制冷工艺论文

制冷工艺论文（精选7篇）

制冷工艺论文 篇1

对于一个大型的煤化工厂企业来说,由于其原始投资巨大、工艺技术复杂,所以在建设初期设计阶段就要对工艺设备进行慎重评估,以求建成后良好的经济效益。

本文介绍的氨吸收制冷工艺和压缩制冷工艺都是在煤化工企业中采用的制冷工艺技术,现对这两种工艺进行分析比较,以便企业选用适合自身条件的工艺。

1 氨吸收制冷工艺

氨吸收制冷工艺在我国的一些化工企业已广泛应用,如南京金陵石化,哈尔滨气化厂,中煤龙化化工公司等等。

1.1 氨吸收制冷工艺原理

以氨为制冷剂,水为吸收剂,利用水对氨有良好的吸收效果的特性,将蒸发器中蒸发出的气氨吸收下来,形成氨水溶液,在更具氨和水灾加压条件下沸点相差较大的特点,将氨水溶液通过精馏的方法得到99%以上的气氨,在冷凝得到液氨,然后循环利用[1]。

1.2 一个典型的氨吸收制冷系统

1.2.1 流程简图

1.2.2 氨吸收制冷主要工艺设备

氨蒸馏塔,塔顶冷却器,回流泵,液氨过冷器,氨蒸发器,塔底重沸器,氨水吸收冷却器,浓氨水储槽,进料泵,稀氨水-浓氨水换热器等。

1.2.3 氨吸收制冷工艺流程简述

来自蒸发器的低压低温气氨进入液氨过冷器,被液氨加热,同时液氨被过冷后送到蒸发器蒸发,用于制冷。来自界外的待冷介质进入蒸发器,被冷却后送到界外。出过冷器的气氨进入氨水吸收冷却器,被稀氨水溶液吸收,吸收过程产生的热量由循环冷却水带走。 吸收后形成浓氨水溶液进入浓氨水储槽,经贮槽缓冲后用氨蒸馏塔进料泵送往稀氨水-浓氨水换热器,被高温稀氨水溶液加热到接近饱和状态后由精馏塔中部进入精馏塔进行精馏。塔顶精馏出的氨气浓度大于99%,进入氨蒸馏塔顶冷凝器后被循环冷却水冷凝为液氨。精馏所须热量由氨蒸馏塔底重沸器提供,热源为工厂废热蒸汽,该氨蒸馏塔底重沸器底部出口的稀氨水溶液经稀氨水-浓氨水换热器冷却,送氨水吸收冷却器作为氨吸收循环使用。

注:(1)氨蒸馏塔;(2)塔底重沸器;(3)冷凝液回收罐;(4)氨蒸馏塔顶冷却器;(5)液氨储罐;(6)回流泵;(7)液氨过冷器;(8)蒸发器;(9)稀氨水-浓氨水换热器;(10)氨蒸馏塔进料泵;(11)浓氨水储槽;(12)氨水吸收冷却器;(13)缓蚀剂罐;(14)缓蚀剂泵;(15)不凝气体洗涤器;(A)冷却水;(B)被冷介质;(C)饱和蒸汽;(D)冷凝液。

2 压缩制冷工艺

2.1 压缩制冷工艺原理

压缩制冷工艺技术比较成熟,应用范围广泛的制冷工艺技术,它是用压缩制冷机队制冷机进行压缩的一种制冷系统。可充当制冷剂的介质有溴化锂,氟利昂,氨,丙烯等等,但就大型的化工企业来说,氨作为制冷剂较为普及。按压缩级数可分为单级压缩和多级压缩,压缩机将从蒸发器来的低压蒸汽进行压缩, 变成高温、 高压蒸汽后进入冷凝器, 受到水或空气的冷却而凝结成高压液体, 再经过节流机构后变成低压液体, 其蒸发温度也相应下降, 于是在蒸发器中吸收热量, 使被冷却介质温度降低。 氨由液态变为气态, 重返压缩机, 再进行下一个循环。

2.2 一个典型的氨压缩制冷系统

2.2.1 流程简图

注:(1)透平;(2)表冷器;(3)冷凝液泵;(4)一段进口分离器;(5)二段进口分离器;(6)氨压缩机;(7)一段出口冷却器;(8)二段出口冷却器;(9)压缩机最终冷却器;(10)氨冷凝器;(11)液氨储罐;(12)闪蒸槽;(13)过冷器;(14)惰性气体冷却器;(15)液氨泵;(A)透平驱动蒸汽;(B)冷凝液;(C)氨气;(D)液氨;(E)放空气。

2.2.2 氨压缩制冷主要工艺设备

氨压缩机驱动透平,氨压缩机组,液氨储罐,闪蒸罐,液氨过冷器等。

2.2.3 氨吸收制冷工艺流程简述

来自脱硫、脱碳工段的-38℃氨气体,压力约为0.07MpaA,进入一段进口分离器,将气体中的液滴分离出来后进入离心式氨压缩机一段进口,经三段压缩后,出压缩机气体压力为1.65MpaG,温度约为135℃,进入氨冷凝器。氨蒸汽通过冷却水冷凝成液体后,靠重力排入氨储槽。由储槽出来的温度为40℃氨液体节流到0.3MpaG进入氨闪蒸槽,氨液体降温

至约-2℃,氨闪蒸气经二段分离器后进入压缩机二段进一步压缩至排气压力。出闪蒸槽的氨液体进氨过冷器的管程,温度进一步降低后送往脱硫、脱碳工段。再次经各冷点调节阀节流至-38℃,蒸发后的气体返回到本系统完成制冷循环。

