丙烯酰胺裝置優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器運(yùn)行降低能源消耗

王鳳偉

摘 ?要：丙烯酰胺一車間制冷機(jī)在冬季運(yùn)行時(shí)排氣壓力低，穩(wěn)定性差、負(fù)荷變化較大。調(diào)整蒸發(fā)冷凝器的風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)及水箱柵板的進(jìn)風(fēng)面積能有效調(diào)整制冷機(jī)負(fù)荷變化，保證制冷機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。基于此，本文提出優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器的風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及調(diào)整水箱柵板的進(jìn)風(fēng)面積保證制冷機(jī)低負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行，減少電能消耗。

關(guān)鍵詞：制冷機(jī);蒸發(fā)冷凝器;空冷風(fēng)機(jī);柵板

1、制冷機(jī)的作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1制冷機(jī)的作用

丙烯酰胺裝置制冷機(jī)采用液氨為制冷劑。制冷機(jī)不斷壓縮氣氨，并在蒸發(fā)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(tǒng)中的E-323、E-324中蒸發(fā)，降低1BC、2BC、3BC中的丙烯腈水循環(huán)液的溫度，增加丙烯腈回收率。另外，液氨在E-353中蒸發(fā)，制備20℃伴熱水，供裝置各系統(tǒng)使用。具體流程見(jiàn)圖1-1。

1.2制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

丙烯酰胺裝置使用的制冷機(jī)采用螺桿壓縮機(jī)。螺桿壓縮機(jī)屬旋轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)作用壓縮和噴出氣體。壓縮機(jī)的主要部分是兩個(gè)相互嚙合的帶螺旋槽的轉(zhuǎn)子，它裝在壓縮機(jī)殼體的兩端軸承里。有4個(gè)凸形齒的成為陽(yáng)轉(zhuǎn)子，有6個(gè)凹形齒的成為陰轉(zhuǎn)子，采用非對(duì)稱型線結(jié)構(gòu)，通過(guò)滑閥位置調(diào)節(jié)壓縮容積大小，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)負(fù)荷無(wú)極調(diào)節(jié)。在良好潤(rùn)滑及導(dǎo)邊不與殼體接觸的條件下具有壓縮效率高、轉(zhuǎn)子磨損小的特點(diǎn)。

蒸發(fā)冷凝器是制冷機(jī)組中冷凝設(shè)備。壓縮機(jī)出口高壓氣態(tài)氨通過(guò)蒸發(fā)冷凝器換熱管束，在管束外表面通過(guò)冷卻水循環(huán)噴淋，利用風(fēng)機(jī)在管束中間增加通風(fēng)量，帶走冷卻水蒸發(fā)潛熱的方法冷凝管束中氣態(tài)氨。冷凝后氣態(tài)氨轉(zhuǎn)化為液態(tài)氨輸送至裝置各個(gè)系統(tǒng)中。

2、制冷機(jī)目前存在的問(wèn)題

丙烯酰胺裝置在2016年對(duì)蒸發(fā)冷凝器進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化改造，由原來(lái)的室內(nèi)單組蒸發(fā)冷凝器，改為室外的兩組（A、B水箱）并排蒸發(fā)冷凝器，改造后裝置對(duì)制冷機(jī)組的壓力控制、負(fù)荷調(diào)整的手段有效增強(qiáng)，機(jī)組運(yùn)行也更加平穩(wěn)。改造后的蒸發(fā)冷凝器每組有兩個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)、一臺(tái)水泵，每臺(tái)設(shè)備均可以單獨(dú)控制。蒸發(fā)冷凝器的冷凝效果受環(huán)境溫度的影響較大，尤其在入冬以來(lái)，晝夜溫差大，機(jī)組排氣壓力波動(dòng)頻繁，機(jī)組負(fù)荷偏高，控制難度也隨之增加。通過(guò)不斷試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器的風(fēng)機(jī)運(yùn)行方式及調(diào)整水箱柵板的進(jìn)風(fēng)面積，可以有效控制制冷機(jī)組的排氣壓力，降低制冷機(jī)的負(fù)荷，減少電能消耗。

3、解決方案與實(shí)際效果

3.1根據(jù)室外溫度優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器的風(fēng)機(jī)啟停臺(tái)數(shù)

通過(guò)2017年冬季制冷機(jī)電量統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合室外溫度、機(jī)組負(fù)荷、油溫、排氣壓力及空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行進(jìn)行綜合分析，具體數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：

（1）當(dāng)室外溫度在5～10℃時(shí)，投用A、B水箱各1臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)。

10月18日室外溫度在2～12℃時(shí)，投用B＼D兩個(gè)水箱個(gè)一臺(tái)風(fēng)機(jī)，油溫最低32.1℃，排氣壓力最低0.912Mpa，機(jī)組耗電量7010Kwh。11月12日室外溫度-6～4℃，同樣投用B＼D風(fēng)機(jī)，油溫最低已經(jīng)達(dá)到30.8℃（操作卡要求最低30℃），接近制冷機(jī)油溫報(bào)警，最低排氣壓力已經(jīng)低于0.9 Mpa報(bào)警值。又通過(guò)對(duì)比10月17日運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)室外溫度在5-10℃，如果投用1臺(tái)風(fēng)機(jī)，最高排氣壓力1.265 Mpa，機(jī)組耗電量達(dá)到了8379Kwh，接近夏季用電量的平均值，因此不建議只投用1臺(tái)風(fēng)機(jī)。綜上所述，為考慮機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，建議在室外溫度在5-10℃時(shí)，投用A、B水箱各1臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)，既能夠保證機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，有能夠有效降低能耗。

