溴化锂机组长周期运行的管控措施

2018-05-04邓建民

中国氯碱 2018年4期

胡萍，邓建民

（宁夏英力特化工股份有限公司，宁夏石嘴山 753202）

宁夏英力特化工股份有限公司是一家电石法聚氯乙烯生产企业，在氯乙烯合成工序，大量化学反应热量以热水循环方式移出，需要对热水进行冷却降温处理。乙炔冷却、单体精馏处理过程又需要大量的冷量。通常这些冷量由电能转化，因此，选用溴化锂机组将热量转化为冷量，减少用电制冷对于企业的节能降耗具有重要意义。该公司建设12万t/a PVC项目时，配套选用一台制冷量为1160 kW·h的溴化锂机组，产生的冷量用于乙炔预冷。

该溴化锂机组自2009年开车以来，调试、开车、溶液调整等工作由厂家技术人员指导下进行。运行至2011年时，曾发生由于操作运行不当导致冷剂管冻裂、溴化锂溶液被脱盐水稀释、溴化锂机组进入大量空气后导致机组内溶液结晶的事故。事故发生后，通常由原厂家对设备的故障进行处理和检修调试，由于每次厂家进入需要一定时间，并且维护费用较高。因此，对机组的检查维修工作成为制约生产长周期正常运行的瓶颈，通过摸索，设备管理人员逐渐掌握机组长周期运行的一些经验，在机组管理取得了较好的效果。现将机组管理中的一点经验总结如下。

1 设备工作原理及流程介绍

溴化锂吸收式制冷机主要由再生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵等几部分组成。吸收式溴化锂制冷机组是使用溴化锂水溶液作为吸收剂的冷水发生装置，由于溴化锂水溶液本身沸点很高，极难挥发，所以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸汽。在一定温度下，溴化锂溶液液面上的水蒸气饱和分压力小于纯水的饱和分压力，而且浓度越高，液面上的水蒸气饱和分压力越小。这是溴化锂溶液具有很强吸湿性的原因，而且在溶液浓度越高，或者温度越低的情况下，其吸湿性变得越强。这也就是通常采用溴化锂溶液作为吸收剂的原因。

在制冷工作时，在蒸发器内冷剂（纯水）通过加压泵向蒸发器的传热管喷淋，冷剂吸收传热管流动的热量后蒸发，被吸收器内溴化锂浓溶液吸收，溶液浓度变稀，传热管中的冷媒热量移出温度下降，吸收器内的稀溶液通过溶液泵导入到发生器，由热水加热使溶液浓缩，浓溶液返回吸收器吸收冷剂水蒸发蒸汽，蒸发分离出的冷剂蒸汽被循环冷却水冷凝，凝结成冷剂水返回蒸发器。传热管中的冷媒热量移出温度下降形成7℃冷却水。如此反复，形成热水热量与7℃冷却水冷量转换的制冷系统。循环流程见图1。

2 机组真空的检测与管理措施

图1 溴化锂机组水循环流程

吸收式制冷机是高度真空容器，特别是蒸发器、吸收器必须维持1/100大气压以下的高真空，而且该压力必须全部由水蒸气压力来维持，机内一旦混入空气或其他不凝性气体，则制冷能力下降，吸收式制冷机运转状况的好坏，可以说取决于机器的真空度，抽出机内的不凝性气体是运转及保养的重要环节。同时，溴化锂水溶液如果有O2进入，将产生腐蚀性的物质，因此空气的漏入对机器的寿命有影响。溴化锂机组制冷量的大小、机组使用寿命的长短、溴化锂溶液质量的变化、主机内部金属材料的腐蚀快慢等无不与机组的真空度有密切关系。并且溴化锂溶液对金属材料具有腐蚀作用，O2是促进腐蚀发生的主要因素，因此在溴化锂吸收式机组中，隔绝O2是最根本的防腐措施。

溴化锂机组是利用溴化锂溶液在7 kPa的压力下在发生器内与热水间接换热时产生冷剂蒸汽来实现冷冻低温水（7～13℃）来满足生产需要的，因此机组的真空管理是溴化锂机组运行的关键，在机组真空管理上规定了真空泵抽真空的范围为8～15 mmHg，要求每班对蒸发器、发生器、吸收器抽真空一次来确保机组的正常运行，且真空每班波动范围不大于15 mmHg。真空是溴化锂机组平稳运行关键性指标之一，不管溴化锂机组停机或运行都要进行实时监控。

3 冷却水低温时的运行管理措施

溴化锂吸收式机组的冷却水进口管理，名义工况为32℃。但实际使用中，机组运行不是在名义工况，特别是在夏初和深秋，冷却水温度低于设计值，同时，白天和夜晚又有很大差别。如果冷却塔风机停止，由于机组冷却负荷大，冷却水温度会不断提高。若启动冷却塔风机，由于外界气温低，水易蒸发，冷却水温度又会逐步下降，用于工艺流程或特种空调常年使用的机组，运转时间更长，冷却水的变化幅度更大，这就提出了冷却水低温时如何管理吸收式机组的问题。

