空冷器的设备布置及管道布置设计

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工 业 技 术
０　前言
作为当下较为常见的热交换设备，空冷器是将空气作为冷介质进行换热，高温介质一般从管内流通，通过换热元器件与空气形成对流热交换，与传统水冷却相比，空冷器具有节水、环保的特点，可大幅降低工业废气废水的排放，且设备运营维护成本较低，其中干式空冷器具有占地小、投资少、操作简单的优势，是当下石化行业中应用最为广泛的空冷形式。

从空冷器平面布置、占地、空间限制等考虑，需要加强管道布置、平台布置方面的管理。

一般状况下空冷器管束分为斜顶、水平两种形式，管程包括单管程、双管程等。

本文从空冷器布置方法、管道走向等进行了分析，旨在为设计工作奠定一定的理论基础。

１　空冷设备布置分析
１．１　避免热风循环
空冷器是借助环境中空气进行冷却的设备，因此空气入口温度的影响极为突出，对整体换热效果具有不可低估的作用，必须加强热风循环现象的防治。

从避免外界热风、高温设备影响的角度出发，空冷器一般需要布置在全年最小频率的下风向。

对于多台空冷器进行处理中，一般是采用成组布置的方法，不可在其间留有空隙。

多组同类空冷设备如果无法进行
同时布置处理中，尽量将其维持在同一海拔高度，这是避免热风循环的常规举措。

此外，需要引起重视的是引风式、鼓风式空冷设备运行机理不同，一般不建议混合布置，如果受场地要求等必须混合布置时，需要保证引风空冷设备的管束与鼓风设备的风扇维持在一个高度上。

此外，需要将引风空冷器布置在鼓风空冷器的最小频率下风向上。

１．２　空冷器布置及梯子平台布置的分析　
空冷器选型环节中，需考虑设备是布置在管廊之上，还是构架之上。

为了保证布置合理，水平空冷器的本体方面，需要保证其构架柱脚跨度与下部支撑吻合，这对管道走向、进出口布置、平台设计等均具有积极的影响，可提高下部支撑结构受力合理性。

此外，空冷器的布置中，需要对管道布置的特殊性进行分析，如塔顶和空冷器的管道连接中，需要考虑低布置的方法，避免“U”形结构的发生，还要缩减管道长度、拐弯等状况，同时竖向布置方面，需要加强塔顶、空冷器之间以及空冷器到冷换构架之间的优化。

前期总体设计中，需要对管道进行全面规划，这是保证进出口管应力满足基本要求的方法。

空冷器构架方面，需要保证其四周平台宽度在800mm~1200mm，这是从设备维护、检修便利度出发进行的设计，管箱需要在进出口位置设置对应阀门，阀门处的平台宽度需要适当加宽。

且空冷平台与管箱的间距需要不低于
空冷器的设备布置及管道布置设计
任 亮
（哈尔滨空调股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150078）
摘 要：空冷器具有节水、环保的优势，在水资源匮乏地带广泛的应用。

为了达到良好的冷却效果，空冷设备一般采用成组的布置方法。

本文结合行业标准、实际状况等进行了空冷器布置方法的分析，并结合空冷器管系特点，针对管道布置要素等进行了分析，从防偏流出发进行探讨，旨在提高构架、管道布置的合理性。

关键词：空冷器；设备布置；管道布置；构架中图分类号：TQ051 文献标志码：A
方法、安装等方面，取得了丰富的经验和成果，为后续产品提供可靠的技术保障打下了良好的基础。

参考文献
[1]
马凤.高转速水轮机球阀双密封试验研究[J].
哈尔滨：大电机技术，2000（6）：52.
图3 合缝面联接螺栓结构图
图2 法兰面止口结构
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600mm，以能看到管道阀门为基本原则。

对于空冷器构架平台进行设置中，需要考虑从地面处通往平台的梯子，可采用斜梯、直梯，高度低于10m 状况下可采用简单斜梯，梯子间距等设计要求需要满足行业规范。

２　空冷器管道布置
首先，管道的布置设计需要满足工艺规范、仪表安装要求导尿管；管道布置除了满足行业规范外，还要考虑空冷制造厂家的工艺技术条件等；管道进出口区域不可进行袋形设计；管道设计中需要考虑设备后期检修、维护等操作合理性，不可影响检修、管束吊装等。

