濕氯氣冷卻用螺桿式冷水機組的穩(wěn)定運行

黃健

(焦作煤業(yè)(集團)有限責任公司，河南 焦作 454001)

氯氣洗滌冷卻工藝是氯氣處理的基礎(chǔ)步驟，關(guān)系到后續(xù)氯氣干燥系統(tǒng)的良好運行，影響到整個氯氣處理系統(tǒng)的穩(wěn)定。氯氣冷卻工藝所使用的冷凍水由螺桿式冷水機組獨立供給。冷凍裝置運行的好壞對氯氣冷卻工藝系統(tǒng)能否高效運行以及后期氯氣液化效率的高低有著至關(guān)重要的作用。焦作煤業(yè)(集團)有限公司開元化工20萬t/a燒堿裝置中使用的螺桿式冷水機組憑借著良好的安全運行管理及維護保養(yǎng)，已經(jīng)連續(xù)運行7年多，設(shè)備性能依然能夠持續(xù)保持優(yōu)良狀態(tài)，這與對螺桿式冷水機組的良好維護密不可分。

1 氯氣洗滌冷卻工藝流程

由電解工序來的濕氯氣(溫度約88 ℃)進入氯氣洗滌塔(T0401)底部，循環(huán)氯水由氯水循環(huán)泵(P0401ab)打出，經(jīng)氯水冷卻器(E0401)用循環(huán)水冷卻換熱后進入氯氣洗滌塔(T0401)上部與氯氣直接逆流接觸，氯氣冷卻到約45 ℃，氯氣中85%～90%的水分得到冷凝，并除去了氯氣中夾帶的鹽霧。出塔氯氣再進入氯氣冷卻器(E0402)用冷凍上水進一步冷卻，氯氣出口溫度由冷凍水調(diào)節(jié)閥控制在12～15 ℃。冷卻過程中，氯氣中大約80%水分又被冷凝下來，這樣可節(jié)約氯氣干燥的硫酸用量，也有一部分冷凝水成霧滴狀存在于氯氣氣流中，所以除霧也是降低硫酸消耗，減少鹽霧夾帶的重要措施。冷卻后的氯氣需經(jīng)裝有高效的MECS過濾芯的水霧分離器(F0401)過濾后進入干燥系統(tǒng)(如圖1所示)。

圖1 氯氣洗滌干燥工藝流程圖Fig.1 Process flow of chlorine washing and drying

螺桿式冷水機組提供了氯氣深度冷凍需要的全部冷媒，其冷凍水直接由機組直接提供，保持冷凍水連續(xù)穩(wěn)定供應以及指標合格對于氯氣冷卻系統(tǒng)高效運行起著至關(guān)重要的作用。因此，做好螺桿式冷水機組的優(yōu)化運行和維護工作十分重要。

2 螺桿式冷水機組的結(jié)構(gòu)及主要性能

螺桿式冷水機組包括螺桿壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、膨脹閥、降膜式蒸發(fā)器、保護裝置和控制盤等主要部件，它是以R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)為制冷劑，夏季制冷，冬季制熱的一種綜合的中央空調(diào)設(shè)備。

螺桿式冷水機組的壓縮機采用無軸封結(jié)構(gòu)，可以徹底解決其他冷水機組存在的工質(zhì)泄漏問題。電動機與機體為組合式設(shè)計，易于維護與保養(yǎng)。內(nèi)部設(shè)置了高效油分離系統(tǒng)，分離效率高，保證了壓縮機內(nèi)潤滑油的充足，延長了壓縮機的使用壽命，徹底避免了制冷劑帶走大量的潤滑油而產(chǎn)生冷量衰減。

采用降膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，工作方式為制冷劑通過換熱器頂部的分配器在壓差的作用下均勻噴淋到蒸發(fā)器內(nèi)的高效換熱管上，制冷劑在換熱管上形成一層薄薄的冷劑液膜，吸收管內(nèi)的熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的冷劑蒸氣沿筒體兩側(cè)的上升通道至蒸發(fā)器的頂部，而不會與下落的制冷劑液體形成沖擊，使換熱效率達到最高，可減少換熱管的數(shù)量，減小蒸發(fā)器的體積及制冷劑的充注量。

冷卻制冷原理如圖2所示。

圖2 冷卻制冷原理圖Fig.2 Schematic diagram of cooling refrigeration

3 機組優(yōu)化運行要求

3.1 開機前電氣系統(tǒng)的檢查

首次開機前應檢查配電容量與機組功率是否相符，所選用電纜線徑是否能夠承受主機最大工作電流，供給機組的電源線上是否安裝上短路開關(guān)。開機前要求確認外接電氣線路緊固正確，其對地絕緣電阻應大于2 MΩ。要確保接地保護正確、接線準確，要求所有觸點無腐蝕或積灰。

