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[交流]
【交流】粉体流换热器用于冷却大颗粒尿素和小颗粒尿素以及其它化肥
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Solex粉体流换热器用于冷却大颗粒尿素和小颗粒尿素以及其它化肥 （本文由楼主编译）
这篇文章将提到，全球近三十年来涉及化肥工业的150多套应用所获得的经验，并着重介绍大颗粒尿素和小颗粒尿素的冷却应用。 主题：应用多重板组串联以提高冷却效率，干空气吹扫防止结块和维修通道的重要性。同时这篇文章简要的介绍了Solex粉体流换热器在其他化肥领域的应用。
数十多年前，Solex粉体流换热器应用于化肥工业。这是一种冷却粉体颗粒的新工艺设备，非常适合冷却大颗粒尿素和小颗粒尿素。Solex粉体流换热器是流化床和转鼓冷却器以外的一种有效选择，达到行业标准。通过回顾Solex粉体流换热器在化肥工业中的150多套应用，这篇文章阐明了冷却大颗粒尿素和小颗粒尿素的重要设计思路。
Solex粉体流换热器简介 Solex粉体流换热器是一种概念简单的设备，正如它的名字，是指一种处理粉体流的换热器。换热部分是由空心的不锈钢板片垂直紧密排列组成的板组。粉体流在重力的作用下以密相输送的形式从换热板间缓慢通过。在换热过程中水流和产品流呈逆流，换热效率高。换热板下部的出料装置控制粉体流通过换热器。 这一设计理念与传统的壳管式换热器是一样的，但是换热器的一侧走的是颗粒状物料，这就提出以下挑战： 固体颗粒是热的不良导体，所以必须要有长的停留时间才能达到充分的冷却效果。 固体颗粒完全以薄层形式通过换热器（与大部分液相或气相换热器中的湍流相比）。 设计的起点是确保固体颗粒以“密相输送”的形式通过冷却器。 密相输送：密相输送原理是Jenike和Johansen于十九世纪六十年代发现的。他们建立了粉体流的特征理论并预见它们的流动能力，使得箱体和筒仓可以被设计用于自由下料并可避免产生死区和物料停滞。典型的密相输送仓有钢质壁和下料锥。当有一点物料从密相输送仓中通过，仓中的所有物料都会移动。
密相输送原理是Solex粉体流换热器设计的关键点。为了达到均一的冷却效果，物料必须以均一的速度通过冷却器的横截面。为了达到密相输送，必须在换热器的底部安装可以提供均一流动的下料装置。底部均一的流动可以使物料均一的通过冷却器的板组横截面。进料仓形成的自然锥体将物料分配到换热板间。同时出料装置对物料通过换热器进行控制。 对于化肥工业的应用，我们设计了两种下料装置： 振动盘式下料装置 ：下料装置整个横截面以高频率（30～60Hz）和小振幅（0.5～1.0mm） 振动。通过调节 频率对流量进行控制。 铰链门式密相输送下料仓： 双“V”型下料斗通过调节通经来改变流量。 冷却大颗粒尿素 在典型的流化床造粒工厂，造粒机的出料温度在90～100℃。而最佳入库温度大约在40℃左右以避免结块（根据工厂的地理位置和工序负责人或拥有人的参数选择，这一温度有所差异）。根据工艺要求，冷却器可以被设计成单级或两级，两级由初级和第二级组成。在进入冷却器前进行筛分并返回造粒机。 迄今为止，偏向于将Solex粉体流换热器作为第二级冷却器安装，虽然测试和在Toyo工序中参考安装都显示Solex粉体流换热器可以成功胜任初级，甚至可以作为单级冷却器使用。但我们着重将其作为第二级冷却器使用。