需要结合制造商基本条件等对空冷器本体进行操作、检修、进出口、管束吊装的全面分析。

当空冷设备的入口管道较低时，可采用“π”形布置，这是提高管道柔性的措施。

需要引起设计人员关注的是，鼓风、引风空冷器中，管道的布置形式存在较大差异。

前者风机位于管束下端，上部空间较为宽广，可将集合管放置在上部，让其起到支撑空冷器本体构架的作用。

而引风式空冷器的布置中，风机在管束上端，管束上部的风机占用了大部分空间，管道集合管、π形弯头一般需要设置在平台上端，从而起到为操作、检修人员提供平台的目的。

２．１　防偏流
空冷器大部分是多台成组布置。

换热过程中存在气体、液体两种状态，易引发管道振动、破坏问题，从降振角度出发需要保证管道对称布置，保证空冷器流量的均一性。

同时进出口管道的汇集位置不可进行变径处理，分支前的大主管道必须为直观，这是保证流体介质等流量分配、传热效果明显的基础。

并联管道布置中，一般是一根主管、多跟分支管，空间允许的状况下，需要将管道设置成对称、相同形状的结构，这是维持流量均匀性的基础。

如果配管空间不足，需要采用集合管的方法对流量进行均分处理，结合管与支管的横截面积总和的比需要维持在1.5左右。

此外，从流体等量均分的角度出发，在空冷器分支前，可设置一段等内径的直管。

如果工艺控制操作中采用阀门进行流量调节，可不考虑管线对称的设计原则，但是务必加强管内压降控制，可采用蝶阀、旋塞阀等进行处理。

但是实践经验表明，阀门控制与对称管布置相比，效果较差。

因此，尽量避免阀门调节阀进行的流量处理，且出口管线位置不可设置切断阀。

２．２　应力要求及其他受力分析
首先，管道对整个空冷设备管口、力矩的设计必须满
足行业基本要求。

其次，为了提高管道柔性分析，需要加强管口作用力、力矩的管理，避免其超过规定范围等状况的发生，尽量保证管道长度小、附件少。

其次，考虑管道受到介质冲刷阻力的影响，需要对管道支架的位置进行合理布局设计，将其尽量设置在集合管与空冷器接口位置。

外界应力、安装需求的状况下，需要避免出口集合管与空冷器管口相连。

此外，对空冷器管道进行设计中，需要加强应力方面
的详细设计，布置上必须具有高柔性的特点。

相关支架的设计中，如果没有制造厂家提供的允许值，可采用API661 相关要求进行设计。

为了避免空冷器管嘴压力过大等现象的发生，需保证管嘴的热涨应力、管线应力之和低于管子应力。

特殊状况超过规定范围时，可采用增加管子柔性的处理方法。

２．３　其他要求
管道布置方面，需要预留出电缆槽，一般从风机检修平台出发，经过管廊后引入，尽量避免进出管廊位置发生交叉干涉等状况。

空冷器本体结构方面，需要加强工艺装置、整体框架、管廊的全面分析，一般柱脚采用栓接方法的较多。

结合柱脚螺栓位置、支撑载荷等进行处理，并将相关数据及时提供给土建施工方，这是保证整体施工进度的关键。

３　管道支架的设置
针对管道支撑进行分析中，需要考虑空冷器入口管道的高度、长度等要素，必要时可在中间设置专门的管架和支撑结构；如果受设计条件限制，管道根数不够，可在工艺允许的状况下放大管道直径，也可以缩减专用管架等方法，这是提高支撑合理性的必要措施，但是需要引起重视的是这不是最佳措施，应该考虑尽量在不影响管束检修的前提下进行构架方面的管理。

如果空冷器的构架尺寸过大，需要从管廊顶部进行立柱建设，并保证预留空间的充足性，实现对总管、集合管的支撑控制，必要时需要加强对管廊下部整体宽度的控制，尽量降低悬挑长度。

如果管道应力可以满足基本要求，也可设置支架、焊接预埋件、支架等装置。

结语
空冷布置方面，需要加强流程分析、防火规范控制等要素，尽量降低热风循环、布置不当等导致的问题，同时需要结合场地大小、空间要求、布置方法等对空冷器管道等进行全面规划。

参考文献
[1]郭玉霞.炼油厂余热回收制冷凝结水联合单元平面布置研究[J].广东化工，2016（4）：102-103.
[2]郑志伟，朱大亮，王浩，等.复合型蒸发式空冷器及其设备和管道布置[J].化工设备与管道，2016（1）：74-77.[3]夏云，潘峰.西北地区空冷器在煤化工的应用及其布置设计[J].武汉工程大学学报，2015（2）：46-49.。