丙烯酰胺裝置優化蒸發冷凝器運行降低能源消耗

王鳳偉

摘 ?要：丙烯酰胺一車間制冷機在冬季運行時排氣壓力低，穩定性差、負荷變化較大。調整蒸發冷凝器的風機運行臺數及水箱柵板的進風面積能有效調整制冷機負荷變化，保證制冷機平穩運行。基于此，本文提出優化蒸發冷凝器的風機運行方式及調整水箱柵板的進風面積保證制冷機低負荷平穩運行，減少電能消耗。

關鍵詞：制冷機;蒸發冷凝器;空冷風機;柵板

1、制冷機的作用及結構特點

1.1制冷機的作用

丙烯酰胺裝置制冷機采用液氨為制冷劑。制冷機不斷壓縮氣氨，并在蒸發冷凝器中將高溫高壓的氣氨冷凝為液氨，液氨在丙烯腈回收系統中的E-323、E-324中蒸發，降低1BC、2BC、3BC中的丙烯腈水循環液的溫度，增加丙烯腈回收率。另外，液氨在E-353中蒸發，制備20℃伴熱水，供裝置各系統使用。具體流程見圖1-1。

1.2制冷機的結構特點

丙烯酰胺裝置使用的制冷機采用螺桿壓縮機。螺桿壓縮機屬旋轉容積式壓縮機，這種壓縮機通過旋轉作用壓縮和噴出氣體。壓縮機的主要部分是兩個相互嚙合的帶螺旋槽的轉子，它裝在壓縮機殼體的兩端軸承里。有4個凸形齒的成為陽轉子，有6個凹形齒的成為陰轉子，采用非對稱型線結構，通過滑閥位置調節壓縮容積大小，實現壓縮機負荷無極調節。在良好潤滑及導邊不與殼體接觸的條件下具有壓縮效率高、轉子磨損小的特點。

蒸發冷凝器是制冷機組中冷凝設備。壓縮機出口高壓氣態氨通過蒸發冷凝器換熱管束，在管束外表面通過冷卻水循環噴淋，利用風機在管束中間增加通風量，帶走冷卻水蒸發潛熱的方法冷凝管束中氣態氨。冷凝后氣態氨轉化為液態氨輸送至裝置各個系統中。

2、制冷機目前存在的問題

丙烯酰胺裝置在2016年對蒸發冷凝器進行了國產化改造，由原來的室內單組蒸發冷凝器，改為室外的兩組（A、B水箱）并排蒸發冷凝器，改造后裝置對制冷機組的壓力控制、負荷調整的手段有效增強，機組運行也更加平穩。改造后的蒸發冷凝器每組有兩個模塊組成，每個模塊對應一臺風機、一臺水泵，每臺設備均可以單獨控制。蒸發冷凝器的冷凝效果受環境溫度的影響較大，尤其在入冬以來，晝夜溫差大，機組排氣壓力波動頻繁，機組負荷偏高，控制難度也隨之增加。通過不斷試驗發現優化蒸發冷凝器的風機運行方式及調整水箱柵板的進風面積，可以有效控制制冷機組的排氣壓力，降低制冷機的負荷，減少電能消耗。

3、解決方案與實際效果

3.1根據室外溫度優化蒸發冷凝器的風機啟停臺數

通過2017年冬季制冷機電量統計，并結合室外溫度、機組負荷、油溫、排氣壓力及空冷風機運行進行綜合分析，具體數據得出以下結論：

（1）當室外溫度在5～10℃時，投用A、B水箱各1臺空冷風機。

10月18日室外溫度在2～12℃時，投用B＼D兩個水箱個一臺風機，油溫最低32.1℃，排氣壓力最低0.912Mpa，機組耗電量7010Kwh。11月12日室外溫度-6～4℃，同樣投用B＼D風機，油溫最低已經達到30.8℃（操作卡要求最低30℃），接近制冷機油溫報警，最低排氣壓力已經低于0.9 Mpa報警值。又通過對比10月17日運行數據，當室外溫度在5-10℃，如果投用1臺風機，最高排氣壓力1.265 Mpa，機組耗電量達到了8379Kwh，接近夏季用電量的平均值，因此不建議只投用1臺風機。綜上所述，為考慮機組平穩運行，建議在室外溫度在5-10℃時，投用A、B水箱各1臺空冷風機，既能夠保證機組平穩運行，有能夠有效降低能耗。

