溴化锂制冷技术在焦化行业应用探讨

王 波

（北京首钢国际工程技术有限公司，北京 100043）

溴化锂制冷技术在焦化行业应用探讨

王 波

（北京首钢国际工程技术有限公司，北京 100043）

溴化锂吸收式制冷技术以热能为驱动能源，其可以回收、利用余热，所以说溴化锂制冷机不仅是制冷设备，而且是余热回收设备。本文简述了溴化锂吸收式制冷技术的概念、原理、分类和特点，介绍了焦化厂荒煤气冷却工艺和溴化锂制冷机的传统制冷流程，并对该系统进行技术经济分析，分析了溴化锂制冷机的运行费用、投资回收期和节能效益等，探讨了低温余热制冷和采暖联合应用在焦化乃至钢铁行业的推广前景。

溴化锂制冷机；煤气余热回收；余热水制冷；采暖；节能

1 溴化锂吸收式制冷技术概述

溴化锂吸收式制冷是一种以热能为动力，以溴化锂溶液为工质对，制取冷源的技术[1]。溴化锂吸收式制冷机利用水在高真空状态下沸点变低（只有5℃）的特点，以水为制冷剂，以溴化锂水溶液为吸收剂，以热源为动力，在真空状态下制取5℃以上的低温水。

机组由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器等结构和相应的屏蔽泵、真空泵等主要部件组成。在蒸发器中，水在高真空状态下喷淋在冷水换热管表面汽化蒸发，吸收蒸发器管内冷水的热量，使冷水温度降低。汽化产生的蒸汽进入吸收器，在吸收器中具有极强吸收水蒸气能力的溴化锂浓溶液迅速吸收蒸发器产生的水蒸气，逐渐变成稀溶液，同时将吸收水蒸气时释放的热量转移至冷却水中。不具备吸水性的溴化锂稀溶液被溶液泵输送到发生器中，被外部来的驱动热源加热浓缩，分离出冷剂蒸汽，溶液浓度也由稀变浓，通过与稀溶液热交换后再次进入吸收器。而冷剂蒸汽则在冷凝器中被冷却水冷凝成冷剂水，进入蒸发器。溴化锂制冷机组就是通过上述循环过程，不断运行来制取冷水。

2 溴化锂制冷机在焦化行业的应用

2.1 传统溴化锂制冷机的应用形式

应用在焦化行业的溴化锂制冷机以蒸汽型和焦炉煤气型为主，具体选用哪种类型，人们要根据全厂的蒸汽平衡和煤气平衡来决定。一般地，独立焦化厂选用焦炉煤气型制冷机有一定优势，可减少煤或焦炉煤气→蒸汽的能源转换环节，能源利用效率较高；钢铁联合企业焦化厂实际选用蒸汽型溴化锂制冷机较多，因为焦炉煤气作为优质能源，在炼铁、轧钢等钢铁生产流程中需求量大，而且是蒸汽所不能替代的，所以焦化厂乃至钢铁行业内溴化锂制冷机都以蒸汽型为主[2]。

2.2 低温热水型溴化锂制冷机应用的提出

通过对溴化锂吸收式制冷技术、设备和荒煤气冷却工艺的深入了解和分析，笔者提出以回收初冷器Ⅰ段余热作为驱动热源，用低温热水型溴化锂制冷机替代传统的蒸汽型（或焦炉煤气型）制冷机的应用模式，同时在冬季制冷机停机时段内利用这部分余热水采暖，对初冷器余热实现最大化的利用[3]。这种既回收余热，又生产冷媒水回用到工艺冷却的应用思路，节能效果显著，有利于企业完成“十三五”节能降耗的目标任务。低温热水型溴化锂制冷机应用原理如图1所示。

图1 低温热水型溴化锂制冷机应用原理

从图1可以看出，初冷器Ⅰ段余热水作为溴化锂制冷机的驱动热源，生产的冷媒水直接回用到初冷器Ⅲ段冷却荒煤气。冬季制冷机停机，通过阀门切换，利用余热水采暖。需要说明的是，根据荒煤气冷却的工艺要求，初冷器Ⅲ段需要的冷媒水量是固定的，从初冷器Ⅰ段提取出的余热量的多少决定了低温热水型溴化锂制冷机的规模，提取出的余热量大，生产的冷媒水多，反之冷媒水量少。如果低温热水型溴化锂制冷机生产的冷媒水量不足，还需要配置传统形式的溴化锂制冷机进行补充，满足工艺使用要求。

2.3 低温热水型溴化锂制冷机应用分析

参照制冷机技术参数表，通过计算可以得出，低温热水型溴化锂制冷机的COP为0.45，符合Q/320281ACC076-2006《热水两级型溴化锂吸收式冷水机组》标准，对初冷器余热进行了有效的回收利用。

