为什么蓄冷器（或切换式换热器）在切换时需要均压？

题目

参考答案和解析

正确答案: 切换式换热器（或蓄冷器）中的空气与污氮通道是周期性地进行切换的。切换前原来走空气的通道压力为0.56～0.6MPa，而走污氮的通道压力为0.12～0.13MPa。均压就是通过均压阀，使两条通道在交换前压力均衡，平均为0.33～0.36MPa。
均压是为了使切换后空气进入原先走污氮的通道时的冲击减轻，以免损坏设备。并且可使升压速度加快，能很快达到0.56～0.6MPa就向下塔送气。此外，切换前走空气的通道排出一部分空气，可以减少切换后的放空损失和消减放空噪声。
均压时间（均压阀开启持续时间的长短）与换热器的容积大小及管道、阀门的阻力有关，一般在1s左右。对较小的空分装置也可不均压。

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相似问题和答案

第1题：

蓄冷器（或切换式换热器）冷端空气液化有什么危容，是什么原因造成的，如何避免？

正确答案: 从蓄冷器（或切换式换热器）自动阀箱吹出液体或冷端返流污氮温度低到-180℃左右，这都是蓄冷器（或切换式换热器）冷端空气被液化的标志。冷端空气液化的危害是很大的，主要有：
1）液化的空气有一部分在自动阀箱（或蓄冷器底部）沉积下来，一部分随空气带入塔内，使进塔空气含湿量增大，液空纯度（含氧量）将降低。下塔的上升蒸气量和冷凝蒸发器中的冷凝量减少了，对塔的精馏工况也有一定影响；
2）在蓄冷器（或切换式换热器）切换后，返流污氮由于压力降低，将沉积下来的液态空气汽化。液空的大量蒸发，要吸收汽化潜热，使得返流污氮温度降低，这就扩大了冷端温差，不利于自清除；
3）冷端返流污氮温度降低，热端温差也要扩大，使复热不足冷损增大，膨胀量要增大，产品量减少；
4）可能产生液击，易损坏自动阀。
总之，冷端空气液化有百害而无一利，其中以扩大冷端温差危害最大。
造成蓄冷器（或切换式换热器）冷端空气液化的原因是比较多的，主要原因之一是操作不当，中抽量（或环流量）过多和纯氧、纯氮进蓄冷器（或切换式换热器）的温度偏低引起的。例如某厂板式6000m3/h空分设备，空气量只有33000m³/h，而环流量有5200m³/h，造成切换式换热器冷端出现空气液化。当环流量减少到3400m³/h时，各单元气量分配合理，液化现象就消失了。此外，它还与液空过冷器、液氮过冷器、液化器的工作好坏有关。例如某厂因液空过冷器堵塞，液空量减少，使得污氮的温度偏低，造成切换式换热器冷端空气液化。在启动过程积累液体阶段，几台膨胀机同时运转，膨胀机制冷量过大，液化器无法全部回收时，蓄冷器（或切换式换热器）冷端也可能出现空气液化。
为了避免冷端空气被液化，操作中就要注意掌握好环流量（或中抽量）。环流量（成中抽量）的大小要根据蓄冷器（或切换式换热器）的热端温差、冷端温差和中部温差来调节，不能机械地定死，因为空气量和塔的工况在不断地变化中。此外要注意过冷器、液化器的工作状况，发现伺题及时处理。启动过程积累液体时，如果是膨胀量过大，则应适当减量。

第2题：

返流气体冷端温度的变化，对蓄冷器(或切换式换热器)的温度工况有什么影响?

正确答案: 返流气体冷端温度的变化，对蓄冷器（或切换式换热器）的温度工况有着直接的影响。
返流气体冷端温度降低，则冷端温差、热端温差均会扩大，不过冷端温差扩大得要小一些。如果冷端温度过低，空气将在冷段某处开始液化，冷端空气温度不再降低。此时，冷端温差将进一步扩大，中部温度降低。冷端温差进一步扩大的原因是返流气体通过冷端时温度不断回升，而空气部分液化后温度几乎不变所致。这既不利于自清除，又增加了热端的冷损。
返流气体的冷端温度升高时，则热端温差会减小，中部温度回升，正流空气的冷端温度也升高，使二氧化碳有可能析出不干净，自清除也难以保证。

第3题：

分子筛吸附器切换时为什么要进行均压?