当用冷负荷降低时,可通过回路调节压缩机进气量,使压缩机在正常工况下运行,不发生喘振。

3 氨吸收制冷和氨压缩制冷流程比较

3.1 氨吸收制冷

3.1.1 氨吸收制冷优点

(1)吸收制冷不需要动力蒸汽,可以节省资源,并且可以有效的回收低位热能[2];

(2)装置可以实现10%~100%负荷范围内无级调节,制冷能力高;

(3)装置的主要设备均为静设备,运转部件少,维修方便,噪音小。

3.1.2 氨吸收制冷缺点

(1)氨水成碱性,易腐蚀设备,所以必须在系统介质中加入防腐剂以抑制或减缓腐蚀的发生;

(2)工艺复杂,对操作水平要求较高;

(3)应用范围较小,只适合大型煤气化和液化企业[3]。

3.2 氨压缩制冷

3.2.1 氨压缩制冷优点

(1)易操作,工艺流程简单;

(2)故障率低。

3.2.2 氨压缩制冷缺点

(1)耗电量大,噪音大;

(2)运作部件多,维修成本高;

(3)制冷能力较小[3]。

4 结 语

从目前两种工艺的使用情况看,压缩制冷已被普遍采用,其稳定性好,技术成熟;氨吸收制冷工艺受热源限制,只适用于大型煤气化、液化生产企业,属于新工艺。从对多个采用氨吸收制冷的化工企业调研结果看,氨吸收制冷系统的稳定性不如氨压缩制冷,制冷效果常达不到理想状态。究其原因,一是操作水平低,二是设备有问题。但是,就目前各个企业的生产状况看,无论是设备的质量,还是仪表控制系统的调节都有较大改进,为氨吸收制冷系统的稳定运行提供了保证。采用氨吸收制冷工艺,既回收了余热,有节约电能,比氨压缩制冷工艺相比具有更好的经济效益。

摘要：介绍了氨吸收制冷工艺及氨压缩制冷工艺,并进行工艺比较,大型煤化工企业采用氨收制冷,相比压缩制冷具有操作弹性大、节能减排、维护成本低等优点,具有良好的经济效益。

关键词：氨吸收,压缩,制冷工艺

参考文献

[1]张浩,孙广伟.浅谈氨吸收制冷的工业价值[J].科技信息,2008(3):680.

[2]邵玉春.节能降耗的氨吸收工艺[J].大氮肥,2008,31(4):262-263.

[3]宁德才.浅析氨吸收制冷工艺与压缩制冷工艺的比较[J].民营科技,2008(11):27.

天然气轻烃制冷工艺 篇2

1 天然气轻烃制冷的意义

天然气初加工系统是集原油稳定, 天然气集、加、返、销与轻烃储运、销售为一体的系统工程。由于集输管网、工艺路线及设备等因素所限, 外输干气中与稳后原油中仍含有大量的轻烃。

国外在外输送油田的原油外之前, 基本上都会经过原油稳定装置, 而对于伴生气的油田基本上用深冷分离工艺及深加工技术来处理, 尽大可能的提高轻烃回收率, 降低产品的消耗量, 并尽力提升效益。国内目前一般采用深冷及浅冷装置合用的方式处理伴有生气的原油, 因此对制冷工艺进行挖潜、改造和优化运行非常有意义, 可以提高轻烃收率, 合理有效地回收能量, 创造一定的经济效益。

2 天然气处理制冷方法及装置

关于天然气处理装置制冷工艺, 根据原理可以分为两类:一类是利用制冷剂汽化时吸收汽化潜热的性质, 使之与天然气换热, 最后天然气获得低温。另一类是压缩气体, 然后通过换热取走温度升高的气体的热量, 让气体通过节流阀或膨胀剂降压。根据焦耳一汤姆逊效应气体温度降低, 然后用降压前的气体与此低温气体换热, 从而使降压后的气体达到液化温度。

2.1 冷凝分离法

提取出来的液烃, 根据要求, 在压力一定的条件下, 利用各个组份不同的冷凝温度, 在其降温过程中, 将较高沸点的烃类冷凝分离出来。此过程称之为冷凝分离法。根据提供冷量方式不同分成三大类方法:外加制冷循环法、直接膨胀制冷法、混合制冷法。

2.2 冷剂制冷

冷剂制冷工艺分单一冷剂制冷和混合冷剂制冷, 但是单一冷剂制冷却不能达到深冷所要求的制冷温度, 而混合冷剂制冷工艺虽能使其达到要求的温度, 不过操作过程中工艺复杂难控, 该工艺不可取。

2.3 膨胀机制冷

在膨胀机循环最简单的形式中, 循环制冷是由单一组份气流的压缩和膨胀做功完成。高压循环气在与回流冷循环气体的逆流换热中被冷却。在适当的温度下, 循环气体以等熵方式通过膨胀涡轮, 其温度降到比低于通过焦耳—汤姆逊节流阀膨胀达到的温度。产生的有用功通常通过升压压缩机回收, 升压压缩机是主循环压缩机的补充。

目前膨胀制冷循环主要采用以下3种形式:天然气直接膨胀制冷、氮膨胀制冷、氮气-甲烷混合膨胀制冷。

2.4 联合制冷

由于冷剂制冷投资较高且流程较复杂, 但是稳定性较好, 而膨胀机制冷投资相对较少, 流程比较简单, 但稳定性差, 所以目前常采用冷剂制冷和膨胀机制冷相结合的制冷工艺, 即膨胀 (单级) +辅助冷剂 (丙烷) 的联合制冷工艺。

3 制冷工艺

气体加工包括:从天然气内回收较重的、高热值组分, 把天然气燃烧热值控制在商品气要求的范围;把从气体中回收的重组分, 即天然气凝液 (natural gas liquid, N G L) 或称“轻烃或轻油”, 分馏成附加值高的产品, 增加油气田利润。