作为第二级换热器的典型工艺条件： 产品处理能力 62,500kg/h（1500t/d） 产品进料温度 60℃ 产品出料温度 40℃ 比热 0.42kcal/kg﹒℃ 冷却水温度 30℃ 粒径 d50：3.5～5.0mm 环境条件 35℃或相对湿度70%（夏季） 设计思路 板组：两套板组串联使得这一特定单元能安装于一套设备中。换热板的材质是316L不锈钢，外壳的材质是304L不锈钢。通过上层板组对下层板组的补偿，双板组换热器的换热效率很高。 冷却水：工厂常规的凉水塔中的循环水即可用。冷却水以串联的方式依次通过两套板组。以冷却水温升6℃为基础，冷却水设计流量应为88m3/h；在这一流量下，两级板组的压力降在1.5bar左右。作为原则，氯离子含量必须小于200ppm以降低不锈钢换热板应力腐蚀裂解的风险。 干空气吹扫：在夏季温度高相对湿度大的地区，在换热板间有凝结的风险。换热板上的水分可能会导致产品结块而削弱冷却效果，并有可能导致换热器堵塞。为避免凝结，干空气吹扫以降低换热器中空气的露点，使其低于冷却水温度。一般干空气注入速率为250Nm3/h。 下料装置：振动下料装置或门式密相输送下料装置。最近大部分客户选择振动下料装置，因为它的有效下料速度范围大，操作弹性更大。 维修入口：冷却器后部装有大铰链门，如果板组的板片需要清理则可以提供足够大的入口。 冷却小颗粒尿素 在大部分小颗粒尿素车间里，在造粒塔之后没有单独的冷却器。所以早期的小颗粒尿素车间设计中，足够高的造粒塔有充裕的空气来冷却，以达到合适的入库温度。 如今随着车间生产能力的普遍提升情况有所改变，很多先进的技术被用于提高尿素车间的产量，如UREA CASALE提供的。随着产量的增加，尿素车间造粒塔的生产遭遇瓶颈，因为造粒塔的冷却能力主要是依靠塔的高度。 Solex粉体流换热器可以解决这个问题，它可以在产品入库前对造粒塔出料进行冷却。
产品处理能力 83,300kg/h（2000t/d） 产品进料温度 85℃ 产品出料温度 50℃ 比热 0.42kcal/kg﹒℃ 冷却水温度 35℃ 粒径 d502.0mm 环境条件 35℃或相对湿度70%（夏季） 设计思路 安装：Solex粉体流换热器安装在造粒塔后部。造粒塔的下料高度低，一般要使用耙子和传送装置。同时需要斗式升降机给换热器进料。块状料偶尔会形成于造粒塔壁、耙子、传送装置等处。所以换热器进口处安装一个小型振动筛很重要，以防止块状料进入换热器。 板组：如大颗粒尿素换热器，两套换热板组串联安装在一套单独的设备中以达到指定换热负荷。 冷却水：从凉水塔来的常规车间冷却水即可使用。指定使用海水作为冷却水也是可行的。使用海水直接进入换热板是不明智的，因为需要使用钛材或哈氏合金作为板材，使用表面积过大会非常昂贵。更好的解决方法是使用闭环循环冷却水，在初级端使用换热器与海水换热。板式换热器是冷却密闭循环水最好的选择，它的高换热效率意味着相对小的板面积。使用板式换热器可以轻松的达到2℃左右。 干空气吹扫：需要干空气吹扫；评析与大颗粒尿素干空气应用相同。 通风设备：小颗粒尿素的机械强度比大颗粒尿素的低；这将导致产品中出现更多的粉尘。高粉尘含量将增加换热器结块的风险，在换热器进料仓设置好的通风系统可以有效降低粉尘含量改善换热器性能。 出料装置：振动下料装置或门式密相输送下料装置。评析与大颗粒尿素应用相同。 维修入口：冷却器后部装有大铰链门，如果板组的板片需要清理则可以提供足够的入口。 备注：奥氏体不锈钢的应力腐蚀裂解是受多因素影响的复杂学科，包括温度。文中注明的200ppm的氯离子含量不能保证应力腐蚀裂解不再发生；然而注明的工艺温度下，经验显示风险较低。 更多信息请访问粉体流换热器中文网：www.solex-thermal.com http://www.solex-thermal.com/library.html [ Last edited by zhq2060345 on 2010-6-1 at 08:40 ] |
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