氨吸收制冷與氨壓縮制冷的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

李峰 張冬梅

【摘 ?要】目前我國在制冷方面，主要應(yīng)用的是兩類技術(shù)，一是氨吸收以達(dá)到制冷目的的技術(shù)，二是氨壓縮以達(dá)到制冷目的技術(shù)，二者之間各有利弊。該文主要分析了氨吸收以達(dá)制冷目的的工藝技術(shù)，以及氨壓縮的相關(guān)工藝技術(shù)，并進(jìn)行了二者之間的工藝比較。國內(nèi)的大型煤化工相關(guān)企業(yè)，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(jié)能減排，降低維護(hù)成本等，更加具有經(jīng)濟(jì)方面的效益。

【關(guān)鍵詞】制冷技術(shù);氨吸收;氨壓縮;經(jīng)濟(jì)

我國目前處于在市場經(jīng)濟(jì)方面高速發(fā)展的階段，目前的企業(yè)已經(jīng)做到被全面化的推向了現(xiàn)有市場。在這樣的大環(huán)境條件下，一個企業(yè)為謀生存、謀發(fā)展，并且不斷壯大自身，就必須對如何進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的最大化放到足夠重視的地步。這就說明，在進(jìn)行企業(yè)規(guī)劃創(chuàng)建之處，就必須對于企業(yè)在未來發(fā)展過程中，所能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)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(yán)重，導(dǎo)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(yè)發(fā)展的機遇。而與此同時，由于該類型行業(yè)的相關(guān)企業(yè)越來越多，之間競爭也變得愈發(fā)激烈。

作為一個大型的煤化方向的工廠企業(yè)，在前期的投資上耗費巨大，且相關(guān)技術(shù)和工藝方面也極其復(fù)雜。因此，在其進(jìn)行建設(shè)規(guī)劃的開始時，初期設(shè)計就應(yīng)當(dāng)將所應(yīng)使用的工藝與設(shè)備方面，做到謹(jǐn)慎細(xì)致的評估，以達(dá)到企業(yè)在建成之后，取最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)效益。而本文就是針對于氨吸收制冷相關(guān)的制冷工藝，以及氨壓縮制冷相關(guān)的制冷工藝，在所需制冷的大型企業(yè)中的制冷表現(xiàn)情況，從二者之間進(jìn)行工藝的對比分析，使得企業(yè)在進(jìn)行工藝選擇上，選擇最適合目前自身現(xiàn)有條件的工藝，達(dá)到經(jīng)濟(jì)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(jìn)行通過氨吸收以達(dá)到制冷目的的相關(guān)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(jìn)行創(chuàng)新性的合理利用，使得蒸發(fā)器中，進(jìn)行蒸發(fā)處理后的氣氨被水充分地吸收下去，從而二者相結(jié)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(shù)值較大的相關(guān)特性，通過精餾方法，將氨水溶液再次轉(zhuǎn)化為純度高達(dá)99%及以上的高純度氣氨。將所得氣氨進(jìn)行冷凝出來，得到液氨，然后進(jìn)行下一個循環(huán)。

1.2 一個典型的氨吸收制冷系統(tǒng)

將從蒸發(fā)器中獲得到的氣氨轉(zhuǎn)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(jīng)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(fā)器等待蒸發(fā)，蒸發(fā)用于制冷。而在界外所需被制冷的介質(zhì)將被放入蒸發(fā)器，進(jìn)行充分且達(dá)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(jìn)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(huán)中的冷卻水吸收并排出工藝產(chǎn)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(yīng)的進(jìn)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(tài)的稀氨水進(jìn)行加熱，達(dá)到近飽和狀態(tài)時，轉(zhuǎn)移至精餾塔的中部區(qū)域，將其進(jìn)行精餾處理。精餾后所得氨氣濃度能夠達(dá)到99%以上，在冷凝器中，通過進(jìn)行循環(huán)的冷卻水充分冷凝之后，所獲得的為液氨。其中，在精餾環(huán)節(jié)所需要的能量，主要由重沸器進(jìn)行提供，將工廠所產(chǎn)生的廢熱蒸汽作為其中的熱源。其中的氨實現(xiàn)了循環(huán)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(guān)工藝技術(shù)相對成熟，應(yīng)用較為廣泛。制冷系統(tǒng)主要理解通過壓力冷凍機制冷。其中所應(yīng)用到的制冷劑，其介質(zhì)為氨，同時這也是較為普遍的制冷劑。其中，蒸汽從蒸汽轉(zhuǎn)移至壓縮機進(jìn)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(jìn)行的冷卻作用，使之變成了凝結(jié)而成的高壓液體，經(jīng)過對應(yīng)的節(jié)流裝置過后，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪阂后w，蒸發(fā)溫度下降。然后液體可以從蒸發(fā)器中吸收熱量，導(dǎo)致所需要冷卻的外界介質(zhì)的溫度在這一環(huán)節(jié)得到降低，氨由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，投入到下一個循環(huán)之中。