降低气体温度将导致NGL析出。压力恒定, 温度降低, 析出的凝液愈多。使气体获得低温需要制冷。由冷凝回收天然气凝液是工业上最常用的方法。

3.1 浅冷法

浅冷装置主要组成部分:天然气压缩和压缩机系统、乙二醇再生、氨压缩制冷等。塔、泵、压缩机、分离器、闪蒸罐等是主要常用设备, 全部的装置操作工艺流程相对较长, 过程中繁多的参数且而且关联着前后。目前应用广泛的浅冷工艺为氨制冷工艺、丙烷制冷工艺。

氨制冷目前作为苏里格气田试验的主要制冷方式。液氨在天然气冷却器中吸热蒸发变成氨气, 氨气进人氨分离器后, 经氨压缩机加压后进人冷凝器。高压高温的氨气冷凝为液氨进人辅助贮氨器, 再经贮氨器进人氨分离器, 然后进人天然气冷却器。

由于丙烷制冷与氨制冷相比, 两者工艺原理相似, 但丙烷制冷比氨制冷轻烃回收率搞0.3左右。大庆油田原来有6套采用氨制冷工艺的上下游独立的油田气浅冷装置, 现已改造完成4套为丙烷制冷工艺。

丙烷制冷工艺相对于氨制冷工艺, 工艺轻烃可达到比较高的收率, 无毒的可利于安全生产的丙烷选为制冷工质。且此工艺很适合于采用深冷工艺不太经济的天然气组分较贫的区块, 利用经济性较好丙烷制冷再合适不过。此外, 在已建浅冷装置下游不再进行处理时, 浅冷工艺也适合用丙烷制冷工艺, 达到提高经济效益的目的。

3.2 深冷法

在深冷型的轻烃回收工艺中, 深冷温度基本处于零下45℃以下, 个别甚至可低于零下100℃, 为了保证天然气水合物在低温下不出现冻堵现象, 脱水系统是关键所在。而因吸附法操作起来比较灵活, 脱水的适应性较好, 并且脱水之后的气体露点也比较低, 所以其在深冷轻烃回收工艺中经常使用。

其制冷系统通常用采用膨胀机制冷和添加冷剂辅助制冷。不过如原料气体进装置的压力较高 (一般大于5.0MPa) , 有供利用的充足的压力差时, 或成分较少的原料气, 且不需提供较多的制冷负荷时, 即可利用比较单一的膨胀机制冷工艺, 制冷的温度大概控制在-80~-110℃。

4 结论

(1) 油田气的轻烃回收工艺以压缩-低温制冷-凝液分离为最基本的工艺路线。因此, 制冷工艺成为轻烃回收的重要部分。

(2) 降低气体温度将导致NGL析出, 压力恒定, 温度越低, 析出的凝液愈多。使气体获得低温需要制冷。

(3) 冷凝法工艺流程包括:浅冷法和深冷法, 而浅冷工艺流程内的管线和设备不需要用特殊钢材, 凝液油单位体积或质量的生产成本较低, 因而在我国油气田获得广发应用。

参考文献

[1]冯叔初, 郭揆常等.油气集输与矿场加工[M].北京:中国石油大学出版社, 2006年[1]冯叔初, 郭揆常等.油气集输与矿场加工[M].北京:中国石油大学出版社, 2006年

[2]孙波.天然气处理装置制冷工艺加湿技术研究[D].大庆:大庆石油学院.2006:3-7[2]孙波.天然气处理装置制冷工艺加湿技术研究[D].大庆:大庆石油学院.2006:3-7

[3]王保庆.天然气液化工艺技术比较分析[J].天然气工业.2009, 29 (2) :111-146[3]王保庆.天然气液化工艺技术比较分析[J].天然气工业.2009, 29 (2) :111-146

[4]王晓明.氨制冷工艺在天然气处理中的应用[J].石油化工应用.2006, (2) :43-45[4]王晓明.氨制冷工艺在天然气处理中的应用[J].石油化工应用.2006, (2) :43-45

[5]王淑玲.大庆油田丙烷制冷装置[J].油气田地面工程.2005, 24 (3) :52-53[5]王淑玲.大庆油田丙烷制冷装置[J].油气田地面工程.2005, 24 (3) :52-53

混凝土拌和及制冷系统工艺设计 篇3

混凝土拌和及制冷系统设计依据如下:招标文件中技术条款的相关要求、系统布置位置地形条件、工程区气候条件、施工组织设计中编制的施工总进度计划、施工总体布局的方案及混凝土的入仓手段;同时满足招标文件提出的出机口温度要求。

2 混凝土拌和及制冷系统设计原则

为确保工程施工进度和工程质量,混凝土拌和及制冷系统应遵循生产工艺先进可靠、混凝土质量符合规范要求、混凝土生产能力满足工程需要的设计原则。

(1)可靠性原则:混凝土供应满足浇筑的需要,设计中的各生产环节均符合这一要求,可靠性是设计的第一原则。

(2)质量原则:采用先进的设备和工艺,确保混凝土的生产质量,使混凝土的各项技术指标符合设计要求。

(3)适用性原则:全部设计符合系统的基本格局,使其能充分适应总体方案的要求和总进度计划的要求。同时,系统设计应满足使用不同骨料的生产工艺要求。

(4)安全性原则:系统设计中体现了安全第一的思想,特别是对边坡支护、基础处理、大件吊装、安全监测、接地保护、防止雷击、自动控制与监视方法设计要高度重视。

(5)先进和成熟性原则:为提高混凝土拌和及制冷系统长期运行的稳定性和可靠性,应使用技术领先、质量可靠的先进设备和先进、成熟的工艺流程。

(6)环保和以人为本的原则:系统设计中要体现环保和以人为本的要求,边坡治理、除尘降噪、废水处理、工作条件、生态环境等在设计中均要得到充分的重视和体现。

(7)经济性原则:在上述原则得到落实的情况下,优化设备配置、优化工艺、降低工艺流程中的各种损耗,精心安排场地的使用,做到布置紧凑、合理,在保证混凝土产量、质量和安全生产的原则下,尽可能地节约建安成本和运行成本。