正确答案：(1)分子筛吸附器切换时先要均压是为了保证整个装置的平稳运行。分子筛吸附器在切换时如果不均压，那么为了填充容器的内部空间，会使得装置的空气流量和压力突然发生波动.(2)另外，即将投用的分子筛吸附器若不先进行均压，切换时则会受到空气的强烈冲击，使隔栅变形甚至损坏。铝胶和分子筛也因为受冲击而相互磨擦挤压，产生粉尘微粒后进入吸附剂内通道，造成堵塞，降低吸附效率。所以分子筛吸附器在切换前必须均压。

第4题：

石头蓄冷器和切换式换热器在冷段及热段的布置上各有什么特点？

正确答案: 石头蓄冷器都是热段在上、冷段在下。这是由于热段在上可露在冷箱外面，管道和切换阀的布置方便，而且比冷段在上布置时跑冷损失小，保冷箱体积也可小些。和切换式换热器相比，卵石的不规则排列可使空气中析出的水分不易下流到低温段去。另外，从上面补充卵石较为方便，冷损失很小，可不停车进行。
切换式换热器布置方式与蓄冷器相反。对于直立式布置的切换式换热器是热段在下、冷段在上。这主要是由于板翅式换热器的热容量小，临时停车时温度很容易回升。为避免积在通道上的水分下流冻结、堵塞通道而采取上述布置的。但是，热段在下、冷段在上也有它的缺点。短期停车时，冷段的低温气体因密度大而下沉，热段的气体因密度小而上升。并且，板翅式换热器的纵向导热性能也很好，结果使热段变冷，冷段变热，复热很快。由于维持原先温度工况的时间很短，再启动就较困难。而且，热段析出的水分容易产生冻结、堵塞现象，使换热和自清除效率降低。因此，也常采用“Ⅱ”型布置的，即热段与冷段并列，热段在外侧，靠近冷箱壁；冷段在内侧，靠近冷箱中心。与立式布置相比较，可避免短期停车时自然对流引起的复热很快的现象，而且降低了换热器区的保冷箱高度，跑冷损失减小，冷、热段连接管道的自然补偿也好。但保冷箱体积大，占地面积大，管道弯头增多。

第5题：

主热交换器(非切换式板栩换热器)与切换式换热器相比有什么优点?

正确答案: 非切换式板翅换热器就是指该换热器的所有通道，包括空气、氧、氮和污氮的通道都是不随时间改变，且稳定流动的多股流的换热设备。一般用在分子筛的低压流程上，也有用在中压流程上。它是空分设备中最主要的换热器，也通称为主热交换器。
通道内的气体不切换，因此在设计上可以取较高的流速，使传热系数提高，而且截面的传热温差也不受自清除条件的限制。为了减少热端冷量不完全回收损失，因此热端温差仍取得较小值（2～3℃）。而冷端温差因不受自清除限制，可取得比切换式换热器的冷端温差大得多。所以在这种流程中可不设置液化器，而是尽量使上塔出来的纯氮和污氮用过冷器来回收冷量。液化器的任务由该换热器的冷段来完成。入塔空气的含湿量由精馏系统根据塔的热平衡来确定的。
由于主热交换器的传热温差比切换式换热器大，传递同样的热量所需的传热面积可以减小，所以非切换式板翅换热器的长度一般要比切换式换热器短。板式单元的长度约为5.4m，而切换式换热器长度需要6m。
由于装置内设备简单，冷损较小，换热器的中抽温度一般可以取得较高，或与长板式切换式换热器的环流温度差不多。
板翅式换热器单元的截面积因流速提高而可以比切换式换热器小。所以对同样的设备，非切换式板翅换热器的质量要轻，而且它的配管简单，操作方便，设备启动快，获得越来越广泛地应用。

第6题：

切换式换热器冷端温差由（）决定。

正确答案:不冻结性

第7题：

蓄冷器（或切换式换热器）的热端温差和冷端温差之间有什么关系？

正确答案: 在正流空气入蓄冷器温度（热端温度，与空压机末级冷却器或氮水预冷器的冷却效果有关）及返流气体入蓄冷器温度（冷端温度，与出过冷器、液化器等换热器的温度有关）不变的情况下，蓄冷器的热端温差与冷端温差（都是指正流空气与参加切换的返流气体温度之差）之间有着互相依赖的关系。如果热端温差过大，冷端温差必过小；热端温差过小，冷端温差必过大。这是由蓄冷器正、返流气体冷量平衡所决定的。
当返流与正流气量之比要比正常值偏大时，例如环流量过大或中抽量过大，返流气体可传给正流空气的冷量偏多，而正流空气量相对返流气量而言偏少，造成返流气体冷量过剩。所以，返流气体出蓄冷器的温度降低，热端温差就会偏大。正流空气吸收的冷量要比返流与正流气量之比比正常时所吸收的冷量多，因而空气出蓄冷器的温度降低，造成冷端温差缩小。
如果返流与正流气量之比比正常值偏小，例如环流量减小或中抽量减小，则正流空气量相对返流气量而言偏多，正流空气所需吸收的冷量比返流气体可放出的冷量偏多，即冷量不足，空气出蓄冷器的温度会升高，造成冷端温差偏大。由于返流气量对正流气量而言偏少，可以尽多地放出冷量，返流气体出蓄冷器时的温度要升高，造成蓄冷器冷热端温差缩小。
热端温差大，复热不足，冷量损失大。冷端温差过大，影响二氧化碳的自清除，使阻力增加过快，缩短整个空分装置的运转周期。因此，在操作中要控制好热端温差和冷端温差。调节时既要保持冷端温差在自清除最大允许温差范围内，又要尽量缩小热端温差，二者不能只顾一方。温度工况的调节通常以中部温度为准，用改变中部抽气量（或环流量）、产品氧或氮的流量以及空气量等方法来改变返流与正流气量的比例关系，把热端温差和冷端温差控制在允许的范围内。

