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【摘 要】本文对唐山三友集团股份公司新增新型粉体流冷却器选型、安装、调试、运行等相关情况进行介绍，通过与原有传统凉碱设备运行指标的对比，阐述新型粉体流冷却器在纯碱公司使用的可行性与必要性，为扩大类似新型设备在纯碱行业中的使用范围提供一些参考。
【关键词】粉体流冷却器；沸腾凉碱炉；选型；安装；运行指标
1.粉体流冷却器选型的论证
目前我公司现有传统沸騰凉碱炉两台，是建厂初期投用的设备，电耗相对较大，运行多年，冷却盘管时有泄露，维护检修成本日益增加。公司通过市场调研和考察对比，决定选用北京广厦公司开发研制的新型粉体流冷却器，粉体流冷却器正如其其名，是指一种冷却粉体或颗粒状物料的冷却器。粉体流冷却器的设备运行成本低、能耗低、无污染，且操作维护护简单易行行。近几年开开始替代应用已久的传统的回转式、流化床或水冷螺杆输送冷却器等，逐步成为粉粒状物料冷却工艺中的首选。
1.1粉体流冷却器简述
粉体流冷却器由四部分组成：进料仓、板箱（换热板组）出料仓和料位控制系统。粉体流冷却器的板箱是由中空的不锈钢板片垂直紧密排列组成的换热板组。待冷却的粉体流物料被进料仓均匀分布进入换热板片间隔中。在重力和振动的作用下，物料从换热板片间均匀并可控地自上而下缓慢通过，并与换热板片内的的冷却介质（循环水）进行间接换热。料位控制系系统通过调节冷却器下部的出料仓振动频率来调节出料速率，确保物料在换热段内内适当的停留时间，实现最佳出料温度。
1.2粉体流冷却器显著优势
应用于粉粒状物料的冷却，粉体流冷却器技术充分体现出如下运行优势：换热效率高，运行能耗低；设备投资成本低，现场安装方便；运行维护费用低及工作量少；产品品质高；消除粉尘排放。
1.2.1投资成本本低，安装便捷
与同规模处理能力的流化床或转鼓冷却器相比，粉体流冷却器设备直接投资成本可降低一半以上。另外，其占地面积小，粉体流冷却器设备结构紧凑，空间利用率高，底座仅需约1.8m×1.5m，正好适合我公司现有厂房空间狭窄的现状。
1.2.2换热效率高，运行能耗低
采用间壁式水冷设计，换热能效高。换热板片被膨胀加高加工成均匀的波面板，使流体在板内形成高度湍流，提高热效率，并有效减少结垢的发生。粉体流冷却器的间接换热工艺与空气冷却的工艺相比，能耗可降低约90%。
1.2.3运行及维维护费用少
粉体流冷却器的运行及维护方便简易，且费用很低。以江苏井神碱厂安装的粉体流冷却器为例。其功率仅仅只需约2.2kW（出料动荡器所需，冷却循环水由原有系统提供），再无额外的风机能耗需求，而同等规模处理能力的沸腾床则需要180kW。更为显著的是，在运行过程中设备的维护保养难度和工作量显著减低：该粉体流冷却器主体结构简单、无运动部件，设备可靠性高且检修项目少；粉体流冷却器的侧立门可以打开，这样很方便进行内部的传热板板片的内部清理工作；通过简单的料位反馈来实现出料速率的调整，运行平稳，与上下游的的生产线容易实现自动化连续操作。
1.2.4成品物料品质高，无损耗
无空气直接接触物料，避免了污染和气体含湿量的改变。物料通过粉体流流冷器时自上而下缓慢地流动，使其磨损降至最低，保证了颗粒的完整性，消除了物料颗粒的降解现象，并保证出料温度均匀，使最终成品粉体物料的品质得以改善。
1.2.5消除粉尘尘对环境的的污染
由于粉体流冷却器无需进气及排气处理单元，且没有空气与待冷却的粉体物直接接触。消除了传统冷却工艺风冷所带出的粉尘对环境污染的可能。
2.粉体流冷却器的安装
重灰凉碱系统新增粉体流冷却器由我公司自行负责安装施工，设备安装地点位于老重灰厂房1#和2#凉碱炉中间，场地狭窄无法进行整体吊装。整体设备分四节到货，根据到货情况决定采取倒装法进行设备安装。在重灰厂房三楼楼板粉体流冷却器正上方东、南、西、北四个方向各打一个吊装孔，南北方向挂2个5T电动倒链，用于提升设备，东西方向挂2个3T电动倒链，用于拖拽设备。整体设备到货后，结合现场情况，由于设备安装位置在老重灰厂房内部，受1#和2#凉碱炉遮挡，无法使用天车，且位置狭窄，只能采取倒装法进行分段吊装组对，决定利用电动倒链在地面采取倒装法进行设备吊装，最后再整体组装到位的方法。