3 拌和系统工艺设计

3.1 拌和系统生产能力的确定

根据本工程施工总进度计划,确定混凝土高峰月浇筑强度,计算系统小时生产能力,见公式(1):

式(1)中,Qb为小时生产能力,m3/h;Kb为小时不均匀系数,可取1.5;Qm为混凝土的高峰月浇筑强度,m3。

根据上述计算结果,校核并满足工程最大块混凝土浇筑强度的要求,在此基础上进行设备选型。

3.2 拌和楼选型

3.2.1 原则

在选择拌和楼时,根据项目需要配备相应的附属设备和设施。拌制温控混凝土时,需要进行骨料仓的隔热保温,同时配备空气冷却器等骨料预冷设备。在拌制碾压混凝土时,根据项目需要有可能要添加石粉而为拌和楼设置一个石粉仓和相应的称量装置。拌制抗压耐磨混凝土时需要添加硅粉的,在拌和楼选型时应考虑硅粉、纤维的添加问题。拌和楼的各项配套设备必须和搅拌机相协调,以保证充分发挥搅拌机的作用,提高拌制质量和工作效率。

3.2.2 拌和楼选型和实例

国内生产的拌和楼经过多年的实践和发展,在国内水电站等建设项目中获得了良好的信誉,与国外生产的拌和楼对比,大大节省了成本。

某电站大坝工程混凝土拌和系统主要担负大坝常态混凝土和碾压混凝土的生产任务,常态混凝土和碾压混凝土的生产总量分别为101.217万m3和415.013万m3。浇筑高峰时段以生产12℃的碾压混凝土为主,要求设计的系统既能生产出机口温度为10℃的常态混凝土,又能生产出机口温度为12℃的碾压混凝土。常态预冷混凝土小时生产强度为510 m3/h。碾压预冷混凝土小时生产强度为660 m3/h。根据这一要求,混凝土系统的生产能力、搅拌楼配置见表1。

3.3 骨料储运系统

混凝土拌和系统的骨料储运系统设计均围绕拌和楼为龙头进行设计,目前常用的运输系统主要有皮带机运输、自卸汽车运输或两者相结合。骨料上料主要有廊道胶带机取料或装载机上料至骨料调节料仓等方式。只要确定好拌和楼的生产能力,骨料供应系统就有了主要的数据参数。

3.4 胶凝材料储运系统

胶凝材料储存量根据招标文件要求或工程区所在地的交通情况进行设计,一般情况下储量按高峰期5～7d的使用量进行设计。经计算,可以选择500～1 500 t等粉料罐合理搭配储存,胶凝材料由散装车运输经地磅称量后,采用风送进罐,再由罐底下单仓泵分别送至拌和楼上的水泥罐、掺和料罐或石粉罐。罐顶部设袋式收尘器,以防污染环境。

3.5 外加剂供应设计

在水电站的施工中,拌和楼根据各部位的特殊性,生产满足不同需要的混凝土,要求在混凝土拌制过程中加入外加剂,外加剂在配置中加入热水,以加速粉剂的溶解速度,同时配置搅拌器进行搅拌,使外加剂能够均匀融化,再通过化工流程泵向拌和楼进行输送。

3.6 风水电供应系统

混凝土拌和系统的风水电供应是保证正常生产的基础,只有合理地配置风水电系统设备,才能充分发挥混凝土拌和系统的功能。

3.6.1 供风系统

根据混凝土系统每小时的总供风量选择空压机的型号和台数。Qf=拌和楼的供风量+粉料卸料供风量+粉料上料供风量+其他。

根据各种供风量的参数可知:①拌和楼的供风量一般是8～12 m3/h;②每台1 500t粉料罐卸料供风量一般是4～6 m3/h;③每台1 500t粉料罐供料的供风量一般是25～35 m3/h。

3.6.2 供水系统

混凝土生产系统的供水主要是拌和楼、制冷系统的生产供水,在修建水池时,水池高程高于拌和楼水箱高度即可实现自流,避免浪费。

3.6.3 供电系统

供电系数的设计原则是具有先进性,选择的设备应便于安装、调试、运行和维护,采用成熟的、可靠的、标准化的元件,满足混凝土系统安全、可靠、连续运行的要求。在选型混凝土拌和及制冷系统的所有设备后,计算出总的用电负荷,进行设备的配电设计,合理建设配电室,避免供电线路的浪费。

4 混凝土制冷系统设计

根据国内外筑坝经验,防止大体积混凝土产生裂缝,保证混凝土质量的有效办法,就是进行坝体混凝土的温度控制。除了在混凝土浇筑过程中采取有效的保温措施外,选择技术先进、运行可靠、经济指标较好的预冷工艺是保证高温季节混凝土顺利施工的关键。

4.1 设计依据

(1)水文气象:由招标文件提供的工程区部位水文气象条件,取多年最高月平均气温发生的月份,温控计算时取该月份温度为计算值。

(2)招标文件要求的混凝土拌和机出机口温度,或者由招标文件提供的混凝土入仓温度、浇筑温度等综合考虑混凝土装、卸和转运等温度损失进行反算混凝土拌和机出机口温度。

(3)大体积混凝土或需要进行温控部位的混凝土配合比。

4.2 混凝土出机口温度控制

混凝土出机口温度可根据热平衡原理计算,见公式(2):

