有關(guān)PVC冷凍系統(tǒng)設(shè)備的改進(jìn)分析

（新疆天業(yè)股份有限公司，石河子市，832000） 劉 朝

1 引言

PVC的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，雖然冷凍系統(tǒng)與其他的生產(chǎn)環(huán)節(jié)相比較而言，并未占有絕對(duì)的重要性，但是在PVC的冷凍系統(tǒng)能否良好的運(yùn)行直接影響氯乙烯合成原料的含水量的多少，還會(huì)對(duì)聚合系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)以及尾氣的排放有直接的影響，直接與PVC生產(chǎn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)以及產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)。所以，通過比較各種冷凍系統(tǒng)對(duì)PVC生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)以及產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，找到一個(gè)具有可操作性的節(jié)能減排的冷凍系統(tǒng)設(shè)備的改進(jìn)措施，在如今一個(gè)PVC產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的時(shí)候，如何降低成本，通過綜合的措施實(shí)現(xiàn)企業(yè)的更好更快的發(fā)展。

2 PVC的發(fā)展現(xiàn)狀

PVC作為全世界進(jìn)入全面的工業(yè)化時(shí)代以來的重要塑料制品，其自身具有阻燃，防腐蝕，良好的耐磨性，優(yōu)良的絕緣性和高強(qiáng)的機(jī)械性能等特點(diǎn)，因此廣泛的使用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，日常生活用品，建筑道路等各個(gè)方面。

在最近的十年發(fā)展中，我國的經(jīng)濟(jì)有了快速的發(fā)展，主要是依靠著出口以及房地產(chǎn)的帶動(dòng)，在這十年的發(fā)展中，每年我國的經(jīng)濟(jì)增長幅度都是穩(wěn)居世界前列，在這種背景下，PVC產(chǎn)業(yè)在我國也有了快速的發(fā)展，取得了一些列令人興奮的成果。

3 PVC冷凍系統(tǒng)設(shè)備的現(xiàn)狀

目前我國的PVC生產(chǎn)廠家大部分使用的是20到40萬噸級(jí)別的生產(chǎn)設(shè)備，通過不斷對(duì)生產(chǎn)過程中配套的冷凍系統(tǒng)的特性進(jìn)行分析，經(jīng)過多次多技術(shù)的改進(jìn)，不斷引入各種型號(hào)的冷凍系統(tǒng)設(shè)備，目前廣泛使用的-35℃系統(tǒng)與+5℃系統(tǒng)兩個(gè)冷凍系統(tǒng)設(shè)備之間既相互獨(dú)立，又能彼此合作，通過使用蒸發(fā)潛熱大，溫度低的液氨作為冷凍系統(tǒng)的制冷劑，使PVC得冷凍系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

4 冷凍系統(tǒng)的主要設(shè)備分析

作為PVC生產(chǎn)過程中使用的冷凍系統(tǒng)設(shè)備，必須具有穩(wěn)定安全，運(yùn)行周期長，日常的操作維護(hù)簡單，易于檢查維修的特點(diǎn)。此外，在如今追求更高效率的時(shí)代，節(jié)約成本也是不得不考慮的一個(gè)重要因素。

4.1 -35℃冷凍系統(tǒng)主要設(shè)備

4.1.1 雙級(jí)氨壓縮機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：該種設(shè)備作為一種活塞式的壓縮機(jī)，經(jīng)過不斷發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)非常成熟，對(duì)于最近發(fā)展的螺桿式壓縮機(jī)，在單純的成本來講，設(shè)備的成本較低而且運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備的工作標(biāo)準(zhǔn)電壓是300V，能夠充分滿足小型的生產(chǎn)單位或企業(yè)的生產(chǎn)要求，而且日常的維護(hù)只需要按時(shí)的更換成本不高的受損配件，降低了運(yùn)行的成本。

缺點(diǎn)：因?yàn)樵撝评湎到y(tǒng)設(shè)備的工作方式是活塞式，會(huì)減低工作效率，在這一點(diǎn)上不急加裝了經(jīng)濟(jì)器的螺桿壓縮器，且日常需要定期維護(hù)，增加了平時(shí)的工作量。

4.1.2 -35℃中間冷卻器

優(yōu)點(diǎn)：具有結(jié)構(gòu)實(shí)際符合工作要求，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，運(yùn)行穩(wěn)定安全。

缺點(diǎn)：因?yàn)榇朔N設(shè)備需要運(yùn)行在低溫的環(huán)境中，由于接管位置使用的是碳鋼的材料，平時(shí)與空氣接觸，空氣中水分迅速在表面凝結(jié)，使得接管處很容易因?yàn)槌卸Y(jié)冰，使得接管出的材料很容易被腐蝕，減少設(shè)備的使用周期。