当冷却水进口温度降低时，吸收器稀溶液温度就降低。从溴化锂溶液特性曲线可知，稀溶液的浓度也降低。同时，由于通过冷凝器的冷却水温度降低，冷凝温度就降低，冷凝压力降低，因而浓溶液与稀溶液的浓度差增大，机组制冷量增大，同时，机组能量消耗率降低，热效率提高。

如上所述，在冷却水进口温度低的情况下，机组性能提高、COP值（制冷性能系数）提高、节约能源，因而应提倡机组在低温度冷却水温度下运转。但冷却水温度不易过低，机组在过低冷却水温度运转时，应注意排除下列可能出现的故障。

3.1 结晶

冷却水进口温度降低时，吸收器稀溶液的温度降低，冷凝压力降低，浓溶液浓度增加。浓溶液浓度上升及稀溶液温度降低，均可导致浓溶液在溶液热交换器中产生结晶。此时，应对运转中产生结晶的现象密切注意，并采取相应的措施。如通过冷却水量的调节，保证进入机组的冷却水进口温度在一定数值上。公司现用机组在自动控制上对机组的冷却进行低温限度控制，当冷却水温度低于28℃时，机组将进入减载运行。

3.2 冷剂水不足

冷却水温度低时，由于稀溶液的浓度大幅度减小，大部分冷剂水都要补充至溶液中，造成机组中冷剂水量不足，甚至冷剂泵过载而被迫停机。因此，作为适应机组在冷却水低温工况下运转的措施之一，加大机组内的冷剂水贮量，冷剂水量不足时可以向机组内补充脱盐水来增加冷剂水量。

3.3 冷剂水污染

冷却水进口温度低时，稀溶液的浓度大幅度降低，同时，冷凝压力降低。造成发生器发生剧烈，溴化锂液滴易随同冷剂蒸汽进入冷凝器，造成冷剂水污染，运转时应充分注意。

冷却水进口温度减低时，不同的机组性能的变化速度不尽相同，机组性能提高有一定的限度，当超过这一限度时，机组性能就不再提高，在此情况下，降低冷却水温度运转也无多大作用。因此，机组运行时，应尽可能维持冷却水进口温度在28～32℃这一范围内。

4 部分负荷的运行管理

溴化锂吸收式机组能量调节特性有其上下限。热水型溴化锂吸收式机组能量调节范围一般为10%～100%。如果机组的能量在调节范围之内，则运行正常。但运行中应注意的是蒸发器中冷剂水量的不足，避免冷剂泵吸空，以及因溶液浓度低，使吸收器中溶液量增多，影响吸收器的抽气能力等。当低于能量调节范围下限时，通过控制冷凝温度、供液量来控制蒸发温度的方法来调整机组的制冷能力。如果生产工况允许的情况下，热水型机组可做间歇运行也是比较可靠的。停机时，机组进行稀释循环，然后冷剂泵及溶液泵停止，机组停止运行。随着冷水温度的上升，可根据温度变化及时进行开机操作。

5 溴化锂溶液的管理

5.1 溴化锂溶液pH值的控制

在溴化锂机组运行过程中需加强对溶液pH值的控制，防止溶液运行过程中对机组的腐蚀后由于Fe3+的增多导致溶液的性能发生变化而影响机组的制冷效果。通过添加铬酸锂或钼酸锂来调整溶液的酸度，通过氢氧化锂来调节溶液的碱度，将溶液的pH值有效控制在9～11来减缓机组在运行过程中遭受溶液腐蚀。

5.2 辛醇的添加管理

根据机组制冷能力和抽真空过程中产生的气体浓度来判断机组的工作效率，在机组操作控制中流量、冷剂水喷淋阀开度、热水阀门开度保持不变、环境温度变化幅度不大的情况下，如果机组的制冷效率下降，就可以判定溴化锂溶液中的辛醇浓度低于3%，就需要向机组内添加辛醇以增加机组的制冷效率。

5.3 溶液浓度的稀释和提浓

溴化锂机组在运行过程中溶液浓度太高，容易导致机组内溶液结晶导致机组无法正常工作；运行中溶液浓度过低，机组的制冷效果将会降低；因此，控制好溶液的浓度（稀溶液50%）是机组制冷效果高低的重要保证。当稀溶液浓度高时适量添加脱盐水来调整溶液浓度；当溶液浓度低时需在运行当中适量的排出进吸收器冷剂水量来调整溶液的浓度。稀溶液和浓溶液之间的浓度差是机组制冷能力重要控制方法，一般溶液浓度差控制在5%～8%时溴化锂溶液的能力较好。