（2）當室外溫度在-5～5℃時，投用A或B水箱單側2臺空冷風機。

11月11日室外溫度-5～2℃，投用投用A/B單側水箱2臺風機，油溫最低33.5℃，排氣壓力最低0.922 Mpa，機組耗電量7171 Kwh。11月28日室外溫度-17～-4℃，同樣投用A/B單側2臺風機，油溫最低31.5℃，最低排氣壓力已達到0.906 Mpa，接近0.9 Mpa報警值。又通過對比11月18日運行數據，當室外溫度在-19～-9℃，投用單側1臺風機，制冷機油溫、排氣壓力均在合格范圍內，但機組耗電量增加，達到7708 Kwh，但如果此時投用單側2臺風機，排氣壓力又會低于0.9 Mpa報警值，因此不建議投用2臺風機。綜上所述，當室外溫度在-5～5℃時，投用A或B水箱單側2臺空冷風機。

（3）當室外溫度低于-5℃時，投用A或B水箱單側1臺風機。

通過11月28日機組運行數據分析，當室外溫度在-17～-4℃時，制冷機組排氣壓力已接近最低報警值，如果溫度再降低，繼續投用單側2臺風機，機組排氣壓力降低于報警值，機組運行存在隱患。如果在溫度低于-5℃時，停用所有風機，機組負荷、排氣壓力會迅速升高，無法滿足裝置節能降耗的要求。因此建議在室外溫度低于-5℃時，投用A或B水箱單側1臺風機。

通過以上三個措施，保證了丙烯酰胺裝置2017年制冷機組的低負荷平穩運行，同時減少了機組的操作調整頻次，提高了機組運行的可靠性。

3.2調整蒸發冷凝器水箱柵板進風面積。

蒸發冷凝器在冬季運行時，由于室外溫度低于0℃，隨著水箱噴淋水的不斷循環，柵板進風口結冰嚴重，導致進風量不足。根據經驗，在冬季運行時將冷凝器水箱靠近中間過道的兩側柵板打開，保證風機進風量。但由于風量無法調節，存在單臺風機運行時機組排氣壓力過低問題。為了解決這個問題，提出的將空冷水箱中間過道的兩側柵板更換為可拆卸的金屬側板，并按照4：2：3比例進行自下而上安裝。

每個水箱靠中間過道有格柵板2塊，按照圖示要求每塊格柵板更換為帶2塊側板的金屬板，冬季運行時通過拆裝金屬側板可以調節6種進風面積。在冬季運行時，根據室外溫度較低，排氣壓力低于報警值時，將所有側板安裝上，只留有最頂部進風口;當排氣壓力上升，負荷較高時，可以拆掉部分側板增加進風量， 增加空冷風機換熱效果，降低機組負荷。經過2017年整個冬季的運行，制冷機組通過側板拆裝調整機組負荷方案使用效果較好，滿足了制冷機組的低負荷平穩運行，降低電能消耗。

4、結束語

丙烯酰胺裝置的制冷機是為丙烯腈回收系統及20℃水系統提供冷量的關鍵設備，冬季受環境溫度影響，壓縮機負荷變化較大，機組調整控制頻繁，增加電能消耗。本文介紹冬季中三種溫度條件的不同風機運行方式，以及水箱柵板進風面積調整方法，優化制冷機組最佳工作點，實現低負荷平穩運行，減少電能消耗。

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