式(2)中,T0为混凝土出机口的计算温度,℃;Ti为组成混凝土第i类材料的平均进料温度,℃;Gi为每立方混凝土第i类材料的重量,kg;Ci为第i类材料的比热,kcal/(kg·℃);Gc为每立方米混凝土的加冰量,kg;η为冰的冷量利用率,以小数计;Q为每立方混凝土拌和时产生的机械热,kcal;80为冰的融化潜热,kcal/kg。

通过公式(2)计算出组成混凝土第i类材料的进料温度Ti,可推断采取加冷水拌和、加冰和对粗骨料实行风冷(一次、二次风冷骨料)综合制冷措施后,使混凝土出机口温度满足相应条款要求,从而满足了混凝土浇筑温度的要求。

4.3 制冷系统主要设备的选型

4.3.1 制冷系统规模计算

制冷系统的冷冻容量主要根据各个生产环节冷负荷、耗冷量及其运行空况确定,其标准制冷容量计算见公式(3):

Q0=K∑(Qi/Ki)(3)

式(3)中,Q0为制冷系统标准制冷容量,kcal/h;Qi为制冷水、制冰、制冷风及其他的冷负荷,kcal/h;Ki为空况换算系统;K为系统冷耗补偿系数,可取1.06～1.15。

4.3.2 选型原则

(1)严格按招标文件中的技术条款及混凝土生产系统总体设计规模、设备容量配置进行设备选型。

(2)为提高混凝土预冷系统长期运行的稳定性和可靠性,应使用技术领先、质量可靠的设备。

(3)预冷系统设备选型应便于快速安装与拆除。

4.3.3 压缩机的选择

由于螺杆制冷压缩机具有体积小、重量轻、运转稳、易损件少、效率高、单击压比大等优点,在压缩机行业中得到迅速发展及应用,因此压缩机可首选螺杆式压缩机。通过计算制冷量和制冷富裕量,可以选择出符合要求的压缩机。

4.3.4 冷凝器的选择

冷凝器是将压缩机排出的高温高压制冷剂蒸汽的热量传给冷却介质并使之凝结成液体的热交换设备,其工作过程如下:来自压缩机的制冷剂蒸汽进入冷凝器后先被冷却成饱和蒸汽,然后被冷凝成饱和液体。冷凝器的选择应与压缩机配套。

4.3.5 蒸发器的选择

蒸发器也是一种换热设备,与冷凝器不同的是,蒸发器是吸热设备。在蒸发器的运行过程中,由于低压液体制冷剂气化,从需要冷却的物体或空间吸热,从而使被冷却的物体或空间的温度降低,达到制冷的目的,因此蒸发器是制冷装置中产生和输出冷量的设备。蒸发器可根据其传热面积来选择合适的机型。

5 结语

混凝土拌和及制冷系统在水电站建设、尤其是大中型水电站建设过程中是必不可少的主要临建项目之一,混凝土拌和及制冷系统中的主要设施包括拌和楼、骨料储运设施、胶凝材料储运设施、制冷系统设施、外加剂车间等其他辅助车间。这些设施如何有机地组织起来,充分发挥它们各自的功能,保障混凝土生产系统协调一致地工作,充分发挥混凝土生产系统的生产能力,保证混凝土生产顺利进行,是设计的关键。实践证明,新技术、新工艺的应用对保证混凝土的拌和质量、提高混凝土的技术经济性能起着重要作用。

摘要：混凝土拌和及制冷系统工艺设计的原则以施工组织设计及技术备款作为总体设计的指导性方案,依据工程施工进度和混凝土施工强度为基础,使其满足混凝土质量和浇筑高峰期生产能力的要求。系统的设计包括生产能力的确定、设备选型、系统工艺布置和系统预冷方案的选定等,最终确定混凝土拌和及制冷系统的主要技术指标。

关键词：混凝土拌和系统,制冷系统,工艺设计

参考文献

制冷工艺论文 篇4

从油气田中采出的原料天然气一般含有二氧化碳、硫化氢、饱和水等成分, 对天然气的烃露点、水露点、毒性等产生影响, 需要通过脱硫脱碳、轻烃回收等处理方式, 才能净化天然气, 投入使用中。低温分离就是利用天然气中组成成分的挥发程度不同, 将天然气冷却处理, 将一部分烃类分离。目前低温分离脱烃技术日益成熟, 已在我国广泛应用。其具体工艺可分为三种形式:

(1) 节流膨胀。属于不对外做功的“绝热膨胀”, 通过气田自身压力工作;

(2) 等熵膨胀。属于对外做功的“绝热膨胀”, 通过气田自身压力工作;

(3) 外部制冷。如氨气制冷、丙烷制冷等, 不需要利用气田的自身压力。

2 工艺的优化模型分析

在轻烃回收过程中, 一般关键组成为C3或者C3+。因此, 本文所研究的参数优化模型中, 将目标确定在装置的总能耗以及C3+的组成回收量比值降低, 以此降低轻烃回收成本。其中优化变量是膨胀机的增压机端出口压力、蒸发器的出口温度等, 经实践证明, 这两个变量都可以在生产控制中应用。该模型的约束条件主要包括限制设备参数和轻烃中的含量。设备的操作参数主要包括压缩机的出口压力≤5.0Mpa, 膨胀机的出口压力≥0.15M p a, 主要由装置中的外输干气压力而决定。目前, 我国尚未提出具体的天然气冷凝中获得轻烃的含量标准, 也没有具体文献做过相关论述。一般情况下, 组成部分的含量主要以装置经济性、安全性为出发点来确定。本文通过模拟流程, 分别获得重烃、轻烃两种不同的原料气, 其中轻烃中所含的成分含量与回收单位内的C3+能耗关系如图1所示:

