曹紅蕊

(天津中海油工程設(shè)計有限公司 天津300452)

綏中36-1CEP溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)技術(shù)可行性分析

曹紅蕊

(天津中海油工程設(shè)計有限公司 天津300452)

溴化鋰空調(diào)可利用海上平臺透平機組的高溫煙氣實現(xiàn)無能耗的制冷、制熱，并能提供衛(wèi)生熱水，不僅可以實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，還可以降低煙氣排放溫度。以綏中36-1CEP海上石油平臺為例，介紹了透平機組和各需要改造區(qū)域的現(xiàn)狀，結(jié)合溴化鋰機組的特點，從主機安裝、煙氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)及其余系統(tǒng)幾個方面分析了溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)的設(shè)計方案，從而確定綏中36-1CEP平臺溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)在技術(shù)上是可行的。

溴化鋰機組 電中央空調(diào) 節(jié)能

1 項目背景

SZ36-1CEP平臺生活樓現(xiàn)有3臺電力中央空調(diào)，總制冷量為300,kW，總制熱量為216,kW，單臺制冷耗電量60,kW/h，單臺制熱耗電量131,kW/h，兩用一備。該平臺MCC間現(xiàn)有分體空調(diào)5臺，總制冷量為62,kW，根據(jù)近幾年運行情況現(xiàn)場反饋，制冷量基本達到要求，但夏季溫度太高時制冷量偏小。鑒于以上情況，調(diào)整MCC間空調(diào)的制冷參數(shù)，總制冷量調(diào)整為80,kW，單臺耗電量6,kW/h。主變壓器間現(xiàn)有分體空調(diào)4臺，總制冷量為100,kW。根據(jù)現(xiàn)場反饋，制冷量不滿足要求，開啟2臺空調(diào)只能滿足為1臺變壓器制冷。經(jīng)重新核算變壓器間的熱量，將變壓器間的空調(diào)總制冷量調(diào)整為180,kW。

本項目將利用溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)對SZ36-1CEP燃氣輪機高溫煙氣加以利用，為生活樓、MCC間和變壓器間提供制冷(制熱)。根據(jù)現(xiàn)場反饋，對空調(diào)制冷量和制熱量進行重新核算后，海上平臺生活樓所需制冷(熱)量為300,kW，MCC間所需制冷量為80,kW，變壓器間所需制冷量為180,kW，要求溴化鋰機組總制冷量不低于580,kW。SZ36-1CEP平臺現(xiàn)有燃氣輪機4臺，其中A、B、C 3臺燃氣輪機已安裝廢熱回收裝置，D機暫無廢熱回收裝置。燃氣輪機D的相關(guān)參數(shù)見表1：

表1 燃氣輪機D相關(guān)參數(shù)Tab.1 Related parameters of gas turbine D

2 溴化鋰空調(diào)的特點

溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)已比較成熟，該技術(shù)對高溫煙氣進行再利用，實現(xiàn)無能耗的制冷、制熱和衛(wèi)生熱水供應(yīng)，節(jié)約能源的同時降低排煙溫度。

2.1 節(jié)約能耗

SZ36-1CEP平臺生活樓目前采用電中央空調(diào)，MCC間和變壓器間均采用分體空調(diào)，全年總能耗值計算如下：

生活樓全年制冷能耗：60,kW/h×2×24×30×7＝604,800,kW；

生活樓全年制熱能耗：131,kW/h×2×24×30×5＝943,200,kW；

變壓器和MCC分體空調(diào)制冷能耗：6,kW/h×11× 24×365＝578,160,kW；

全年總耗電量為：604,800,kW＋943,200,kW＋578,160,kW＝2,126,160,kW。

若采用溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)，每年將至少節(jié)約2,126,160,kW電能消耗，同時也為生活樓提供衛(wèi)生熱水。

2.2 減少碳排放

SZ36-1CEP空調(diào)折合碳排放約為：2,126,160,kW÷ 30%×0.2,kg/m3＝1,417,440,kg。

使用溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)，每年將減少CO2排放量1,417,t，相當于每年種活7,700棵大樹。

