高永麗

(晉能控股裝備制造集團(tuán)天源山西化工有限公司, 山西晉城 048400)

晉能控股裝備制造集團(tuán)天源山西化工有限公司(簡稱天源公司)現(xiàn)有9臺原料氣壓縮機(jī)，其中1～6號原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣采用尿素溴化鋰?yán)鋮s水降溫，冷卻效果較好，進(jìn)口煤氣經(jīng)溴化鋰機(jī)組冷卻后溫度可降低至22 ℃；7～9號原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣采用地表水冷卻后溫度只能降低至28 ℃，冷卻效果較差，在夏季氣溫較高時(shí)，對系統(tǒng)生產(chǎn)影響尤為嚴(yán)重[1]。

因此，需要對7～9號原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣進(jìn)一步降溫，以提高原料氣壓縮機(jī)打氣量，消除高溫對系統(tǒng)生產(chǎn)的影響。

1 溴化鋰技術(shù)介紹

目前，溴化鋰機(jī)組制冷技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，該技術(shù)成熟、穩(wěn)定，可以低勢熱能作為動(dòng)力，不需要耗用大量電能，具有很好的節(jié)電、節(jié)能效果，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)性高。

安全環(huán)保方面，整個(gè)制冷裝置在運(yùn)行過程中振動(dòng)小、噪聲低,無臭、無毒、無爆炸危險(xiǎn)，安全可靠，有利于滿足安全環(huán)保的要求。

運(yùn)行方面，冷量調(diào)節(jié)范圍寬，性能穩(wěn)定，對外界條件變化的適應(yīng)性強(qiáng)。

1.1 溴化鋰機(jī)組制冷的基本原理

溴化鋰機(jī)組蒸發(fā)器內(nèi)部控制壓力為6 mmHg(0.78 kPa)左右，制冷劑對應(yīng)的的蒸發(fā)溫度約為3.7 ℃，在蒸發(fā)過程中，制冷劑吸收管束內(nèi)冷媒水的熱量，從而達(dá)到制冷的目的。蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽在冷凝器中被循環(huán)水冷凝后，經(jīng)濃溶液吸收利用[2]。

1.2 溴化鋰機(jī)組流程

吸收器內(nèi)的稀溶液由溶液泵送往高壓發(fā)生器，進(jìn)入高壓發(fā)生器的稀溶液被管內(nèi)飽和水蒸氣的潛熱加熱，使溶液濃度提高成為濃溶液；濃溶液與稀溶液換熱，溫度降低后進(jìn)入低壓發(fā)生器，濃溶液在低壓發(fā)生器內(nèi)經(jīng)高壓發(fā)生器蒸汽再次加熱提濃，提濃后的濃溶液經(jīng)溶液泵加壓輸送至吸收器頂部向內(nèi)噴淋，濃溶液進(jìn)入吸收器與冷卻水換熱后溫度降低并吸收水分使?jié)舛冉档统蔀橄∪芤?；制冷劑蒸汽被吸收后釋放出大量的熱量由冷卻水帶走。濃溶液吸收水蒸氣后成為稀溶液，再由溶液泵送往高壓發(fā)生器。這個(gè)過程不斷循環(huán)，蒸發(fā)器就連續(xù)不斷地制取冷媒水[3-4]。

2 溴化鋰方案的確定

結(jié)合天源公司實(shí)際情況，在不影響現(xiàn)有生產(chǎn)的前提下，擬新建1套溴化鋰機(jī)組提供冷卻水，替代7～9號原料氣壓縮機(jī)用地表水，實(shí)現(xiàn)原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣降溫、提高打氣量的目的。

2.1 工藝方案的確定

擬利用7～9號原料氣壓縮機(jī)一段進(jìn)口現(xiàn)有的石墨換熱器(換熱面積為350 m2)對煤氣進(jìn)行冷卻，降溫用冷卻水由原來的地表水改為溴化鋰?yán)鋮s水。

溴化鋰機(jī)組采用吸收式制冷，以蒸汽為動(dòng)力、水為制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑，制取冷媒水。結(jié)合天源公司現(xiàn)有低品位能源利用及蒸汽平衡，擬利用低壓蒸汽作為熱源。