施工程序为：
接受施工任务单→勘察现场→编制施工方案→技术交底→施工准备→设备安装→设备调试→整改与完善→交工验收
3.粉体流冷却器运行优点
设备安装结束后，使用、设计、厂家三方人员进驻现场，积极组织粉体流冷却器的调试与运行工作，并针对运行中发现的问题，召开专题会制定整改方案。随着生产负荷的逐渐加量，结合生产部门查定相关指标数据，全部达到设计要求，通过优化工艺，使得此套系统平稳运行，通过加大进料减速机功率，使用11千瓦减速机替代7.5千瓦减速机，进一步提高了单台设备的生产能力。
粉体流冷却器于2014年1月在我公司重灰凉碱系统上正式投用，经过10个月使用，运行情况优良，新设备可以将煅烧后的重质纯碱由175℃经粉体流冷却器后冷却到90℃以下，单台设备实际处理能力可以达到35t/h，超设计能力10t/h，目前整体使用效果良好，达到了预期的使用效果。从我公司实际运行效果看，粉体流冷却器具有以下优点：
1、粉体流冷却器具有传热效率高，安装调试简单，运行及维护费用低，成品物料无损耗等特点。
2、粉体流冷却器设备紧凑，空间利用率高，本设备是在已建成的生产系统基础上增加的新设备，其平面占地仅为同等规模的流化床冷却器的1/4，易于在原有装置基础上实现改造或扩能。
3、粉体流冷却器的冷却效果显著，在冷却水进口实际温度为26.8℃的情况下，额定流量的重灰产品出口温度降低到75℃，表明冷却器的传热能力达到了设计要求。 4、粉体流冷却器有良好的节能效果，其最大运行能耗为20.7kw（含进料及出料绞龙），仅为同样处理能力沸腾炉冷却器的14%，在满足工况要求的情况下，大大降低了重灰冷却能耗；
5、除振动电机带动的出料仓有轻微振动以实现均匀下料外，设备主体无运动部件，维护保养的工作量很小。
另外，重灰颗粒在粉体流冷却器中以缓慢的速度由上而下完成换热，在冷却过程中颗粒无剧烈翻滚、碰撞，经振动筛筛分合格后的重灰晶粒不再发生二次破碎，保证了重灰产品的优质品率。同时粉体流冷却器无需进气及排气处理单元，并没有空气与待冷却的粉体物料直接接触，消除了传统冷却工艺风冷所带出的粉尘对环境污染的可能。粉体流冷却器所采用的自动控制系统，实现了无人执守下的连续运行，工况平稳可靠，适合纯碱行业长周期稳定运行的生产特点。
4.运行指标对比及总结
将凉碱炉、流化床、粉体流运行参数进行对比如下：
配套功率kW 实际/设计处理能力t/h 进碱温度℃ 出碱温度℃ 进水温度℃ 出水温度℃
凉碱炉 144 35/30 163 113 26.8 40
流化床 147 35/30 167 99 41.5 52
粉体流 20.7 35/25 163 75 26.8 67
新型粉体流冷却器：振动电机功率1.1千瓦两台，含进料及出料绞龙总功率20.7千瓦。出碱温度75度，换热冷却用水量每小时30立方。现有沸腾凉碱炉：引风机功率45千瓦，鼓风机功率75千瓦，含进料及出料绞龙总功率144千瓦。出碱温度113度，换热冷却用水量每小时60立方。通过以上对比可以发现使用新型的粉体流冷却器，在生产能力相当的前提下，不但节约大量电能，而且冷却用水量减少一半，出碱温度降低三分之一，经济效益显著。
结束语：
我公司将进一步加强对新型粉体流冷却器运行指标的查定，在确保设备长周期稳定性运行的前提下，通过对进、出料绞龙能力的调节与匹配，优化工藝指标，为下一部全面取代旧型凉碱设备提供各项科学准确的数据，通过实践说明新型粉体流冷却器在纯碱生产使用上具有很好的可行性与必要性。
参考文献：
北京广厦环能科技有限公司提供的粉体流冷却器图纸及资料；
GB50461—2008《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》；
SH/T3538—2005《石油化工机械设备安装工程施工及验收通用规范》；
作者简介：