2.3 降低排煙溫度

SZ36-1CEP平臺透平D機排煙溫度為480,℃，通過溴化鋰技術(shù)對煙氣進行回收利用后，排煙溫度降低至150～170,℃。

3 項目實施方案

溴化鋰非電空調(diào)分為主機部分和輔機部分，外圍配套高溫煙氣系統(tǒng)、冷卻水(海水)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)(可選供衛(wèi)生熱水)和風道等。溴化鋰空調(diào)替代電空調(diào)，需要對各個系統(tǒng)改造可行性進行分析。

3.1 溴化鋰主機安裝方案

根據(jù)對SZ36-1CEP平臺的制冷量、空間等各個因素的考慮，選用870,kW高溫煙氣溴化鋰機組(以遠大該型號機組為例)。該機組各參數(shù)見表2：

表2 870,kW溴化鋰機組相關(guān)參數(shù)Tab.2Related parameters of 870,kW lithium bromide unit

溴化鋰機組主機和輔機可選用成撬安裝并配套金屬房間。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇在淡水罐上搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)平臺并安裝溴化鋰機組。該鋼架結(jié)構(gòu)平臺將與廢熱甲板相連并共用樓梯和通道，同時便于日后維修和保養(yǎng)。由于淡水罐正處于吊車下方，滿足溴化鋰主機和輔機成撬吊裝條件，減少后期安裝調(diào)試工作量。溴化鋰機組的安裝位置見圖1：

圖1 溴化鋰機組的安裝位置Fig.1Mounting position of the lithium bromide air conditioning

3.2 煙氣系統(tǒng)方案

870 kW溴化鋰機組煙氣系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)為：煙氣溫度450,℃，煙氣流量10,000 kg/h，機組產(chǎn)生背壓1,600 Pa。根據(jù)MARS100操作維修手冊中的數(shù)據(jù)，該型透平相關(guān)參數(shù)為：煙氣溫度480,℃，排煙流量150,000 kg/h，排氣背壓2,000 Pa。由參數(shù)對比可見，透平排煙溫度滿足溴化鋰使用要求，透平排煙量遠大于溴化鋰使用量，溴化鋰產(chǎn)生的背壓不會對透平運行產(chǎn)生影響。為確保溴化鋰機組運行的安全性和可靠性，在溴化鋰機組排氣端安裝1臺高溫抽風機，相關(guān)參數(shù)為：煙氣溫度200,℃，煙氣流量20,000 kg/h，電機為變頻控制。

溴化鋰機組熱源主要由透平D機煙氣供應(yīng)，透平A/B/C出口煙氣作為備用熱源，每臺透平引風管道配耐高溫閥門獨立開關(guān)控制。

3.3 冷卻水系統(tǒng)方案

溴化鋰機組利用冷卻水帶走熱量，冷卻水通常使用淡水，流量為190 m3/h。考慮到平臺淡水資源緊張等實際問題，改用海水作為冷卻水，但海水對換熱器和管線有一定的腐蝕性，所以需要對溴化鋰內(nèi)部換熱器和管線進行升級改造。SZ36-1CEP平臺有2臺海水泵，單臺流量為400,m3/h，1用1備；EDP平臺有1臺海水泵，流量為500,m3/h，處于備用狀態(tài)。3臺海水泵已實現(xiàn)互聯(lián)，共計流量1,300,m3/h，目前狀態(tài)為1用2備。使用溴化鋰機組后，改為2用1備即滿足要求。

3.4 空調(diào)水系統(tǒng)方案

空調(diào)水即制冷水或制熱水，空調(diào)水系統(tǒng)包含管線、閥門、換熱風柜等。為實現(xiàn)分別對生活樓、MCC和變壓器間進行制冷或制熱，考慮安裝兩臺換熱風柜，1臺專供生活樓制冷(制熱)，1臺專供MCC和變壓器間制冷?？照{(diào)水由溴化鋰機組引出，分別進入2臺換熱風柜。變壓器風柜安裝在溴化鋰鋼結(jié)構(gòu)平臺上，生活樓風柜安裝位置見圖2。為將換熱風柜放入空調(diào)間，需要將原空調(diào)機組C機拆除，替換為風柜。預(yù)留2臺中央空調(diào)作為備用機組。其中冷水泵、換熱器、海水管、水箱和風道均不能拆除。