4.2 +5℃冷凍系統(tǒng)主要設(shè)備

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備具有合理的結(jié)構(gòu)布局，浪費(fèi)空間少，日常維護(hù)簡單，操作簡單，日常生產(chǎn)運(yùn)行安全穩(wěn)定，效率高，能夠依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要使制冷量在一個(gè)比較寬大范圍實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換。

缺點(diǎn)：噪音污染，首次投資成本較高。

4.3 共用的主要設(shè)備一蒸發(fā)式冷凝器

優(yōu)點(diǎn)：蒸發(fā)式冷凝器布局合理緊湊，占用空間小。在同樣的散熱量的要求下，蒸發(fā)式冷凝器的散熱面積只有風(fēng)冷式的一半。此種冷凝器通過把冷凝器的結(jié)構(gòu)統(tǒng)一為一個(gè)有機(jī)整體，在滿足散熱量的要求下能夠明顯的減低投資成本。通過有效的使用蒸發(fā)散熱的原來完成冷卻，不需要水的循環(huán)以及冷卻塔的協(xié)助就能很好的完成工作，所以在工作的過程中能夠很好地減低用電量。此種設(shè)備通過潛熱的冷卻原理進(jìn)行冷凝，工作效果令人滿意。由于蒸發(fā)式冷凝器的結(jié)構(gòu)十分簡單，僅有風(fēng)機(jī)和水泵組成，日常維護(hù)簡單，容易操作。

缺點(diǎn)：由于設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)部件是通過鍍鋅處理，造成在盤管結(jié)成水垢后很難完成傳熱的要求，而且現(xiàn)在還不能及時(shí)出去此種水垢，更換調(diào)料的過程復(fù)雜而且費(fèi)用較高。

5 PVC冷凍系統(tǒng)設(shè)備的改進(jìn)

5.1 利用余熱的復(fù)疊式制冷系統(tǒng)

通過復(fù)疊式的制冷原理是PVC生產(chǎn)這冷系統(tǒng)改造的有效方式之一，通過在原有的冷凍系統(tǒng)中添加電動(dòng)式的壓縮機(jī)，加強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)中余熱的吸收，能夠在較熱的環(huán)境中提高足夠的冷卻水保證冷凝器的工作。在冷卻的循環(huán)線路中添加三通閥門，在不要求余熱智能的環(huán)境時(shí)，經(jīng)過簡單的操作直接將冷卻塔的冷水供給冷凝機(jī)使用。通過三通閥門，在較熱的環(huán)境條件下能夠直接的使用冷卻塔提高冷卻水。所以，能夠在即使余熱的制冷機(jī)器出現(xiàn)問題時(shí)也能維持冷凍系統(tǒng)的正常工作，避免了由于設(shè)備問題影響了生產(chǎn)效率。

重疊式制冷系統(tǒng)通過減低冷凝機(jī)的工作強(qiáng)度的方式節(jié)約了生產(chǎn)成本。通過實(shí)際的生產(chǎn)過程的結(jié)果能夠知道，在冷凍水出口的穩(wěn)定一定的情況下，冷凍系統(tǒng)的耗電量能夠伴隨著冷凝水的溫度的減低而減少，通過將冷卻水的溫度降低的過程，可以使整個(gè)系統(tǒng)的耗電量減少三分之一，而且這種能源的節(jié)省比例不隨著負(fù)荷的變化而不同。

5.2 利用合成熱制取PVC生產(chǎn)所需冷凍水

5.2.1 工藝流程

通過氯化氫合成過程中產(chǎn)生的大量低壓蒸汽輸送至溴化鋰的制冷系統(tǒng)，成為制冷的媒介，通過換熱過程將蒸汽的冷凍水再返回至合成爐繼續(xù)循環(huán)使用。溴化鋰系統(tǒng)通過蒸汽的作用將產(chǎn)生的冷凝水輸送至生成PVC的生產(chǎn)爐，冷凝后的水返回溴化鋰生產(chǎn)機(jī)組繼續(xù)循環(huán)使用。

5.2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

依據(jù)采用電石法生成PVC的過程中需要的冷卻水的數(shù)量，對(duì)使用的溴化鋰和傳統(tǒng)的電力制冷機(jī)組的工作狀態(tài)進(jìn)行比較，成本情況詳見表1。

假設(shè)設(shè)備的使用年限為10年，在不計(jì)算設(shè)備維修花費(fèi)的條件下，循環(huán)水按5%的補(bǔ)充量，水的單價(jià)為0.8元/m2，分別比較兩鐘制冷系統(tǒng)的運(yùn)行消費(fèi)詳見表2。

通過表中的數(shù)據(jù)可以分析得到，溴化鋰的制冷機(jī)組費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電力制冷機(jī)組的費(fèi)用，每年能夠節(jié)約二百余萬元，所以，在節(jié)省成本消費(fèi)的方面，溴化鋰的機(jī)組具有明顯的優(yōu)勢。