高保京（1969——）1994年毕业于河北唐山大学机制专业，2000年取得河北科技大学机电一体化自考本科文凭，机电工程师。现任唐山三友集团股份公司设备部设备安装管理员，长期从事本公司技改技措项目的施工安装技术管理工作。
【关键词】粉体流冷却器；沸腾凉碱炉；选型；安装；运行指标
1.粉体流冷却器选型的论证
目前我公司现有传统沸騰凉碱炉两台，是建厂初期投用的设备，电耗相对较大，运行多年，冷却盘管时有泄露，维护检修成本日益增加。公司通过市场调研和考察对比，决定选用北京广厦公司开发研制的新型粉体流冷却器，粉体流冷却器正如其其名，是指一种冷却粉体或颗粒状物料的冷却器。粉体流冷却器的设备运行成本低、能耗低、无污染，且操作维护护简单易行行。近几年开开始替代应用已久的传统的回转式、流化床或水冷螺杆输送冷却器等，逐步成为粉粒状物料冷却工艺中的首选。
1.1粉体流冷却器简述
粉体流冷却器由四部分组成：进料仓、板箱（换热板组）出料仓和料位控制系统。粉体流冷却器的板箱是由中空的不锈钢板片垂直紧密排列组成的换热板组。待冷却的粉体流物料被进料仓均匀分布进入换热板片间隔中。在重力和振动的作用下，物料从换热板片间均匀并可控地自上而下缓慢通过，并与换热板片内的的冷却介质（循环水）进行间接换热。料位控制系系统通过调节冷却器下部的出料仓振动频率来调节出料速率，确保物料在换热段内内适当的停留时间，实现最佳出料温度。
1.2粉体流冷却器显著优势
应用于粉粒状物料的冷却，粉体流冷却器技术充分体现出如下运行优势：换热效率高，运行能耗低；设备投资成本低，现场安装方便；运行维护费用低及工作量少；产品品质高；消除粉尘排放。
1.2.1投资成本本低，安装便捷
与同规模处理能力的流化床或转鼓冷却器相比，粉体流冷却器设备直接投资成本可降低一半以上。另外，其占地面积小，粉体流冷却器设备结构紧凑，空间利用率高，底座仅需约1.8m×1.5m，正好适合我公司现有厂房空间狭窄的现状。
1.2.2换热效率高，运行能耗低
采用间壁式水冷设计，换热能效高。换热板片被膨胀加高加工成均匀的波面板，使流体在板内形成高度湍流，提高热效率，并有效减少结垢的发生。粉体流冷却器的间接换热工艺与空气冷却的工艺相比，能耗可降低约90%。
1.2.3运行及维维护费用少
粉体流冷却器的运行及维护方便简易，且费用很低。以江苏井神碱厂安装的粉体流冷却器为例。其功率仅仅只需约2.2kW（出料动荡器所需，冷却循环水由原有系统提供），再无额外的风机能耗需求，而同等规模处理能力的沸腾床则需要180kW。更为显著的是，在运行过程中设备的维护保养难度和工作量显著减低：该粉体流冷却器主体结构简单、无运动部件，设备可靠性高且检修项目少；粉体流冷却器的侧立门可以打开，这样很方便进行内部的传热板板片的内部清理工作；通过简单的料位反馈来实现出料速率的调整，运行平稳，与上下游的的生产线容易实现自动化连续操作。
1.2.4成品物料品质高，无损耗
无空气直接接触物料，避免了污染和气体含湿量的改变。物料通过粉体流流冷器时自上而下缓慢地流动，使其磨损降至最低，保证了颗粒的完整性，消除了物料颗粒的降解现象，并保证出料温度均匀，使最终成品粉体物料的品质得以改善。
1.2.5消除粉尘尘对环境的的污染
由于粉体流冷却器无需进气及排气处理单元，且没有空气与待冷却的粉体物直接接触。消除了传统冷却工艺风冷所带出的粉尘对环境污染的可能。
2.粉体流冷却器的安装
重灰凉碱系统新增粉体流冷却器由我公司自行负责安装施工，设备安装地点位于老重灰厂房1#和2#凉碱炉中间，场地狭窄无法进行整体吊装。整体设备分四节到货，根据到货情况决定采取倒装法进行设备安装。在重灰厂房三楼楼板粉体流冷却器正上方东、南、西、北四个方向各打一个吊装孔，南北方向挂2个5T电动倒链，用于提升设备，东西方向挂2个3T电动倒链，用于拖拽设备。整体设备到货后，结合现场情况，由于设备安装位置在老重灰厂房内部，受1#和2#凉碱炉遮挡，无法使用天车，且位置狭窄，只能采取倒装法进行分段吊装组对，决定利用电动倒链在地面采取倒装法进行设备吊装，最后再整体组装到位的方法。