項(xiàng)目用蒸汽、用電等依托現(xiàn)有公用工程系統(tǒng)；為降低投資，縮短建設(shè)周期，項(xiàng)目用溴化鋰機(jī)組采用二手設(shè)備。

2.2 溴化鋰機(jī)組制冷量的確定

原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口體積流量為9 000 m3/h(標(biāo)況，干基)，壓力為20 kPa(表壓，本地大氣壓力)，氣體成分見表1。

表1 氣體成分

煤氣冷卻溫度要求為由35 ℃冷卻至25 ℃,經(jīng)計(jì)算，需新增1臺1.255 2×1010J制冷量的溴化鋰機(jī)組。

2.3 設(shè)備布置方案

結(jié)合廠區(qū)建設(shè)情況，擬做如下布置：溴化鋰制冷機(jī)、輔機(jī)設(shè)備放置在合成電站循環(huán)水東側(cè)空地；7～9號原料氣壓縮機(jī)一段進(jìn)口煤氣冷卻器利舊。

2.4 半水煤氣降溫工藝流程

(1)低壓蒸汽來自低壓蒸汽管網(wǎng)，壓力為0.6 MPa、溫度為160 ℃,經(jīng)過調(diào)節(jié)閥進(jìn)入溴化鋰機(jī)組發(fā)生器，給溴化鋰溶液提供蒸發(fā)熱后，蒸汽冷凝液去脫鹽水槽。

(2)循環(huán)水來自循環(huán)水總管，壓力為0.4 MPa、溫度<20 ℃,進(jìn)入溴化鋰機(jī)組，熱交換后返回循環(huán)水管網(wǎng)，形成閉路循環(huán)。

(3)冷卻水從溴化鋰機(jī)組出口去石墨換熱器,與半水煤氣換熱后通過冷水泵打入溴化鋰機(jī)組制冷，形成循環(huán)。

半水煤氣降溫工藝流程圖見圖1。

圖1 半水煤氣降溫工藝流程圖

3 實(shí)施效果

改造前后7～9號原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口半水煤氣溫度對比見表2。

表2 改造前后7～9號原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口半水煤氣溫度 ℃

由表2可以看出：原7～9號原料氣壓縮機(jī)采用地表水冷卻，原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口平均溫度(即地表水冷卻后煤氣溫度)為28 ℃左右，改用溴化鋰?yán)鋮s水后，原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口平均溫度(即溴化鋰?yán)鋮s后煤氣溫度)下降到24 ℃左右，降溫效果良好。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

7～9號原料氣壓縮機(jī)3臺運(yùn)行總氣體積流量為90 000 m3/h，半水煤氣溫度從28 ℃降至24 ℃，壓力為27 kPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?6 kPa。以每小時(shí)為基準(zhǔn)計(jì)算,28 ℃時(shí)半水煤氣含水質(zhì)量為2.75 t，24 ℃時(shí)半水煤氣含水質(zhì)量為2.15 t，則降溫后冷凝水質(zhì)量為0.6 t，可增加有效打氣量747 m3。

根據(jù)天源公司現(xiàn)噸氨耗煤氣2 850 m3計(jì)算，則每小時(shí)可增加合成氨產(chǎn)量0.26 t。

僅計(jì)算打氣量的影響，按年最高氣溫月(5月—9月)核算共計(jì)153 d，每月考慮2 d的系統(tǒng)波動(dòng)時(shí)間，即每年可增產(chǎn)合成氨895 t;按2020年天源公司合成氨平均售價(jià)2 350元/t計(jì)算，年可增加銷售收入約210萬元，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

5 結(jié)語

項(xiàng)目實(shí)施后，7～9號原料氣壓縮機(jī)進(jìn)口煤氣溫度可降至24 ℃，降溫效果好于預(yù)期；原料氣壓縮機(jī)一段進(jìn)口煤氣溫度降低，增產(chǎn)效果較為明顯，年可增加銷售收入約210萬元，實(shí)現(xiàn)了提產(chǎn)增效的目的。