丙烯酰胺装置优化蒸发冷凝器运行降低能源消耗

王凤伟

摘  要：丙烯酰胺一车间制冷机在冬季运行时排气压力低，稳定性差、负荷变化较大。调整蒸发冷凝器的风机运行台数及水箱栅板的进风面积能有效调整制冷机负荷变化，保证制冷机平稳运行。基于此，本文提出优化蒸发冷凝器的风机运行方式及调整水箱栅板的进风面积保证制冷机低负荷平稳运行，减少电能消耗。

关键词：制冷机;蒸发冷凝器;空冷风机;栅板

1、制冷机的作用及结构特点

1.1制冷机的作用

丙烯酰胺装置制冷机采用液氨为制冷剂。制冷机不断压缩气氨，并在蒸发冷凝器中将高温高压的气氨冷凝为液氨，液氨在丙烯腈回收系统中的E-323、E-324中蒸发，降低1BC、2BC、3BC中的丙烯腈水循环液的温度，增加丙烯腈回收率。另外，液氨在E-353中蒸发，制备20℃伴热水，供装置各系统使用。具体流程见图1-1。

1.2制冷机的结构特点

丙烯酰胺装置使用的制冷机采用螺杆压缩机。螺杆压缩机属旋转容积式压缩机，这种压缩机通过旋转作用压缩和喷出气体。压缩机的主要部分是两个相互啮合的带螺旋槽的转子，它装在压缩机壳体的两端轴承里。有4个凸形齿的成为阳转子，有6个凹形齿的成为阴转子，采用非对称型线结构，通过滑阀位置调节压缩容积大小，实现压缩机负荷无极调节。在良好润滑及导边不与壳体接触的条件下具有压缩效率高、转子磨损小的特点。

蒸发冷凝器是制冷机组中冷凝设备。压缩机出口高压气态氨通过蒸发冷凝器换热管束，在管束外表面通过冷却水循环喷淋，利用风机在管束中间增加通风量，带走冷却水蒸发潜热的方法冷凝管束中气态氨。冷凝后气态氨转化为液态氨输送至装置各个系统中。

2、制冷机目前存在的问题

丙烯酰胺装置在2016年对蒸发冷凝器进行了国产化改造，由原来的室内单组蒸发冷凝器，改为室外的两组（A、B水箱）并排蒸发冷凝器，改造后装置对制冷机组的压力控制、负荷调整的手段有效增强，机组运行也更加平稳。改造后的蒸发冷凝器每组有两个模块组成，每个模块对应一台风机、一台水泵，每台设备均可以单独控制。蒸发冷凝器的冷凝效果受环境温度的影响较大，尤其在入冬以来，昼夜温差大，机组排气压力波动频繁，机组负荷偏高，控制难度也随之增加。通过不断试验发现优化蒸发冷凝器的风机运行方式及调整水箱栅板的进风面积，可以有效控制制冷机组的排气压力，降低制冷机的负荷，减少电能消耗。

3、解决方案与实际效果

3.1根据室外温度优化蒸发冷凝器的风机启停台数

通过2017年冬季制冷机电量统计，并结合室外温度、机组负荷、油温、排气压力及空冷风机运行进行综合分析，具体数据得出以下结论：

（1）当室外温度在5～10℃时，投用A、B水箱各1台空冷风机。

10月18日室外温度在2～12℃时，投用B＼D两个水箱个一台风机，油温最低32.1℃，排气压力最低0.912Mpa，机组耗电量7010Kwh。11月12日室外温度-6～4℃，同样投用B＼D风机，油温最低已经达到30.8℃（操作卡要求最低30℃），接近制冷机油温报警，最低排气压力已经低于0.9 Mpa报警值。又通过对比10月17日运行数据，当室外温度在5-10℃，如果投用1台风机，最高排气压力1.265 Mpa，机组耗电量达到了8379Kwh，接近夏季用电量的平均值，因此不建议只投用1台风机。综上所述，为考虑机组平稳运行，建议在室外温度在5-10℃时，投用A、B水箱各1台空冷风机，既能够保证机组平稳运行，有能够有效降低能耗。

（2）当室外温度在-5～5℃时，投用A或B水箱单侧2台空冷风机。

11月11日室外温度-5～2℃，投用投用A/B单侧水箱2台风机，油温最低33.5℃，排气压力最低0.922 Mpa，机组耗电量7171 Kwh。11月28日室外溫度-17～-4℃，同样投用A/B单侧2台风机，油温最低31.5℃，最低排气压力已达到0.906 Mpa，接近0.9 Mpa报警值。又通过对比11月18日运行数据，当室外温度在-19～-9℃，投用单侧1台风机，制冷机油温、排气压力均在合格范围内，但机组耗电量增加，达到7708 Kwh，但如果此时投用单侧2台风机，排气压力又会低于0.9 Mpa报警值，因此不建议投用2台风机。综上所述，当室外温度在-5～5℃时，投用A或B水箱单侧2台空冷风机。

（3）当室外温度低于-5℃时，投用A或B水箱单侧1台风机。

通过11月28日机组运行数据分析，当室外温度在-17～-4℃时，制冷机组排气压力已接近最低报警值，如果温度再降低，继续投用单侧2台风机，机组排气压力降低于报警值，机组运行存在隐患。如果在温度低于-5℃时，停用所有风机，机组负荷、排气压力会迅速升高，无法满足装置节能降耗的要求。因此建议在室外温度低于-5℃时，投用A或B水箱单侧1台风机。

通过以上三个措施，保证了丙烯酰胺装置2017年制冷机组的低负荷平稳运行，同时减少了机组的操作调整频次，提高了机组运行的可靠性。

3.2调整蒸发冷凝器水箱栅板进风面积。

蒸发冷凝器在冬季运行时，由于室外温度低于0℃，随着水箱喷淋水的不断循环，栅板进风口结冰严重，导致进风量不足。根据经验，在冬季运行时将冷凝器水箱靠近中间过道的两侧栅板打开，保证风机进风量。但由于风量无法调节，存在单台风机运行时机组排气压力过低问题。为了解决这个问题，提出的将空冷水箱中间过道的两侧栅板更换为可拆卸的金属侧板，并按照4：2：3比例进行自下而上安装。

每个水箱靠中间过道有格栅板2块，按照图示要求每块格栅板更换为带2块侧板的金属板，冬季运行时通过拆装金属侧板可以调节6种进风面积。在冬季运行时，根据室外温度较低，排气压力低于报警值时，将所有侧板安装上，只留有最顶部进风口;当排气压力上升，负荷较高时，可以拆掉部分侧板增加进风量， 增加空冷风机换热效果，降低机组负荷。经过2017年整个冬季的运行，制冷机组通过侧板拆装调整机组负荷方案使用效果较好，满足了制冷机组的低负荷平稳运行，降低电能消耗。

4、结束语

丙烯酰胺装置的制冷机是为丙烯腈回收系统及20℃水系统提供冷量的关键设备，冬季受环境温度影响，压缩机负荷变化较大，机组调整控制频繁，增加电能消耗。本文介绍冬季中三种温度条件的不同风机运行方式，以及水箱栅板进风面积调整方法，优化制冷机组最佳工作点，实现低负荷平稳运行，减少电能消耗。

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