由图1所示, 其曲线是具备极小值的凹曲线, 当超过最低点, C2-�将被冷凝, 同时提高单位能耗量;在表现重原料的图中, 当C2-�成分约在16.15%-25.17%时, 单位内的C3+能耗值比较低, 同时曲线相对平缓。因此, 为了实现工艺参数的优化, 应该将重原料中的C2-�含量控制在16.15%-25.17%范围内;将轻原料中的C2-�含量控制在约为27.0%。

3 膨胀制冷轻烃回收工艺的参数优化

3.1 低温分离器的操作压力

在低温分离器中, 液烃的冷能量与操作温度、低温分离器的操作压力等密切相关, 针对不同原料气的组成, 当操作温度固定不变时, 在压力低区操作时, 提高冷凝的压力, 此时液相丙烷流率迅速减缓;当操作压力固定不变时, 在-50℃~-70℃的温度范围内, 丙烷流率的增长量随着温度的变化而变化。

针对低温分离器的出口液相中所含C2-�, 随着操作压力以及操作温度的变化而有所不同, 但是这种变化趋势与C3+的变化规律有区别。其中, C2-�的组成冷凝增长率在低压区的变化相对较慢, 随着高压区而明显增长。在高温区内, C2-�的冷凝速度加快, 且成分加多, 此时需要脱乙烷塔的重沸器提供更多热量, 才能从塔顶脱出, 给脱乙烷塔重沸器的带来更多能耗压力。可见, 在低温分离器的操作压力中, 并不是越高越高, 温度也并非越低越好, 而是针对实际情况。假如原料压力值是3.6Mpa、干气外输压力是6.1Mpa, 同时考虑到原料气的经冷箱损失压力, 可将低温分离器的操作压力控制在3.57Mpa。

3.2 低温分离器的操作温度

图2所示为3.57Mpa压力值下, 操作温度和液烃冷凝率之间的关系, 随着操作温度的下降, 各组分的液相流率随之加大。当温度处于-35℃~-54℃范围内, C3+的分流率加大;当温度降下后C3+的增长速度变慢;当温度处于-55℃之下时, C2-�组成的冷凝曲线形成了拐点, 增加C2-�的冷凝率。因此, 可将操作的最佳条件设置在-55℃、3.57Mpa。

3.3 膨胀机的出口压力

3.3.1 膨胀比和膨胀机出口温度

在膨胀制冷轻烃回收工艺中, 装置的冷量全部通过膨胀机获得, 膨胀比越大, 膨胀机的出口压力越低, 给装置提供足够的冷量, 且C3+的回收效率高, 但是装置能耗也相对较高;反之, 膨胀比越小, 膨胀机的出口压力越大, C3+的回收效率低, 干气增压的能耗相对较低。针对不同工况的原料气状况, 应该优化膨胀比和低温分离的温度指数, 同时提高C3+的回收效率, 又可降低装置能耗。

3.3.2 膨胀机的出口压力和液烃产量

据相关实验数据表明:如果膨胀制冷装置的入口压力控制在3.57M p a, 此时膨胀机的出口压力约1.4Mpa, 产品的效率与产量较高, 且压缩机的功耗有所降低, 处于最优操作点。

4 结论

(1) 当低温分离器中的操作温度约-58℃, 且操作压力是3.57Mpa, 天然气中的C3+成分大量冷凝, 此时的冷凝量相对较少, 降低了脱乙烷塔的重沸器中的热源蒸汽消耗;

(2) 该模型中的脱乙烷塔中液烃的进料温度在25℃时, 装置中的物流发生充分换热, 也可降低脱乙烷塔的重沸器中的热源蒸汽消耗;

(3) 如果膨胀比控制在2-3范围内, 膨胀机的效率越高。经计算可知, 膨胀机的出口压力1.45Mpa, 此时脱丁烷塔的操作压力也是1.45Mpa, 回流比为1。此时, 该装置中可以产生的液化气为141.9t/d, 轻油量为41.8t/d, 且装置的能耗较低, 经济效益显著。

摘要：在油气田的勘探开发过程中, 产生很多伴生气或凝析气, 利用轻烃回收工艺, 可充分利用这部分资源。本文将对有关膨胀制冷轻烃回收工艺相关问题进行分析与阐述, 以提高气体回收效率, 降低装置损耗, 实现经济效益与社会效益。

关键词：轻烃回收,膨胀制冷,工艺,参数

参考文献

[1]金丽梅、董群、马成华、王德辉.天然气轻烃回收装置工艺优化[J].化学工程师.2006 (7) .[1]金丽梅、董群、马成华、王德辉.天然气轻烃回收装置工艺优化[J].化学工程师.2006 (7) .

汽车空调制冷剂加注工艺的研究 篇5

规范汽车空调制冷剂加注工艺过程, 具有以下优点: (1) 空调维修新技术、新工艺 (具有先进性) 。 (2) 具有节约能源、减少排放、保护环境的优点 (具有代表性) 。 (3) 随着汽车数量越来越多, 汽车空调的维修量逐渐增大 (具有普遍性) 。本工艺完全符合中华人民共和国交通行业标准, 主要研究汽车空调制冷剂加注的整个过程。正确合理的选用与使用检修设备, 最大限度的减少制冷剂的泄漏, 减少浪费和对大气的污染, 同时规范化的操作, 达到保护操作人员人身安全的目的。

2 汽车空调制冷剂加注工艺研究

传统维修汽车空调, 有的直接用简单设备将制冷剂加注到系统中去, 只看制冷了没有就结束了, 导致返修率很高;有的加注量过高或过低, 导致油耗过高;有的不添加冷冻机油导致空调压缩机过早磨损。集以上原因, 回收制冷剂, 必须具备如图2-a检漏设备、如图2-b制冷剂加注机等设备。考虑到操作人员有可能与制冷剂接触, 则必须戴好橡胶手套及防护眼镜进行操作。

