液氯制冷系统改造

王艳超

（中国石油吉林石化公司电石厂，吉林 吉林 132000）

中国石油吉林石化公司电石厂电解车间液氯生产能力1.2万t/a，制冷系统是采用氨循环制冷工艺。制冷系统原有2台8ASJ-17型压缩机、2台N62B型压缩机。8ASJ-17型压缩机的电机是非防爆型号的。

为了提高液氯装置安全运行的可靠性，消除安全隐患，保证装置安全稳定运行，提高装置技术水平，在2015年和2016年进行了2次技术改造。先后拆除了2台N62B型号压缩机和2台8ASJ-17型号压缩机，新增2台LG20LZJA型螺杆压缩机组和1台卧式冷凝器。

经过技术改造不仅实现了制冷装置安全稳定运行，而且液氯生产能力提高了0.8万t/a。

1 改造方案

1.1 冰机选型

现在氯碱行业液氯制冷系统主要采用氨制冷工艺和氟利昂制冷工艺，冰机采用往复式压缩机和螺杆式压缩机。

氨制冷系统氨制冷工艺是传统制冷工艺，工艺成熟、对环境污染小、制冷剂补充简单、操作方便。中国石油吉林石化公司有液氨产品，在检修充装液氨和平时补充液氨时不用外购。氟利昂制冷工艺是新兴制冷工艺，设备投资少，工艺流程简单，操作控制简单，但制冷剂补充需要外购，有的制冷剂产品品种受环保限制。根据本装置实际情况仍然选用氨循环制冷工艺，以达到装置现场改造工作量小，施工安装工期短的目的。

压缩机选用节能、维护工作量小的螺杆压缩机。单台冰机制冷能力285 kW，电机功率280 kW。2015年拆除原3号8ASJ-17型冰机，安装1台螺杆压缩机，2016年拆除原4号8ASJ-17型冰机，又安装1台螺杆压缩机，现有2台螺杆压缩机，实现一开一备。

1.2 增设一台卧式冷凝冷却器

液氯装置制冷系统原有1台蒸发式冷凝器，在生产中存在生产能力不足，冬季结冰等问题。特别是冬季结冰问题严重，操作人员每班需要清理结冰两次。蒸发冷凝冷却器冬季结冰不仅增加了操作人员工作量，而且影响安全生产。如果清理结冰不及时，通风口冻堵，蒸发冷凝器换热效果不佳，就会造成氨系统压力升高，严重时会造成系统停车。为解决蒸发冷凝器冻季结冰问题，增设一台卧式冷凝冷却器。冷凝器换热面积200 m2，设计操作压力1.25MPa。卧式冷凝冷却器与原来的蒸发式冷凝冷却器并联，一开一备，方便切换操作。

1.3 完善安全设施

结合本次改造，按设计规范要求新增加氨报警器和水喷淋装置，在氨泄漏时及时报警以便及时处理，在事故状态下使用水喷淋装置能够减轻氨泄漏造成的危害，这两项措施对安全生产起到了积极作用。

2 改造过程

该项目2015年初公司安保基金立项，项目立项后进行了技术交流、方案论证、设备招标、项目设计、材料采购等工作。制定了详细实施计划，以确保在不影响正常生产的情况下完成改造。

在装置年度检修前完成旧设备拆除、土建施工、管线预制。在2015年装置年度大修期间完成一号螺杆压缩机安装，2016年装置年度大修期间完成二号螺杆压缩机和卧式冷凝器安装，在没有影响正常生产的情况下完成了改造任务。

