氨吸收制冷與氨壓縮制冷的技術經濟比較

李峰 張冬梅

【摘 ?要】目前我國在制冷方面，主要應用的是兩類技術，一是氨吸收以達到制冷目的的技術，二是氨壓縮以達到制冷目的技術，二者之間各有利弊。該文主要分析了氨吸收以達制冷目的的工藝技術，以及氨壓縮的相關工藝技術，并進行了二者之間的工藝比較。國內的大型煤化工相關企業，多采用氨吸收的制冷工藝，這一工藝相較于氨壓縮制冷具有更大的操作彈性，同時能夠做到節能減排，降低維護成本等，更加具有經濟方面的效益。

【關鍵詞】制冷技術;氨吸收;氨壓縮;經濟

我國目前處于在市場經濟方面高速發展的階段，目前的企業已經做到被全面化的推向了現有市場。在這樣的大環境條件下，一個企業為謀生存、謀發展，并且不斷壯大自身，就必須對如何進行經濟效益的最大化放到足夠重視的地步。這就說明，在進行企業規劃創建之處，就必須對于企業在未來發展過程中，所能夠產生的經濟效益情況充分分析考慮。而目前在能源方面，緊缺情況越來越嚴重，導致國際上的石油方面的市場油價長期處于高水平，這些都是煤化工行業發展的機遇。而與此同時，由于該類型行業的相關企業越來越多，之間競爭也變得愈發激烈。

作為一個大型的煤化方向的工廠企業，在前期的投資上耗費巨大，且相關技術和工藝方面也極其復雜。因此，在其進行建設規劃的開始時，初期設計就應當將所應使用的工藝與設備方面，做到謹慎細致的評估，以達到企業在建成之后，取最優化的經濟效益。而本文就是針對于氨吸收制冷相關的制冷工藝，以及氨壓縮制冷相關的制冷工藝，在所需制冷的大型企業中的制冷表現情況，從二者之間進行工藝的對比分析，使得企業在進行工藝選擇上，選擇最適合目前自身現有條件的工藝，達到經濟效益最大化的目的。

1 氨吸收制冷工藝

1.1 氨吸收制冷工藝原理

在進行通過氨吸收以達到制冷目的的相關工藝中，通常用氨作為制冷劑，而將水作為吸收劑，通過對水能夠充分吸收氨的良好效果特性，進行創新性的合理利用，使得蒸發器中，進行蒸發處理后的氣氨被水充分地吸收下去，從而二者相結合，獲得氨水溶液。在運用氨與水一同加壓的條件下，二者之間的沸點相差的數值較大的相關特性，通過精餾方法，將氨水溶液再次轉化為純度高達99%及以上的高純度氣氨。將所得氣氨進行冷凝出來，得到液氨，然后進行下一個循環。

1.2 一個典型的氨吸收制冷系統

將從蒸發器中獲得到的氣氨轉移到一個液氨過冷器之中，其中所獲得的氣氨處于一個低壓低溫的條件之下。然后經過液氨的加熱處理之后，與此同時，液氨得到過冷處理，被送往蒸發器等待蒸發，蒸發用于制冷。而在界外所需被制冷的介質將被放入蒸發器，進行充分且達到要求的冷卻處理后，將其送回至界外。而從過冷器出來的氣氨，進入下一步的氨水吸收裝置，將被吸收至其中的稀氨水溶液之中，同時，循環中的冷卻水吸收并排出工藝產生的熱量，最終將獲得一個較高濃度的氨水溶液，流入到儲存濃氨水的儲槽之中，儲槽在此起到一定的緩沖作用。運用相應的進料泵，將稀濃氨水之間的換熱器中灌輸之前的濃氨水，被其中所存在的處于高溫狀態的稀氨水進行加熱，達到近飽和狀態時，轉移至精餾塔的中部區域，將其進行精餾處理。精餾后所得氨氣濃度能夠達到99%以上，在冷凝器中，通過進行循環的冷卻水充分冷凝之后，所獲得的為液氨。其中，在精餾環節所需要的能量，主要由重沸器進行提供，將工廠所產生的廢熱蒸汽作為其中的熱源。其中的氨實現了循環使用。

2 氨壓縮制冷工藝

2.1 氨壓縮制冷工藝原理

目前，氨壓縮冷凍柜的相關工藝技術相對成熟，應用較為廣泛。制冷系統主要理解通過壓力冷凍機制冷。其中所應用到的制冷劑，其介質為氨，同時這也是較為普遍的制冷劑。其中，蒸汽從蒸汽轉移至壓縮機進行壓縮操作，獲得具有高溫高壓特點的蒸汽，隨后在冷凝器中，然后在其中由于水或者空氣進行的冷卻作用，使之變成了凝結而成的高壓液體，經過對應的節流裝置過后，轉變為低壓液體，蒸發溫度下降。然后液體可以從蒸發器中吸收熱量，導致所需要冷卻的外界介質的溫度在這一環節得到降低，氨由液態轉化為氣態，投入到下一個循環之中。

