1.整体设计应考虑的问题

炼油厂和石油化工厂空冷系统的整体设计应考虑以下问题：

（1）根据工艺介质的冷却要求和水源、电力情况，进行空冷和水冷方案的技术经济比较，以确定使用空冷的合理性；

（2）根据工艺介质的最终冷却温度、环境条件，确定空冷系统的型式，如干式空冷、湿式空冷、干湿式联合空冷；

（3）初步估算该工艺操作条件下所需的传热面积，选择空冷器的结构形式，如管束类型、翅片管的种类、风机等；

（4）对初选型号进行详细核算，包括管内外的换热系数及阻力系数、对数平均温差、风机的动力消耗、增湿水耗等；

（5）根据装置的特点，考虑空冷器的平面布置及调节控制方案；

（6）考虑噪声和防冻、防凝措施。

2.工艺流程的选择

空冷器的工艺流程通常有如下选择：

1）前干空冷后水冷

前干空冷后水冷的工艺流程如图8-2所示。其适应场合和特点如下：①水源充足；②要求工艺介质的终端温度接近大气的湿球温度；③场地狭窄。

前干空冷后水冷的缺点如下：①需要另外的循环水冷却系统；②运行、电耗和维修费用较高；③终端温度控制较差。

2）前干空冷后湿空冷

前干空冷后湿空冷的工艺流程如图8-3所示。其适应场合和特点如下：①水源不足；②要求循环水量尽可能少，通常耗水量为前干空冷后水冷工艺的5％～10％；③要求工艺介质的终端温度可冷至高于大气的湿球温度5℃左右；④操作费用较使用后水冷者少20％～40％；⑤一般湿空冷的排水经过滤后可重复使用，不需另设循环水场，或作其他循环水的补充水。

前干空冷后湿空冷的缺点如下：①后湿空冷占地面积比后水冷略大；②操作技术比采用后水冷要求略高。

图8-2　前干空冷后水冷

图8-3　前干空冷后湿空冷

图8-4　干湿联合空冷

3）干湿联合空冷

干湿联合空冷的工艺流程如图8-4所示。其适应场合和特点如下：①用于中、小处理量或大处理量干空冷的后冷；②占地面积小；③操作费用低。

干湿联合空冷的缺点是其操作技术比后水冷要求略高。

4）全干空冷(www.daowen.com)

全干空冷适用场合及特点如下：①可用于寒冷地区或工艺介质终端温度比夏季设计气温高15～20℃的场合；②可用于高压工艺介质的冷却系统，不再设后冷；③运行费用较前干空冷后水冷低。

5）全湿空冷

全湿空冷适用场合及特点如下：①作为干空冷的补充手段；②用于进口温度低的工艺介质（低于75℃）的冷却，且终冷温度要高于大气湿球温度5℃左右。其缺点是如进口温度高于80℃，则翅片管表面易结水垢。

3.结构形式的选择

空冷器的结构形式一般有水平式、直立式、斜置式和联合式。水平式的特点是管束和风机叶轮水平放置，气流垂直于地面，自下而上或自上而下。通常管排本身或最后一行管子有一坡度（0.5％～1％），以便于排液。这种布置的特点如下：结构简单、安装方便，但占地面积大，管内阻力也比其他结构形式大。

直立式的特点是管束垂直于地面，风机叶轮可以垂直或水平放置，引风或鼓风均可。其占地面积和管内阻力都比水平式小，但结构较复杂。

斜置式管束与地面成一夹角，占地面积和管内阻力都比水平式小，结构较复杂；由于管束斜置，空气侧阻力小，分配均匀，一般用于气相介质的冷凝冷却。

联合式置于塔类等高耸设备的顶部或其他设备上并与之连成一体，这样可以减小管内系统的阻力，减少管路，节约投资和占地面积。但检修较困难。

4.通风方式

通风方式有鼓风式、引风式和自然通风式。鼓风式气流先经风机再至管束，风机在大气温度下工作，此种通风方式的优点如下：结构简单、振动小，检修方便；由于空气的紊流作用，管外传热系数较高。缺点如下：易受日照和气候变化的影响，排出的热空气易造成回流，影响管束的传热。

引风式气流先经管束再至风机，风机在高温气流下工作，此种通风方式下如用玻璃纤维增强的塑料制作风机叶片，需耐温80℃以上。引风式受气候的影响较小，排出的热空气不易回流，且噪声可比鼓风式小3 dB。其缺点如下：结构比鼓风式复杂，风机检修不便；出口终冷温度控制严格，所耗功率比鼓风式高约10％。

自然通风式利用温差引起的空气自然对流进行冷却，主要适用于大处理量的火力发电厂和核电厂。由于一次投资大，在炼油厂和石油化工厂很少应用。

5.风量控制

炼油厂和石油化工厂风冷系统的风量控制过去主要采用百叶窗，后来发展到采用手动或自动控制模式开、停风机群中的部分风机，现在大多选用变频调速。

6.防凝防冻方式

空冷系统必须考虑防凝防冻，使其在最低设计气温下启用。炼油厂和石油化工厂风冷系统的防凝防冻方式主要有热风内循环、热风外循环和伴热式。热风内循环如图8-5所示。其适应场合和特点如下：①用于介质的倾点或冰点高于最低环境设计气温14℃以上，介质中的水分高于10％的情况；②对介质温度控制要求不高（大于±3℃）；③空冷器风机应不少于两台。热风内循环的缺点是风机能耗较大，控制比较复杂。

热风外循环如图8-6所示。其适应场合和特点如下：①用于介质的倾点或冰点高于最低环境设计气温33℃以上，介质中的水分高于50％的情况；②对介质温度控制要求较高（小于或等于±3℃）；③需设置外部循环风道，有时尚需设伴热器。热风外循环除结构复杂、投资较高外，操作复杂、自控要求高，占地面积较大。

图8-5　热风内循环示意图

图8-6　热风外循环示意图

伴热式将蒸汽或电热器置于管束下方，在最低设计气温下启用（见图8-7）。这种方式结构简单，操作便利。主要缺点是能耗大，操作费用高。

图8-7　伴热式防冻示意图