采用2台低温热水型溴化锂制冷机替代了传统设计的2台蒸汽型制冷机，可提供冷媒水1 000 m3/h，剩余不足部分用1台蒸汽型溴化锂制冷机提供，3台制冷机并联运行，为初冷器Ⅰ段提供冷媒水。夏季和过渡季节①②阀门关闭，③④阀门开启，1#和2#循环泵开启，3#循环泵停机，低温热水型溴化锂制冷机出现故障时通过阀门切换，用循环冷却水通过板式换热器冷却余热水，保证初冷器Ⅰ段内余热水温度的稳定；冬季①②阀门开启，③④阀门关闭，1#和2#循环泵停机，3#循环泵开启，提供给采暖用户，也可以通过板式换热器提供生活热水，还可以利用溴化锂第二类吸收式热泵提高供水温度，提升供热品质。本系统实现了对初冷器余热最大化的、全时段的利用。

3 低温热水型溴化锂制冷机经济分析及推广前景

3.1 经济分析

通过比较分析通钢焦化制冷站低温热水型+蒸汽型溴化锂制冷机方案（以下简称方案一）与传统蒸汽溴化锂制冷机方案（以下简称方案二），笔者对能源消耗、初投资和节能经济效益简单比较。

3.1.1 能源消耗比较（见表1）

3.1.2 初投资费用比较

制冷站冷媒水循环水泵、站房土建、系统管路初投资基本相同，只比较制冷机组等有差异的部分。初投资费用比较如表2所示。

3.1.3 节能经济效益

方案一与方案二比较，节能产生的经济效益如表3所示。计算依据如下：

制冷机年运行时间5 000 h；工业电价0.5元/kW·h；蒸汽成本120元/t；软化水6元/t。冬季制冷机停机，余热水可作为焦化厂和周围厂区、社区采暖热源，通化地区采暖期140 d/a，采暖热指标150 W/m2，可承担13.3万m2采暖面积，可替代0.2 MPa饱和蒸汽32.5 t/h，节省蒸汽109 200 t/a。

表1 能源消耗比较

表2 初投资费用比较

表3 节能经济效益汇总

由于余热代替了蒸汽，燃料的消耗减少，其将会降低燃烧排放的烟尘和二氧化硫对环境的污染，具有一定的社会效益。

通过上述分析比较，方案一比方案二初投资增加200万元，方案一节能经济效益明显，余热制冷+采暖联合运行模式节能经济效益1 671.5万元/a。一年节能产生的经济效益就可以收回制冷站初投资。

4 结语

溴化锂吸收式制冷技术具有很好的节能、环保效果，其应用广泛，是解决暖通空调系统的能源与环境问题的有效措施之一。其最大亮点在于余热利用，能利用工业生产流程中大量存在的蒸汽、烟气、废热水等余热资源作为驱动热源，从而提高能源的利用率，起到节约能源的显著效果，也帮助企业降低能源成本。

焦化行业的荒煤气冷却过程中的余热资源，是可以作为余热型溴化锂制冷机的驱动热源的，利用余热的热源成本为零。同时在冬季制冷机停机期间，利用余热水采暖，可以实现余热的最大化利用。但余热水采暖要根据具体情况进行分析，包括地域、供热远近、供热用户情况、煤和电供应情况以及投资的利益等。有余热资源的条件下，溴化锂吸收式制冷技术应大量推广。

1 彦启森.空气调节用制冷技术（第四版）[M].北京：建筑工业出版社，2010.

2 于振东，郑文华.现代焦化生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2010.

3 何建平.炼焦化学产品回收与加工[M].北京：化学工业出版社，2005.

Research on Application of Lithium Bromide Refrigeration Technology in Coking Industry

Wang Bo
(Beijing Shougang International Engineering Technology Co.,Ltd.,Beijing 100043,China)

Lithium bromide absorption refrigeration technology to heat energy for the drive energy,which can be recycled,the use of waste heat,so that lithium bromide refrigerator is not only refrigeration equipment,but also waste heat recovery equipment.In this paper,the concept,principle,classification and characteristics of lithium bromide absorption refrigeration technology are briefly introduced.The traditional refrigeration process of the waste gas from the coking plant and the lithium bromide refrigerator is introduced.The technical and economic analysis of the lithium bromide refrigerator is also carried out.Operating costs,investment recovery period and energy efficiency,etc.,to explore the low temperature waste heat refrigeration and heating combined application in the coking and even the steel industry to promote the prospects.

lithium bromide refrigerator; gas waste heat recovery; waste water cooling; heating; energy saving

TQ520.5

A

1008-9500(2017)11-0122-03

2017-09-27

王波（1978-），男，黑龙江安达人，高级工程师（制冷空调），从事钢铁行业余热利用、节能环保技术研究工作。