorua và nứt ứng suất sunfua. Đối với các dịch vụ chứa hydro ở nhiệt độ cao, cần có hợp kim crôm-moly (1,25Cr-0,5Mo hoặc 2,25Cr-1Mo). Việc lựa chọn vật liệu chính xác phải luôn dựa trên việc đánh giá vật liệu chính thức xem xét toàn bộ thành phần, nhiệt độ và áp suất của chất lỏng xử lý ở điều kiện vận hành.