丙烯酰胺裝置優(yōu)化蒸發(fā)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(wěn)定性差、負荷變化較大。調(diào)整蒸發(fā)冷凝器的風機運行臺數(shù)及水箱柵板的進風面積能有效調(diào)整制冷機負荷變化，保證制冷機平穩(wěn)運行?；诖?，本文提出優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器的風機運行方式及調(diào)整水箱柵板的進風面積保證制冷機低負荷平穩(wěn)運行，減少電能消耗。

關(guān)鍵詞：制冷機;蒸發(fā)冷凝器;空冷風機;柵板

1、制冷機的作用及結(jié)構(gòu)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(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。具體流程見圖1-1。

1.2制冷機的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)容積式壓縮機，這種壓縮機通過旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子，有6個凹形齒的成為陰轉(zhuǎn)子，采用非對稱型線結(jié)構(gòu)，通過滑閥位置調(diào)節(jié)壓縮容積大小，實現(xiàn)壓縮機負荷無極調(diào)節(jié)。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(zhuǎn)子磨損小的特點。

蒸發(fā)冷凝器是制冷機組中冷凝設(shè)備。壓縮機出口高壓氣態(tài)氨通過蒸發(fā)冷凝器換熱管束，在管束外表面通過冷卻水循環(huán)噴淋，利用風機在管束中間增加通風量，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)氨輸送至裝置各個系統(tǒng)中。

2、制冷機目前存在的問題

丙烯酰胺裝置在2016年對蒸發(fā)冷凝器進行了國產(chǎn)化改造，由原來的室內(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，改造后裝置對制冷機組的壓力控制、負荷調(diào)整的手段有效增強，機組運行也更加平穩(wěn)。改造后的蒸發(fā)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(shè)備均可以單獨控制。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，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(fā)現(xiàn)優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器的風機運行方式及調(diào)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(jù)室外溫度優(yōu)化蒸發(fā)冷凝器的風機啟停臺數(shù)

通過2017年冬季制冷機電量統(tǒng)計，并結(jié)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(shù)據(jù)得出以下結(jié)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(jīng)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(jīng)低于0.9 Mpa報警值。又通過對比10月17日運行數(shù)據(jù)，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(wěn)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(wěn)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(cè)2臺空冷風機。

11月11日室外溫度-5～2℃，投用投用A/B單側(cè)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(cè)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(shù)據(jù)，當室外溫度在-19～-9℃，投用單側(cè)1臺風機，制冷機油溫、排氣壓力均在合格范圍內(nèi)，但機組耗電量增加，達到7708 Kwh，但如果此時投用單側(cè)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(cè)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(cè)1臺風機。

通過11月28日機組運行數(shù)據(jù)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(xù)投用單側(cè)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(jié)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(cè)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(wěn)運行，同時減少了機組的操作調(diào)整頻次，提高了機組運行的可靠性。

3.2調(diào)整蒸發(fā)冷凝器水箱柵板進風面積。

蒸發(fā)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(huán)，柵板進風口結(jié)冰嚴重，導致進風量不足。根據(jù)經(jīng)驗，在冬季運行時將冷凝器水箱靠近中間過道的兩側(cè)柵板打開，保證風機進風量。但由于風量無法調(diào)節(jié)，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(cè)柵板更換為可拆卸的金屬側(cè)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(cè)板的金屬板，冬季運行時通過拆裝金屬側(cè)板可以調(diào)節(jié)6種進風面積。在冬季運行時，根據(jù)室外溫度較低，排氣壓力低于報警值時，將所有側(cè)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(cè)板增加進風量， 增加空冷風機換熱效果，降低機組負荷。經(jīng)過2017年整個冬季的運行，制冷機組通過側(cè)板拆裝調(diào)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(wěn)運行，降低電能消耗。

4、結(jié)束語

丙烯酰胺裝置的制冷機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，壓縮機負荷變化較大，機組調(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機運行方式，以及水箱柵板進風面積調(diào)整方法，優(yōu)化制冷機組最佳工作點，實現(xiàn)低負荷平穩(wěn)運行，減少電能消耗。

2690501705219