3.2 壓縮機及制冷劑管路系統(tǒng)的檢查

日常要嚴格確認壓縮機的油位負荷，從視油鏡觀測油面應在大于視油鏡高度的25%的要求。認真確認壓縮機容調(diào)電磁閥線圈鎖緊，容調(diào)毛細管無破損。確認系統(tǒng)中的全部制冷劑閥(壓縮機的吸氣、排氣截止閥、管路上的維修閥、角閥、球閥)關(guān)閉，閥的盤根鎖緊，檢查高、低壓力值在正常范圍。仔細檢查壓縮機潤滑油預熱8 h以上。檢查各電氣元件能正常上電。電氣調(diào)試完成后，確認壓縮機接線正確，壓縮機啟動后應立即關(guān)機，觀察瞬間系統(tǒng)壓力變化，確保排氣壓力上升，吸氣壓力下降。

3.3 水系統(tǒng)檢查

日常巡檢中崗位人員要勤于檢查冷卻水和冷卻水管路是否沖刷干凈，冷卻塔、水池等與外界相同的部分是否有雜物，確保管內(nèi)無雜質(zhì)和異物。檢查水側(cè)的壓力表應與水管成90°垂直安裝，溫度計的安裝應保證其感溫探頭直接插入水管路中。檢查出水側(cè)流量開關(guān)安裝正確，確認流量開關(guān)與控制柜已正確接線。點動冷水泵和冷卻水水泵，檢查水泵轉(zhuǎn)向。正確的水泵轉(zhuǎn)向應為順時針方向，否則須重新檢測水泵接線。開啟冷水泵和冷卻水水泵，使水流開始循環(huán)。檢查水管無明顯漏水和滴水現(xiàn)象。

3.4 正常運行操作

機組啟動前，首先要開啟冷水泵、冷卻水泵，檢查水流量符合機組要求。在合上控制回路開關(guān)后，顯示屏上應有各項數(shù)值顯示。其次，要檢查或重新設(shè)定電控柜顯示屏上各類設(shè)定內(nèi)容符合使用要求。啟動壓縮機電源，機組運行后確認壓縮機無異常振動或噪聲。最后，正常運行后用鉗型表檢測各項運行電流，保證符合要求。

4 機組維護及日常管理

4.1 注意結(jié)冰保護

①如果機組停止使用且當環(huán)境溫度低于0 ℃時，應將蒸發(fā)器與冷凝器中的水排凈，卸下端蓋，用壓縮空氣將管道吹干。②在機組運行過程中，如果冷水斷流，也極有可能在蒸發(fā)器及管道中結(jié)冰。③當向主機內(nèi)沖注制冷劑或維修機組向外排放制冷劑時，也有可能凍結(jié)蒸發(fā)器及冷凝器管道。為了防止凍結(jié)，務必要在確認冷水泵和冷卻水泵同時運轉(zhuǎn)的情況下輸送制冷劑。

4.2 嚴格水質(zhì)管理

為了長期、高效率地運轉(zhuǎn)冷水機組，須要對冷水、冷卻水進行水質(zhì)管理，要嚴格執(zhí)行下表中的水質(zhì)基準值，防止結(jié)垢和腐蝕。

冷卻水、冷水的水質(zhì)基準值如表1所示。

表1 冷卻水、冷水的水質(zhì)基準值Table 1 Water quality reference value of cooling water and chilled water

4.3 日常維護管理精細化

日常維護中要尤其注意：冷卻水中的泥沙、藻類容易沉積在冷凝器管束中，大大降低機組效率。因此，要根據(jù)水質(zhì)變化定期拆開冷凝器的端蓋清洗水管。另外，使用頻繁季節(jié)，每月要進行一次水質(zhì)分析，確認水質(zhì)符合要求。如遇結(jié)垢等問題，必要的時候可使用化學清洗，將化學藥劑注入換熱器，溶解腐蝕雜質(zhì)并將其帶走。清洗完成后，必須用符合標準的潔凈水沖走化學溶液并清洗整個系統(tǒng)，以免化學溶液腐蝕金屬表面。

4.4 嚴格日常維護

崗位員工要按時巡檢機組，通過觸摸屏檢查機組的蒸發(fā)壓力和冷凝壓力，檢查蒸發(fā)溫度與冷水出水溫度的差值、冷凝溫度與冷卻水出水溫度的差值，還要注意其變化趨勢。要定期檢查制冷劑過濾干燥器，若發(fā)現(xiàn)過濾器干燥出口位置有結(jié)霜現(xiàn)象，則說明存在堵塞。應注意及時更換制冷劑過濾干燥器。檢查油箱中的油位高于視油鏡調(diào)試的25%。