表1 不同方式制冷機(jī)組的一次投資比較

表2 2種不同制冷機(jī)組的使用費(fèi)用 元/h

5.3 冷凍系統(tǒng)改進(jìn)方向

雖然傳統(tǒng)的PVC冷凍系統(tǒng)能夠基本滿足生產(chǎn)過程中對(duì)冷凍水的需求，但是經(jīng)過多年的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)分析，還是有很大的進(jìn)步空間，而且伴隨著最近新的技術(shù)以及設(shè)備的不斷出現(xiàn)，為了進(jìn)一步完善PVC生產(chǎn)過程中冷凍系統(tǒng)設(shè)備改進(jìn)提出下列意見。

5.3.1 完善設(shè)備配置

5.3.1.1 補(bǔ)齊氨液分離器

通過對(duì)PVC冷凍系統(tǒng)蒸發(fā)器上加裝的氨液分離器，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行的分析，通過氨液分離器中的水滴明顯少于直接使用蒸發(fā)器。但是雖然傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)在5℃蒸發(fā)器上安裝了氨液分離器，但是在-35℃蒸發(fā)器并未安裝，氨氣中帶有大量的水滴，直接造成雙級(jí)氨的潤滑結(jié)構(gòu)，造成磨損加劇，事實(shí)證明，在-35℃蒸發(fā)器也完成氨液分離器的安裝是十分必要的。

5.3.1.2 解決蒸發(fā)式冷凝器盤管結(jié)垢問題

因?yàn)檎舭l(fā)式冷凝器使用的是工業(yè)用水，造成設(shè)備管道中大量水垢，直接影響設(shè)備的導(dǎo)熱功能，而且會(huì)使管道造成腐蝕，減小了設(shè)備壽命，找尋一種能夠有效避免水垢的運(yùn)行方式是十分必要的。

5.3.2 完善控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的PVC冷凍系統(tǒng)還是過去式的手動(dòng)調(diào)整，僅僅在基礎(chǔ)的設(shè)備完成了自動(dòng)化的換代。在這樣一種傳統(tǒng)的控制方式下，尤其是在進(jìn)行精度要求高，操作困難大的操作的時(shí)候，特別是遇到斷電等特殊狀況，需要的操作更加復(fù)雜。所以，為了更好地完成系統(tǒng)的操作過程，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)對(duì)PVC冷凍系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)化升級(jí)。

6 結(jié)論

通過對(duì)PVC冷凍系統(tǒng)的設(shè)備的升級(jí)，通過完善PVC生產(chǎn)運(yùn)行過程必須的壓縮式冷凍機(jī)的運(yùn)行環(huán)境，不但能夠直接的節(jié)約運(yùn)行成本（提高制冷設(shè)備的工作效率，減少了電力的消耗），而且能夠節(jié)能減排，減少能源浪費(fèi)，保護(hù)了環(huán)境。通過對(duì)余熱的循環(huán)使用既能夠降級(jí)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染，而且可以提高PVC生產(chǎn)過程中冷凍機(jī)的工作效率，通過對(duì)改進(jìn)意見分析，提出的方案能夠在保證生產(chǎn)要求的同時(shí)，而且可以提高了社會(huì)印象，此種技術(shù)在國內(nèi)外運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)很豐富，沒有技術(shù)困難。而且，更加重要的是對(duì)電力的節(jié)省，可以間接減少了對(duì)能源的消耗，符合國家節(jié)能減排的發(fā)展要求，希望改進(jìn)方案能夠更快的完成在全國范圍實(shí)施。

[1]張保成.HC1合成爐余熱溴化鋰吸收式冷水機(jī)組在PVC生產(chǎn)中的應(yīng)用閉[J].節(jié)能環(huán)保,2006,(03).

[2]夏建軍，燕達(dá)，江億.建筑環(huán)境設(shè)計(jì)模擬分析軟件DeST-冷熱源與水系統(tǒng)模擬分析[J].暖通空調(diào),2005,(04).

[3]賈洪義.冰機(jī)系統(tǒng)存在問題分析及節(jié)能改造方向[J].大氮肥.2010,(06).

[4]肖珍平，唐宏青.大型渣油制氮裝置冷凍系統(tǒng)的有效能分析[J].蘭化科技,2005,(14).

[5]鄧科，唐紅梅,張定明.煤制烯烴路線取代電石法路線生產(chǎn)PVC的機(jī)會(huì)與不確定性分析[J].聚氯乙烯.2012,(04).

[6]江文英.中國PVC行業(yè)一體化電石法生產(chǎn)企業(yè)中泰化學(xué)競爭優(yōu)勢分析[J].商品與質(zhì)量,2011,(01).

[7]葛怡，張維.我國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向探討[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品.2002,(10).