3 改造后液氯制冷系统生产工艺流程

液氨由贮氨槽进入经济器，一部分气化送入螺杆式制冷压缩机入口（100%以上补气阀开)。另一部分经过节流阀节流使其压力、温度降低，进入氨蒸发器。液氨得到氯化钙盐水的热量后气化，同时氯化钙盐水被冷却到-35～-22℃，气化后的气氨进入氨液分离器中，液氨靠重力回流到蒸发器中。氨液分离器出口低温低压的气态氨被压缩机吸入，经压缩后压力、温度均升高，高压氨气先经油分离器分离出油，油进入油冷却器，热油被循环水冷却，冷却后的油经油粗过滤器、油泵、油精过滤器、油分配总管、压缩机冷却、润滑部位。氨气进入卧式冷凝冷却器或蒸发式冷凝冷却器中被冷却水冷凝成液氨，液氨自流到贮氨槽中以备再次循环使用。

4 改造后遗留问题及解决措施

2015年安装的一号螺杆压缩机组经过一年多时间的运行，出现过几次跳闸停车、油压保持不住等问题，也出现过氨系统压力高的问题。经过认真分析后，提出整改措施，出现的问题得到了解决。

4.1 油压保持不住

一号冰机经过一年的运行后，在开车启动时、加载时、正常运行时都出现过油压下降现象，甚至造成跳闸。经过分析其主要原因是检修经验不足，油泵过滤器清洗不及时，过滤网堵塞，造成供油系统供油不足，油压下降。

针对这一问题，采取了关小油泵回流阀、及时调整油压、定期清洗油泵过滤器过滤网等措施，达到了预期效果。

4.2 控制台开关锁紧度不足

控制台电源开关锁紧度不足也是造成冰机跳闸的一个原因。在冰机运行时由于震动使开关逐渐回到闭合位置，造成冰机跳闸。原因判断准确后，增加了控制台电源开关锁紧度，再未因控制台电源开关问题造成跳闸。

4.3 高压氨系统压力高

该装置最早高压氨冷凝冷却采用立式冷凝冷却器，使用一次工业水进行冷凝冷却，后来又采用蒸发式冷凝冷却器，高压氨系统压力一般小于1.1 MPa。现在采用卧式冷凝冷却器，改为循环水进行冷凝冷却，循环水温度较高，高压氨系统压力高时达到1.2 MPa（本次改造设计操作压力是1.25 MPa），虽然满足设计要求，但是压力偏高。为了制冷系统节能和保证安全稳定运行，采取了两项措施：一是夏季使用蒸发式冷凝冷却器；二是与工厂协调适当降低循环水系统循环水温度的措施。采取两项措施后，使高压氨系统压力保持在1.1 MPa以下。

由于氨贮槽液氨回流管线直径小，氨冷凝冷却器内液氨积存0.5 t左右，影响换热效果。采取增加液氨回流副线的办法得到解决。

5 冰机试运行时工艺控制的体会

按照工艺条件和生产需要使制冷装置处于生产受控状态是安全稳定生产的要求，经过试生产认为以下几点是很重要的。

（1）回油控制。回油阀开得过大，就会有大量氨气回流，降低冰机效率；回油阀开得过小，回油不完全，就会有一定量的油带入蒸发系统，降低制冷系统效率。因此必须控制合理的回油阀开度。

（2）冰机入口压力应该保持稳定。在氯气液化生产负荷一定的情况下，保持蒸发器液氨液面稳定，保持冰机入口压力在-0.025～-0.02 kPa范围内。

（3）供油温度要控制在40～55℃。油温度过低，机油粘度大、油中溶解氨多，增加了冰机功率消耗。油温度过高，冰机效率降低，也增加了冷凝冷却器负荷。油温高于65℃冰机联锁停车。

6 结语

通过两次对液氯制冷系统改造，消除了液氯制冷系统的安全隐患，为装置安全稳定生产奠定了基础。装置工艺控制参数合理、生产运行平稳，达到了改造目的，满足了生产需求。虽然一号冰机在生产过程中发生过跳闸等问题，但是通过上述改进措施得到了解决。今后要进一步加强设备维护保养和科学检修，优化生产操作，使液氯制冷系统安全稳定、节能环保。