大连外国语大学 辽宁省大连市 116033
摘要：本文介绍了氨吸收制冷工艺和压缩制冷工艺,并进行了两种工艺的比较,大型煤气化和液化生产企业中采用氨吸收制冷工艺,既回收了余热,又节省了电能,具有很好的经济效益。
关键词：氨吸收；压缩；制冷工艺；余热
引言
对于一个大型煤化工企业来说,由于其原始投资巨大、工艺技术复杂,且往往一套设备对应一套工艺,投资一旦形成不易改动,因此,在原始投资选择工艺和设备时,就一定要慎重评估其经济效益是否最优。企业采用的技术先进、经济效益好,就会在刚起步时占有优势。
本文要介绍的氨吸收制冷工艺和压缩制冷工艺都是在煤化工企业中采用的制冷工艺技术,现对这两种工艺进行分析,以便企业选用适合自身条件的工艺。
1氨吸收制冷工艺
在已经采用制冷工艺的企业中,规模较大、技术成熟的有哈尔滨气化厂的氨-水吸收制冷系统。现以它为例,介绍氨吸收制冷工艺的情况。
1.1工艺原理
以氨为制冷剂,水为吸收剂,利用水对氨有良好的吸收效果的特性,将蒸发器中蒸发出的气氨吸收下来,形成氨水溶液,再根据氨和水在加压条件下沸点差较大的特点,将氨水溶液通过两级加压精馏的方法获得纯度为99.98%的气氨,再冷凝得到液氨,然后循环利用。
1.2一个典型的氨吸收制冷系统
1)氨吸收制冷主要工艺设备氨蒸馏塔,塔顶冷却器,回流泵,液氨过冷器,氨蒸发器,塔底重沸器,氨水吸收冷却器,浓氨水储槽,进料泵,稀氨水-浓氨水换热器等。
2)氨吸收制冷工艺流程简述
来自蒸发器的低压低温气氨进入液氨过冷器,被液氨加热,同时液氨被过冷后送到蒸发器蒸发,用于制冷。来自界外的待冷介质进入蒸发器,被冷却后送到界外。出过冷器的气氨进入氨水吸收冷却器,被稀氨水溶液吸收,吸收过程产生的热量由循环冷却水带走。
1.3主要设备
蒸发器、吸收器、精馏塔、解析器、储罐、热交换器、溶液泵、水环真空泵等。
1.4适用条件
工业余热充足且其压力能达到0.5MPa以上,温度在180°以上,允许温度降为60°。
1.5优点
极大地节省电力资源,有效回收利用工业余热,能实现10%~100%负荷范围内的无级调节,运行稳定,制冷能力高,运转部件少,运转噪声低。
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1.6缺点
由于氨水显碱性,所以易腐蚀设备;工艺复杂,对操作水平要求较高;应用范围小,只适用于大型煤气化和液化企业。
2压缩制冷工艺
2.1工艺原理
压缩制冷是技术比较成熟、应用范围广泛的制冷工艺技术,它是用压缩制冷机对制冷剂进行压缩的一种制冷系统。按制冷剂分为氟利昂制冷系统和氨制冷系统。按压缩级数分为单级压缩和多级压缩。压缩机将从蒸发器来的低压蒸汽进行压缩,变成高温、高压蒸汽后进入冷凝器,受到水或空气的冷却而凝结成高压液体,再经过节流机构后变成低压液体,其蒸发温度也相应下降,于是在蒸发器中吸收热量,使被冷却介质温度降低。氨由液态变为气态,重返压缩机,再进行下一个循环。
2.2氨压缩制冷主要工艺设备
氨压缩机驱动透平,氨压缩机组,液氨储罐,闪蒸罐,液氨过冷器等。
1)氨吸收制冷工艺流程简述
来自脱硫、脱碳工段的-38℃氨气体,压力约为0.07MpaA,进入一段进口分离器,将气体中的液滴分离出来后进入离心式氨压缩机一段进口,经三段压缩后,出压缩机气体压力为1.65MpaG,温度约为135℃,进入氨冷凝器。氨蒸汽通过冷却水冷凝成液体后,靠重力排入氨储槽。由储槽出来的温度为40℃氨液体节流到0.3MpaG进入氨闪蒸槽,氨液体降温至约-2℃,氨闪蒸气经二段分离器后进入压缩机二段进一步压缩至排气压力。出闪蒸槽的氨液体进氨过冷器的管程,温度进一步降低后送往脱硫、脱碳工段。再次经各冷点调节阀节流至-38℃,蒸发后的气体返回到本系统完成制冷循环。当用冷负荷降低时,可通过回路调节压缩机进气量,使压缩机在正常工况下运行,不发生喘振。