施工程序为：
接受施工任务单→勘察现场→编制施工方案→技术交底→施工准备→设备安装→设备调试→整改与完善→交工验收
3.粉体流冷却器运行优点
设备安装结束后，使用、设计、厂家三方人员进驻现场，积极组织粉体流冷却器的调试与运行工作，并针对运行中发现的问题，召开专题会制定整改方案。随着生产负荷的逐渐加量，结合生产部门查定相关指标数据，全部达到设计要求，通过优化工艺，使得此套系统平稳运行，通过加大进料减速机功率，使用11千瓦减速机替代7.5千瓦减速机，进一步提高了单台设备的生产能力。
粉体流冷却器于2014年1月在我公司重灰凉碱系统上正式投用，经过10个月使用，运行情况优良，新设备可以将煅烧后的重质纯碱由175℃经粉体流冷却器后冷却到90℃以下，单台设备实际处理能力可以达到35t/h，超设计能力10t/h，目前整体使用效果良好，达到了预期的使用效果。从我公司实际运行效果看，粉体流冷却器具有以下优点：
1、粉体流冷却器具有传热效率高，安装调试简单，运行及维护费用低，成品物料无损耗等特点。
2、粉体流冷却器设备紧凑，空间利用率高，本设备是在已建成的生产系统基础上增加的新设备，其平面占地仅为同等规模的流化床冷却器的1/4，易于在原有装置基础上实现改造或扩能。
3、粉体流冷却器的冷却效果显著，在冷却水进口实际温度为26.8℃的情况下，额定流量的重灰产品出口温度降低到75℃，表明冷却器的传热能力达到了设计要求。 4、粉体流冷却器有良好的节能效果，其最大运行能耗为20.7kw（含进料及出料绞龙），仅为同样处理能力沸腾炉冷却器的14%，在满足工况要求的情况下，大大降低了重灰冷却能耗；
5、除振动电机带动的出料仓有轻微振动以实现均匀下料外，设备主体无运动部件，维护保养的工作量很小。
另外，重灰颗粒在粉体流冷却器中以缓慢的速度由上而下完成换热，在冷却过程中颗粒无剧烈翻滚、碰撞，经振动筛筛分合格后的重灰晶粒不再发生二次破碎，保证了重灰产品的优质品率。同时粉体流冷却器无需进气及排气处理单元，并没有空气与待冷却的粉体物料直接接触，消除了传统冷却工艺风冷所带出的粉尘对环境污染的可能。粉体流冷却器所采用的自动控制系统，实现了无人执守下的连续运行，工况平稳可靠，适合纯碱行业长周期稳定运行的生产特点。
4.运行指标对比及总结
将凉碱炉、流化床、粉体流运行参数进行对比如下：
配套功率kW 实际/设计处理能力t/h 进碱温度℃ 出碱温度℃ 进水温度℃ 出水温度℃
凉碱炉 144 35/30 163 113 26.8 40
流化床 147 35/30 167 99 41.5 52
粉体流 20.7 35/25 163 75 26.8 67
新型粉体流冷却器：振动电机功率1.1千瓦两台，含进料及出料绞龙总功率20.7千瓦。出碱温度75度，换热冷却用水量每小时30立方。现有沸腾凉碱炉：引风机功率45千瓦，鼓风机功率75千瓦，含进料及出料绞龙总功率144千瓦。出碱温度113度，换热冷却用水量每小时60立方。通过以上对比可以发现使用新型的粉体流冷却器，在生产能力相当的前提下，不但节约大量电能，而且冷却用水量减少一半，出碱温度降低三分之一，经济效益显著。
结束语：
我公司将进一步加强对新型粉体流冷却器运行指标的查定，在确保设备长周期稳定性运行的前提下，通过对进、出料绞龙能力的调节与匹配，优化工藝指标，为下一部全面取代旧型凉碱设备提供各项科学准确的数据，通过实践说明新型粉体流冷却器在纯碱生产使用上具有很好的可行性与必要性。
参考文献：
北京广厦环能科技有限公司提供的粉体流冷却器图纸及资料；
GB50461—2008《石油化工静设备安装工程施工质量验收规范》；
SH/T3538—2005《石油化工机械设备安装工程施工及验收通用规范》；
作者简介：
高保京（1969——）1994年毕业于河北唐山大学机制专业，2000年取得河北科技大学机电一体化自考本科文凭，机电工程师。现任唐山三友集团股份公司设备部设备安装管理员，长期从事本公司技改技措项目的施工安装技术管理工作。