2.2 一個典型的氨壓縮制冷系統(tǒng)

在三級壓縮機處，氨氣進(jìn)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(jìn)入離心壓縮機第一段入口。經(jīng)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(jìn)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(jìn)入氨閃蒸罐。氨水冷卻至約-2℃;氨水閃蒸蒸汽經(jīng)過分離器第二段進(jìn)入壓縮機第二段，推動廢氣產(chǎn)生壓力，氨的閃蒸罐進(jìn)入氨分冷卻器的管側(cè)。溫度越高，脫硫脫碳部分越少。每個冷點調(diào)節(jié)閥復(fù)位，蒸發(fā)氣體返回系統(tǒng)以完成冷循環(huán)。

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(yōu)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(dá)到降低成本節(jié)約資源的目的，與此同時，針對于低位熱能能夠進(jìn)行充分回收利用。

第二，裝置可以達(dá)到最低10%至最高100%的超大負(fù)荷范圍，并可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，制冷能力顯著。

第三，該工藝中所使用的設(shè)備均為靜設(shè)備，在其中進(jìn)行運轉(zhuǎn)的部件較少，出現(xiàn)相應(yīng)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(zhì)，會對制冷過程中的相關(guān)設(shè)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(tǒng)復(fù)雜，要求工作人員具有較高的操作水平。

第三，所能夠應(yīng)用的場景較小，只適合于大型的相關(guān)企業(yè)。

3.2 氨壓縮制冷

3.2.1 氨壓縮制冷優(yōu)點

一是整體的工藝流程簡單，易操作。二是該工藝中，出現(xiàn)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(shè)備具有較大的耗電量，且噪聲較大。二是與氨吸收相反，其設(shè)備中進(jìn)行運作的部件較多，出現(xiàn)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(jìn)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(wěn)定性和成熟的技術(shù)而得到廣泛應(yīng)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(yè)，這只是一個先進(jìn)的過程。目前，所使用氨吸收的相關(guān)制冷技術(shù)的企業(yè)較少。經(jīng)過十多年的運行，出現(xiàn)了工藝系統(tǒng)有時不穩(wěn)定，經(jīng)常淹沒塔等各類現(xiàn)象，導(dǎo)致凍結(jié)效果差，影響生產(chǎn)的各類指數(shù)，降低下一階段部分的產(chǎn)量，主要原因有兩個：一個是針對于整個系統(tǒng)的操作水平低，另一個是設(shè)備出現(xiàn)各類問題。經(jīng)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(jīng)驗越來越豐富，設(shè)備的維護(hù)和維修也越來越完善。該工藝裝置能夠長期穩(wěn)定運行，制冷量可以隨氣體負(fù)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(shè)備在質(zhì)量以及控制系統(tǒng)方面有了顯著提高，這對于制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定運行來說，是非常重要的。

4 結(jié)束語

綜上所述，對于目前的大型化煤氣液化企業(yè)，具有大量的加工余熱，如果這些余熱通過循環(huán)的冷卻水進(jìn)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?qū)τ谠摴I(yè)余熱進(jìn)行充分利用，也對電能進(jìn)行了節(jié)約，其在經(jīng)濟(jì)方面的效益極高，遠(yuǎn)超于氨壓縮的制冷工藝技術(shù)。

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