第8题：

切换式换热器冷端空气液化有什么危害？

正确答案: 1）液化的空气有一部分在自动阀箱沉积下来，一部分随空气带入塔内，使进塔空气含湿量增大，液空纯度（含氧量）将降低.下塔的上升蒸汽量和冷凝蒸发器中的冷凝量减少了，对塔的精馏工况也有一定的影响.
2）在切换式换热器切换后，返流污氮由于压力降低，将沉积下来的液态空气汽化.液空的大量蒸发，要吸收汽化潜热，使得返流污氮温度降低，这就扩大了冷端温差，不利于自清除；
3）冷端返流污氮温度降低，热端温差也要扩大，使复热不足冷损增大，膨胀量要增大，产品量减少；
4）可能产生液击，易损坏自动阀

第9题：

为什么蓄冷器缩短切换时间冷端温差会减小了？

正确答案: 蓄冷器中的热交换是一个不稳定的传热过程，即各个截面上空气（或污氮）的温度是随时间在周期性地变化的。切换周期越长，温度变化的幅度越大。在全低压空分设备启动阶段，将蓄冷器的切换周期设定较短，其目的就是为了减少蓄冷器冷端及各截面上温度变化的幅度，相应地可以减小温度差，以保证其自清除的能力，不致将水分或二氧化碳带入膨胀机。
在正常运转时，返流污氮进蓄冷器的温度一定，缩短切换时间能减小正流空气在切换周期内、出蓄冷器时温度上升的幅度，可使冷端温差减小，以提高其自清除的能力。在蓄冷器的阻力比正常值有所升高时，可用缩短切换时间的方法来逐渐加以消除。

第10题：

蓄冷器（或切换式换热器）采用中部抽气或增加一股环流的目的是什么？

正确答案: 保证蓄冷器（或切换式换热器）不被水分和二氧化碳的冻结物所堵塞，就必须把冷端温差控制在保证自清除的最大允许温差范围内。影响冷端温差的主要因素是返流气量与正流空气量的比值（空气进装置的温度和冷端污氮的温度也会有影响，但是在正常情况下是基本不变的）。根据物料平衡，在无液态产品时，总的返流气量与正流气流量是相等的。但是，正流空气因为压力高，它的比热容要比低压返流气体大，所以它的温度变化范围比返流气体温升要小。在这种情况下，如果热端温差满足了要求（一般定为2～3℃），则冷端温差会很大。它将超过保证自清除的最大允许温差，而且不能把空气冷却到接近液化温度（约-172℃）。例如，KFD-41000型空分设备经热平衡计算，若热端温差为2℃，冷空气温度只能降到-165℃，冷端温差达9.5℃（冷端污氮进口温度维持在-175℃），远远超过规定的3℃。因此，必须采取某些措施增加返流气体量（即增大冷量）。如果在冷段增加一股环流气体（或在蓄冷器中部抽出一部分正流空气，在冷段亦相当于增加了返流气体量），这样才能把空气冷却到更低的温度，使冷端温差低于控制值。
蓄冷器的中部抽气经二氧化碳吸附器去膨胀机作为膨胀空气，其量约占加工空气量的8%～16%，抽气温度在-90～-130℃之间。因为自清除发生困难是在此温度范围以下，即蓄冷器的冷段。中抽口以上（热段）的正流空气与返流气体量基本上是相等的。
环流气体一般是来自下塔的洗涤空气，或直接引自冷端出来的低温空气。在切换式换热器的环流通道或蓄冷器的盘管内被复热。环流出口温度主要考虑切换式换热器（或蓄冷器）的热平衡和自清除的要求，还与流程设计、膨胀量、机前温度等因素有关。环流量约占加工空气量的10%～15%，环流出口温度一般是-100～-120℃。
调节环流量（或中抽量）的大小，是实际操作中控制冷端温差和中部温度的主要手段。

为什么蓄冷器（或切换式换热器）在切换时需要均压？

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