根据中华人民共和国交通行业标准, 及现有的设备, 编制合理的如图2-c汽车空调制冷剂加注工艺流程。

2.1 加注作业的准备

设备的准备, 组装荧光检漏仪, 检查荧光剂有无杂质, 有杂质则不能使用。荧光剂颗粒较小, 接触皮肤后应马上用清洗剂清洗干净, 不然会损坏操作者的健康。检查加注设备中的制冷剂储量, 查阅车辆的维修手册, 知道需要加注

2-c汽车空调制冷剂加注工艺流程

量。如采用压差加注, 储量一定要大于制冷系统的加注量的3倍以上。制冷剂储量过少, 将无法完成加注工作。检查冷冻机油的型号, 选择与型号一致的冷冻机油。

2.2 检漏

检漏的方法:外观检漏、皂泡检漏、真空检漏、荧光检漏、电子检漏仪检漏等。

外观检漏, 制冷系统只要有泄漏, 制冷剂将带着冷冻机油一起逸出, 制冷剂蒸发, 冷冻机油则留在泄漏口附近被发现, 这种方法简单, 但是泄漏量很少时或无法看见的部位就比较难发现。

皂泡检漏, 向系统充入氮气使压力达10-20kg/cm2 (或制冷剂使压力达100~200k Pa) , 再在系统各部位涂上肥皂水, 冒泡处即为渗漏点。这种方法与上一种方法类似有局限性。

真空检漏, 启动真空泵, 并观察低压表上的真空部分, 直到将压力抽真空至-80~-100k Pa左右。然后关闭歧管压力表上的手动高低压阀, 观察真空表压力是否回升。如回升则表示空调系统泄漏。这种方法只能判断有无泄漏, 不能判断泄漏点。

电子检漏仪检漏, 在制冷系统中充入0.35MPa~0.5 MPa压力制冷剂, 如图2.2-a电子检漏, 用电子检漏仪的探头在各系统部位检漏, 应反复检查2~3次。在检测时, 探头不能与检测部位接触, 避免仪器损坏。探头遇到大量制冷剂后应及时吹干, 避免仪器过早损坏。这种方法能检测出微小的制冷剂泄漏, 但是在刚检修过的制冷系统表面有部分制冷剂残留物, 这将会引起误判。在检测前应将被测表面吹干净。

荧光检漏, 在没有压力的制冷系统中, 如图2.2-b荧光剂加注, 加注一定比例的荧光剂。注意系统中有压力绝对不能加注荧光剂, 不然会有危险。加注完荧光剂后, 在系统中加入制冷剂, 用清洗剂把加注口清洗干净。起动发动机, 打开空调系统, 空调压缩机运转10min以上, 使荧光剂与制冷剂充分循环。戴上滤光镜, 用射灯照射需要检查的部件及管路。若发现有黄绿色的痕迹 (荧光剂渗出) , 此处有漏点。蒸发器表面无法照到看见的地方, 可用干净的容器将空调蒸发器表面流出的水收集起来, 戴上滤光镜, 用射灯照射收集的水, 如有荧光剂成分, 则表明蒸发器表面有泄漏。这种方法最大的优点非常直观, 能检测出几天甚至几星期漏完的微小渗漏。

检漏方法很多, 但是应合理应用, 才能充分发挥作用。当空调系统还没有检修时, 可以采用外观检漏;当系统在抽完真空时, 可以将设备上的高低压阀关闭, 进行真空检漏, 检查系统有没

2.6-b空调送风温度与周围环境温度有漏;当加注了制冷剂后, 比较方便检测的地方, 可以用皂泡检测, 一些空间比较小, 难检测的地方, 可以用电子检漏;当系统出现微小渗漏, 或怀疑是蒸发器, 其它方法无法应用时, 可以采用荧光检漏。

检漏时, 应重点检查以下部位: (1) 制冷装置的主要连接部位, 如管接头及喇叭口、连接件、三通阀、压缩机轴封、软管表面、维修阀及充注口等; (2) 拆装或维修过的部件的连接部位; (3) 压缩机的轴封、密封件和维修阀; (4) 冷凝器和蒸发器被划伤的部位; (5) 软管易摩擦的部位; (6) 有油迹处。

如果系统出现渗漏, 应进行维修作业。

2.3 视情清洗

清洗条件:制冷系统内的制冷剂与车型规定的制冷剂不符或制冷剂掺杂较多杂质的情形, 在加注制冷剂前, 应对制冷装置内部进行清洗。

清洗方式: (1) 零部件拆卸, 用专用清洗剂清洗。 (2) 用制冷剂清洗 (不建议使用) 。 (3) 用专用空调系统清洗机清洗。

2.4 补充冷冻机油

在以下情况下应补充冷冻机油: (1) 对制冷装置的制冷剂进行了回收; (2) 更换压缩机、冷凝器、蒸发器、储液干燥器等配件; (3) 制冷装置冷冻机油不足。

补充冷冻机油前, 如图2.4加注冷冻机油。将制冷系统抽真空, 系统中形成负压。将需要补充的冷冻机油倒入干净的容器中。所选的冷冻机油与系统中的型号应一致;冷冻机油应是无色透明无杂质的液体, 如果颜色发黄, 说明已变质不能使用;冷冻机油不能长时间暴露在空气中, 时间越长冷冻机油吸附的水分越多。