（2）當(dāng)室外溫度在-5～5℃時(shí)，投用A或B水箱單側(cè)2臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)。

11月11日室外溫度-5～2℃，投用投用A/B單側(cè)水箱2臺(tái)風(fēng)機(jī)，油溫最低33.5℃，排氣壓力最低0.922 Mpa，機(jī)組耗電量7171 Kwh。11月28日室外溫度-17～-4℃，同樣投用A/B單側(cè)2臺(tái)風(fēng)機(jī)，油溫最低31.5℃，最低排氣壓力已達(dá)到0.906 Mpa，接近0.9 Mpa報(bào)警值。又通過(guò)對(duì)比11月18日運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)室外溫度在-19～-9℃，投用單側(cè)1臺(tái)風(fēng)機(jī)，制冷機(jī)油溫、排氣壓力均在合格范圍內(nèi)，但機(jī)組耗電量增加，達(dá)到7708 Kwh，但如果此時(shí)投用單側(cè)2臺(tái)風(fēng)機(jī)，排氣壓力又會(huì)低于0.9 Mpa報(bào)警值，因此不建議投用2臺(tái)風(fēng)機(jī)。綜上所述，當(dāng)室外溫度在-5～5℃時(shí)，投用A或B水箱單側(cè)2臺(tái)空冷風(fēng)機(jī)。

（3）當(dāng)室外溫度低于-5℃時(shí)，投用A或B水箱單側(cè)1臺(tái)風(fēng)機(jī)。

通過(guò)11月28日機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，當(dāng)室外溫度在-17～-4℃時(shí)，制冷機(jī)組排氣壓力已接近最低報(bào)警值，如果溫度再降低，繼續(xù)投用單側(cè)2臺(tái)風(fēng)機(jī)，機(jī)組排氣壓力降低于報(bào)警值，機(jī)組運(yùn)行存在隱患。如果在溫度低于-5℃時(shí)，停用所有風(fēng)機(jī)，機(jī)組負(fù)荷、排氣壓力會(huì)迅速升高，無(wú)法滿足裝置節(jié)能降耗的要求。因此建議在室外溫度低于-5℃時(shí)，投用A或B水箱單側(cè)1臺(tái)風(fēng)機(jī)。

通過(guò)以上三個(gè)措施，保證了丙烯酰胺裝置2017年制冷機(jī)組的低負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)減少了機(jī)組的操作調(diào)整頻次，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

3.2調(diào)整蒸發(fā)冷凝器水箱柵板進(jìn)風(fēng)面積。

蒸發(fā)冷凝器在冬季運(yùn)行時(shí)，由于室外溫度低于0℃，隨著水箱噴淋水的不斷循環(huán)，柵板進(jìn)風(fēng)口結(jié)冰嚴(yán)重，導(dǎo)致進(jìn)風(fēng)量不足。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在冬季運(yùn)行時(shí)將冷凝器水箱靠近中間過(guò)道的兩側(cè)柵板打開(kāi)，保證風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量。但由于風(fēng)量無(wú)法調(diào)節(jié)，存在單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)機(jī)組排氣壓力過(guò)低問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，提出的將空冷水箱中間過(guò)道的兩側(cè)柵板更換為可拆卸的金屬側(cè)板，并按照4：2：3比例進(jìn)行自下而上安裝。

每個(gè)水箱靠中間過(guò)道有格柵板2塊，按照?qǐng)D示要求每塊格柵板更換為帶2塊側(cè)板的金屬板，冬季運(yùn)行時(shí)通過(guò)拆裝金屬側(cè)板可以調(diào)節(jié)6種進(jìn)風(fēng)面積。在冬季運(yùn)行時(shí)，根據(jù)室外溫度較低，排氣壓力低于報(bào)警值時(shí)，將所有側(cè)板安裝上，只留有最頂部進(jìn)風(fēng)口;當(dāng)排氣壓力上升，負(fù)荷較高時(shí)，可以拆掉部分側(cè)板增加進(jìn)風(fēng)量， 增加空冷風(fēng)機(jī)換熱效果，降低機(jī)組負(fù)荷。經(jīng)過(guò)2017年整個(gè)冬季的運(yùn)行，制冷機(jī)組通過(guò)側(cè)板拆裝調(diào)整機(jī)組負(fù)荷方案使用效果較好，滿足了制冷機(jī)組的低負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行，降低電能消耗。

4、結(jié)束語(yǔ)

丙烯酰胺裝置的制冷機(jī)是為丙烯腈回收系統(tǒng)及20℃水系統(tǒng)提供冷量的關(guān)鍵設(shè)備，冬季受環(huán)境溫度影響，壓縮機(jī)負(fù)荷變化較大，機(jī)組調(diào)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(fēng)機(jī)運(yùn)行方式，以及水箱柵板進(jìn)風(fēng)面積調(diào)整方法，優(yōu)化制冷機(jī)組最佳工作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行，減少電能消耗。

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