西部化工厂公用工程优化设计

李 强，王 霞

（1.江苏扬农化工集团西部项目办，江苏 扬州225009；2.江苏扬农锦湖化工有限公司，江苏 扬州225009）

1 公用工程系统组成

2009 年，江苏扬农化工集团在宁夏中卫投资建设新厂区， 新厂区一期占地1 000 亩主要发展精细化工系列产品，冷冻站位于新厂区中心。新厂区位于沙漠边缘，昼夜温差大，冬季温差最高达20 ℃，冻土厚度达1 m 多深，风沙周期长且风力大，瞬间最高达8 级以上。

新厂区公用工程主要由冷冻站、 空分站、 空压站、循环系统水站等构成。公用工程规模为-10 ℃盐水（普冷）920.92 万kJ/h、-20 ℃盐水（深冷）41.86 万kJ/h，0.2 MPa 99.6%氧气550 m3/h、0.6 MPa99.9%氮气800 m3/h、0.8 MPa 压力露点-39 ℃压缩空气800 m3/h（13 m3/min）、30 ℃循环水2 000 m3/h、系统水300 m3/h。

2 工艺系统设计

2.1 冷冻站设计

制冷机压缩机主要有活塞式、螺杆式。与传统的活塞式压缩机相比，螺杆机组优势明显。

因而，决定选用制冷工质为液氨的开式双螺杆压缩机组，普冷机组选JZ2LG25Z-B 型3台，深冷机组选JJZ2LG16Z-B 型带经济器2 台。根据当地水资源紧张及气温低、风沙大等气候特点，压缩机油冷选制冷工质热虹吸方式冷却。 冷凝器选用能耗低、投资省、操作弹性大、检修方便、集冷却塔、冷凝器、循环水于综合体的蒸发式冷凝器3 台，此型式蒸发器能够充分利用当地的气候特点，气温低时停止水循环，室外温度更低时，可以停开顶部的风机。以达到降耗节水的效果。 蒸发器选面积360 m2的干式蒸发器5 台，此蒸发器具有结构紧凑、效率高、制冷工质储量少等优点，其中深冷1 台，普冷4 台。

2.2 空分空压站设计

根据当地风、电资源丰富、水资源紧缺等特点，空分空压用压缩机选用风冷型。 空分与空压用压缩机及空气处理并在一起，简化流程、节省投资、便于操作与统一管理，空压机选用1 台0.86 MPa（G）4 500 m3/h 的无油离心式空气压缩机。 因部分压缩空气为各装置提供仪表风， 考虑装置的安全可靠，同时备一台20 m3/min 双螺杆无油空压机， 在空分装置停车时启动此备用压缩机提供仪表风。空分冷箱选用内增压型，省去氧气、氮气压缩机简化操作过程，此空分装置在生产氧气、氮气同时，副产少量液氧、液氮，输送到液氧液氮储槽供空分停车时使用，保证其他生产装置安全可靠运行[2]。 空分空压站流程见图1。

图1 空分空压站流程

2.3 循环系统水设计

针对西北地区冰冻期较长， 水池易冻裂漏水等危害，在设计时充分考虑水池防冻，水池及泵房下沉地下， 仅高出地面0.5 m 并在上面覆盖1 m 厚冻土层。 另外，根据西北地区风沙大特点，凉水塔在普通形式的基础上进行改进，凉水塔的框架全部为混凝土结构，并在外墙增加保温措施；在凉水塔框架内部周围增加一圈热水管道用来化冰；为保持循环水的清洁，在凉水塔的迎风面增加一道百叶窗型式的收沙墙，阻止沙尘进入水池，收沙墙及凉水塔结构见图2。根据供水范围及厂房高度，循环水泵扬程选用60 m。

图1 热虹吸系统进液与回气、扰液管道简图

图2 吸沙墙及凉水塔结构

3 设备布置与配管

新厂区为一次规划分步实施， 但公用工程考虑投资效益与以后扩建方便， 超前完成设备基础浇筑而设备分期安装，在总管预留相应的接管口，对室外放置空气过滤器、 蒸发式冷凝器等的进风侧加装丝网防止大风将物体吹， 并根据玫瑰风向图将设备进风侧背向风的一面。

本装置螺杆机油冷选用热虹吸重力供液， 油冷供液管道长一百多米，回气管道因受厂房影响有Π型弯存在，其中的积液不符合重力供液的技术要求，易产生积液使油冷产生的气体无法及时排出而使油冷却器温度升高发生设备跳停事故[3]。 为了解决这一问题，在满足回气管路压力降情况下，在Π 型弯前管道的最底部，引1 根积液排尽管道至氨储槽，定期排液，防止液袋产生。图3 为热虹吸系统进液与回气、排液管道简图。

4 调试、运行总结

该公用工程至今已安全可靠运行两年多， 经历了2011 年整个冬季的严峻考验，装置没有发生一起因温度低、风沙大等引起的停车事故。循环水水质完全符合要求，从而减少循环水置换次数及补水量。根据装置运行情况有计划地停开凉水塔、 蒸发式冷凝器等风机，减少水耗、电耗。 制定油冷回气积液管道排液规程，定期排液，螺杆制冷压缩机油温维持在正常范围之内。 由于设置足够大液氧、液氮储槽，在空分非正常停车时，液氧、液氮通过气化器仍能够正常供气，既不影响其他装置，也给自身设备留出足够时间来处理故障。

［1］商业部设计院编．冷库制冷设计手册．北京：农业出版社，1991：92－513．

［2］毛绍融，朱朔元，周智勇．现代空分设备技术与操作原理．杭州：杭州出版社，2005．

［3］李军．热虹吸油冷却系统：系统安装篇．制冷与空调，2009，12（6）：13－17．