圖2 風柜安裝位置Fig.2 Mounting position of the air cabinet

原空調(diào)機組C尺寸為3,500,mm×1,800,mm× 2,000,mm，生活樓風柜尺寸為3,200,mm×1,600,mm× 2,100,mm。由于空調(diào)間東側(cè)走道窄小而機組尺寸較大，需要將風柜拆分后進入空調(diào)間安裝。風柜拆分后最大部件體積為1,200,mm×1,600,mm×2,100,mm，而空調(diào)間出口門的尺寸為1,900,mm×800,mm，拆分后的風柜無法通過該門進入房間，需在原門邊進行開孔以便將原空調(diào)機組C拆除移出并將風柜運至房間內(nèi)進行安裝。為減少開孔尺寸及方便吊裝，開孔尺寸定為2,100,mm×1,500,mm，且需在開孔上方設(shè)置兩個吊點以方便機組進出。

3.5 淡水系統(tǒng)方案

溴化鋰機組每隔一段時間需要補充部分淡水，同時可提供衛(wèi)生淡水供平臺生活樓使用。圖3為淡水取出點，需要將原來的彎頭換成三通，連接管線引淡水至溴化鋰機組。淡水非長期不間斷使用，而只用于溴化鋰機組淡水閉式循環(huán)補水。

圖3 淡水系統(tǒng)取水點Fig.3 Water taking point for fresh water system

3.6 其余系統(tǒng)方案

溴化鋰空調(diào)全系統(tǒng)需要2個總開關(guān)，接線利用平臺原有線路接入MCC間。生活樓風柜總開關(guān)連接生活樓200,kW、400,A備用開關(guān)。溴化鋰機組總開關(guān)連接原生活樓空調(diào)C機的120,kW、250,A開關(guān)。溴化鋰機組接線接入機房后進入溴化鋰機組控制柜。

溴化鋰空調(diào)間安裝1臺軸流風機進行換氣，并按要求配備相應(yīng)的消防設(shè)施、器材。

若平臺需要，可將溴化鋰機組的起停信號、故障報警、緊急關(guān)斷信號接入中控系統(tǒng)，包括泵、風柜、熱油溫度、冷凍水溫度等數(shù)據(jù)均可在中控進行顯示。

4 結(jié) 論

①經(jīng)過多年發(fā)展，溴化鋰空調(diào)在技術(shù)和節(jié)能效果方面均已成熟，在國內(nèi)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭。②在海上平臺上應(yīng)用溴化鋰空調(diào)，不但可以解決海上平臺供電緊張的問題，還可以節(jié)約能源、減少污染。③溴化鋰機組除了初期投資較大等缺點外，在其他方面均有較大優(yōu)勢。④SZ36-1CEP溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)技術(shù)上可行，應(yīng)在此基礎(chǔ)上進行經(jīng)濟核算，根據(jù)平臺具體情況進行綜合比選，使設(shè)計方案既經(jīng)濟又合理。■

［1］ 袁堂欽，孫薇莉，孫淑琴. 正確認識溴化鋰吸收式冷水機組[J]. 應(yīng)用能源技術(shù)，1998(2)：11-14.

［2］ 王長慶. 吸收式制冷技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 能源技術(shù)，2000(1)：31-35.

［3］ 郎四維. 中國采暖和空調(diào)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢[J]. 能源政策研究，1999(4)：40-44.

Analysis of Technical Feasibility of Lithium Bromide Air Conditioning in Replacing Electric Central Air-conditioning in SUIZHONG 36-1CEP

CAO Hongrui
(CNOOC Tianjin Engineering Design Corp．Ltd.，Tianjin 300452，China)

Lithium bromide air conditioner makes use of high-temperature flue gas from turbine unit of offshore platform and realizes the refrigeration and heating without energy consumption．Not only can it provide sanitary hot water，but it also can reduce greenhouse gas emissions，protect environment and achieve the purpose of energy saving and emission reduction while reducing the temperature of flue gas emission．Taking SUIZHONG 36-1CEP offshore platform as an example，this paper introduces the turbine unit and conditions of its parts to be transformed．Combinedwith the characteristics of lithium bromide air conditioning，a design scheme was given to replace electric central air-conditioning with lithium bromide airconditioning．After analyzing the design from the aspects of host installation，flue gas system，cooling water system，air conditioning water system，fresh water system and other systems，it concludes that the replacement at the SUIZHONG 36-1 CEP platform is technologically feasible.

lithium bromide air conditioning；electric central air-conditioning；energy conservation

T609

A

1006-8945(2016)03-0038-03

2016-01-27