2.3工作条件
电力资源充足。
2.4优点
易操作,故障率低,工艺流程简单。
2.5缺点
耗电量大,噪声大,运转部件多,制冷能力较小。
3两种工艺经济效益的比较
从两种工艺的使用情况看,压缩制冷已被普遍采用,稳定性好,技术成熟,氨吸收制冷工艺受热源的限制,只适用于大型煤气化,液化生产企业,属新开发的工艺。从十几年的运行情况看,该工艺系统有时会出现运行不稳定经常泛塔的现象,导致制冷效果不好,影响煤气指标,致使下游各工段产量下降。这主要有两方面的原因,一是操作水平低,二是设备有问题。经过近十年的努力,我们的操作水平已经大大提高,操作经验也日益丰富,设备维护和保养也日臻完善,该工艺装置已经能够长周期稳定运行,且制冷能力能随着煤气负荷的增减相应增减,操作弹性大。这些都说明此套工艺是成熟的,完善的。10年后的今天,无论是设备的质量还是仪表控制系统的调节精度都有了巨大的提高,这些都为该系统的稳定运行提供了保证。
4氨吸收制冷和氨压缩制冷流程比较
4.1 氨吸收制冷
1)氨吸收制冷优点
(1)吸收制冷不需要动力蒸汽,可以节省资源,并且可以有效的回收低位热能;
(2)装置可以实现10%～100%负荷范围内无级调节,制冷能力高;
(3)装置的主要设备均为静设备,运转部件少,维修方便,噪音小。
2)氨吸收制冷缺点
(1)氨水成碱性,易腐蚀设备,所以必须在系统介质中加入防腐剂以抑制或减缓腐蚀的发生;
(2)工艺复杂,对操作水平要求较高;
(3)应用范围较小,只适合大型煤气化和液化企业。
4.2 氨压缩制冷
1)氨压缩制冷优点
(1)易操作,工艺流程简单;
(2)故障率低。
2)氨压缩制冷缺点
(1)耗电量大,噪音大;
(2)运作部件多,维修成本高;
(3)制冷能力较小。
结语
从两种工艺的使用情况看,压缩制冷已被普遍采用,其稳定性好、技术成熟;氨吸收制冷工艺受热源的限制,只适用于大型煤气化、液化生产企业,属新开发的工艺。目前,较成熟的氨吸收制冷工艺只有哈尔滨气化厂采用。从十几年的运行情况看,该工艺系统有时会出现运行不稳定,以及经常泛塔的现象,导致制冷效果不好,影响煤气指标,致使下游各工段产量下降。主要的原因,一是操作水平低,二是设备有问题。经过努力,我们的操作水平已经大大提高,操作经验也日益丰富,设备维护和保养也日臻完善,该工艺装置已经能够长周期稳定运行,且制冷能力随着煤气负荷的增减相应增减,操作弹性大。这些都说明此套工艺是成熟的,完善的。现在,无论是设备的质量,还是仪表控制系统的调节精度都有了巨大的提高,这些都为该系统的稳定运行提供了保证。采用氨吸收制冷工艺,既回收了余热,又节省了电能,与采用机械压缩制冷工艺相比具有较好的经济效益。
参考文献
[1]张浩,孙广伟.浅谈氨吸收制冷的工业价值[J].科技信息,2008(3):680.
[2]邵玉春.节能降耗的氨吸收工艺[J].大氮肥,2008,31(4):262-263.
[3]宁德才.浅析氨吸收制冷工艺与压缩制冷工艺的比较[J].民营科技,2008(11):27.
论文作者:陈亮
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月上第3期
论文发表时间:2018/10/22
标签：工艺论文; 氨水论文; 操作论文; 过冷论文; 压缩机论文; 蒸发器论文; 设备论文; 《中国住宅设施》2018年2月上第3期论文;