2.2 一個典型的氨壓縮制冷系統

在三級壓縮機處，氨氣進入約0.07MPa的脫硫脫碳段，第一段入口分離器，從氣體中分離出液滴，進入離心壓縮機第一段入口。經過三級壓縮機后，來自壓縮機1.65ag的氣體與溫度約為135℃的氨一起進入冷凝器。氨能通過冷卻和水冷冷凝成液體后，在重力作用下釋放到氨容器中。所處溫度為40℃的氨水用0.3mpag壓縮后進入氨閃蒸罐。氨水冷卻至約-2℃;氨水閃蒸蒸汽經過分離器第二段進入壓縮機第二段，推動廢氣產生壓力，氨的閃蒸罐進入氨分冷卻器的管側。溫度越高，脫硫脫碳部分越少。每個冷點調節閥復位，蒸發氣體返回系統以完成冷循環。

3 氨吸收制冷和氨壓縮制冷的工藝流程比較

3.1 氨吸收制冷工藝

3.1.1 氨吸收制冷優點

第一，該氨吸收的制冷過程中，不需要額外的動力蒸汽作用，可以有效的達到降低成本節約資源的目的，與此同時，針對于低位熱能能夠進行充分回收利用。

第二，裝置可以達到最低10%至最高100%的超大負荷范圍，并可以實現無級調節，制冷能力顯著。

第三，該工藝中所使用的設備均為靜設備，在其中進行運轉的部件較少，出現相應故障時維修較為方便，且運行噪聲小。

3.1.2 氨吸收制冷缺點

第一，氨水具有堿性特質，會對制冷過程中的相關設備，造成不同程度的腐蝕，因此必須在其中加入必要的防腐劑，使得腐蝕過程得以有效抑制。

第二，整體工藝系統復雜，要求工作人員具有較高的操作水平。

第三，所能夠應用的場景較小，只適合于大型的相關企業。

3.2 氨壓縮制冷

3.2.1 氨壓縮制冷優點

一是整體的工藝流程簡單，易操作。二是該工藝中，出現故障的概率較低。

3.2.2 氨壓縮制冷缺點

一是該工藝所使用的設備具有較大的耗電量，且噪聲較大。二是與氨吸收相反，其設備中進行運作的部件較多，出現故障時具有較高的維修成本。三是制冷能力不如氨吸收制冷效果好。

3.3 兩者進行綜合比較

自從使用這兩種工藝以來，氨壓縮制冷因其良好的穩定性和成熟的技術而得到廣泛應用。而氨吸收由于在熱源方面受到了不可避免的限制，僅適用于一些大型的煤化企業，這只是一個先進的過程。目前，所使用氨吸收的相關制冷技術的企業較少。經過十多年的運行，出現了工藝系統有時不穩定，經常淹沒塔等各類現象，導致凍結效果差，影響生產的各類指數，降低下一階段部分的產量，主要原因有兩個：一個是針對于整個系統的操作水平低，另一個是設備出現各類問題。經過近十年的努力，我們的針對此的水平有了顯著提高，我們的工作經驗越來越豐富，設備的維護和維修也越來越完善。該工藝裝置能夠長期穩定運行，制冷量可以隨氣體負荷的增減而增減，具有很高的靈活性，說明該工藝是成熟和完善的。而目前，設備在質量以及控制系統方面有了顯著提高，這對于制冷系統的穩定運行來說，是非常重要的。

4 結束語

綜上所述，對于目前的大型化煤氣液化企業，具有大量的加工余熱，如果這些余熱通過循環的冷卻水進行處理，在浪費水資源的同時，能源也得不到合理充分地利用。而如果采用了氨吸收的制冷工藝方法，能夠對于該工業余熱進行充分利用，也對電能進行了節約，其在經濟方面的效益極高，遠超于氨壓縮的制冷工藝技術。

參考文獻：

[1]淺談氨吸收制冷技術在氮肥中的應用[J]. 王秀寬. ?化肥設計. 1988（06）

[2]氨吸收制冷過程的熱力學評價[J]. 韋藤幼，蔣楚生，何耀文. ?化學工程. 1989（02）

[3]氨吸收制冷工藝在NHD脫碳上的應用[J]. 金管會，侯薇. ?中氮肥. 2001（02）