设备与制冷系统连接, 如利用压差加注, 则只需连接高压加注口。冷冻机油从高压加注口进入, 可以防止液态冷冻机油从低压加注口流入压缩机, 使压缩机产生液击事故。

补充冷冻机油时, 仔细观察冷冻机油的加注量, 不能加注过多的冷冻机油。制冷系统有过多的冷冻机油将导致制冷效果差。

补充冷冻机油后, 为防止污染原有的冷冻机油, 将没有加完的冷冻机油收集在另外的容器中, 不允许倒回原来的容器中。

2.5 抽真空

抽真空前, 检查压力表示值, 制冷装置中的压力应低于70 k Pa, 如超过该压力, 应重新进行回收操作, 直到压力达到要求。

抽真空时, 如果刚加入冷冻机油, 冷冻机油在高压加注口附近很多, 因此先缓慢的打开低压阀, 防止开启速度过快, 造成制冷系统中的冷冻机油被抽出, 抽了几分钟后, 再缓慢打开高压阀。如图2.5抽真空压力表上显示。抽真空至系统真空度低于-90k Pa, 如果真空度达不到规定值, 可能是系统漏或者是设备真空泵损坏。

在达到要求的真空度时, 应继续抽真空操作, 持续时间应不少于15min, 以充分排除制冷装置中的水分。水分会吸附在冷冻机油及干燥剂中, 在长时间的负压下, 水分才能被蒸发出来。如果在潮湿的气候条件下, 应适当延长抽真空的时间。抽的时间越长, 抽的越彻底。

抽完真空时, 将设备上的高低压阀完全关闭后, 才能关闭真空泵。如果将真空泵先关, 有可能真空泵单项阀关闭不严, 导致空气重新进入制冷系统。

2.6 加注制冷剂

加注前, 确认设备制冷剂的储量, 不够应添足加注量的3倍, 将制冷剂的储量记录下来。将设备设置标准的加注量。采用压差加注只需安装高压管, 采用如图2.6高压加注法。如果将液态制冷剂从低压加注口进入, 液态制冷剂有可能流入压缩机, 压缩机将会发生液击事故。

加注时, 发动机不能启动, 关闭空调。如果启动发动机, 开了空调, 压缩机运行后, 制冷系统压力就会大于储液罐内的压力, 导致无法继续进行加注。如过高的压力进入仪器低压表或倒流进入储液罐, 将造成严重的安全事故。

加注后, 高压阀与加注口之间有较高的压力, 注意不要直接取下高压加注口上的高压阀, 只需关闭高压加注口上的高压阀, 然后设备设置回收, 将高压管路中的制冷剂回收到储液罐中。最后取下高压阀, 这样压差较少比较安全, 同时可防止加注口上的阀芯因压差较大, 把密封圈移位, 导致阀芯不密封。先用清洗剂将加注口周围洗净, 最后用检漏仪检测加注口处 (芯阀) 有无泄漏。检查设备的制冷剂储量。

实际加注量=加注前的储量-加注后的储量

设置设备的加注量与实际加注量如有差异, 实际加注量少了, 应重新加注补足。

2.6 检验

检验是判断加注有没有成功。应按汽车制造厂商的要求进行空调出风口温度检测:

(1) 将车辆停放在阴凉处, 用干湿球温度计测量并记录环境温度和相对湿度; (2) 打开全部车门 (根据汽车制造厂商的要求) ; (3) 打开发动机盖, 连接压力表组到制冷装置; (4) 打开所有空调出风口, 调节到全开; (5) 设置空调控制器:外循环位置;强冷;A/C开;风机转速最高 (HI) ;若是自动空调应设为手动并将温度设定为最低值。 (6) 将数字温度计探头放置在空调出风口内50毫米处; (7) 启动发动机, 将发动机转速控制在 (1500~2000) r/min, 使压力表指针稳定; (8) 待数字温度计显示数值趋于稳定后, 读取压力表组和数字温度计的显示值, 将所测得的高、低侧压力、环境温度、相对湿度、空调出风温度与汽车制造商提供的空调性能参数与图表如图2.6-a吸气压力与周围环境温度上的参数如图2.6-b空调送风温度与周围环境温度上的比较, 如压力表、数字温度计显示的高、低侧压力和空调出风温度不在规定的范围内, 需要进一步诊断、检修制冷装置。

3 注意事项

3.1 操作人员在作业时, 必须戴好橡胶防护手套及防护眼镜。

3.2 汽车维修企业对不能进行净化再利用的废制冷剂应妥善回收存放, 并集中由专门机构进行无害化处理。

3.3 使用设备时, 应注意正确使用方法。

3.4 起动发动机前检查油管、水管有无泄漏, 机油、冷却液是否符合要求。

3.5 打开车门后, 必须将窗玻璃摇下, 使用完后, 将窗玻璃关好。

3.6 制冷剂贮罐应竖直向上放置, 不得倾斜或倒置。

3.7 制冷剂贮罐应分类分区贮存, 标识明显清晰, 存放场地应保持阴凉、干燥、通风。

3.8 制冷剂贮罐的存放温度不应超过50℃。

4 总结

对汽车空调制冷剂加注工艺研究, 应用到教学实践中得到较好的效果。首先提高了学生的真实感, 大大提高了学生的学习兴趣和动手能力。并且能进行大班教学, 从而降低了教学成本。最重要的是实现了汽车维修实习教学与维修企业无逢接轨。以后我们将以这为基础, 继续研究汽车空调维修工艺, 充分发挥工艺化教学的作用

参考文献

[1]《汽车维修业汽车空调制冷剂回收-净化-加注工艺规范》[M].中华人民共和国交通行业标准, 2010.

[2]鲁值雄.《汽车空调故障诊断》[M].江苏科学技术出版社, 2001.

制冷工艺论文 篇6

沈阳中汇广场一期 (建筑面积29万平方米, 高142米, 地上42层, 地下3层, 是集住宅、公寓、酒店、办公楼及商场的城市综合体, 机电系统为方案招标) 的空调系统之商场部分共4台制冷主机, 主要供地下三层的车库、仓库、商场及裙楼1~4层商场部分, 设置在地下三层制冷机房内;空调系统之办公楼部分共3台制冷主机, 主要供42层的办公楼, 设置在19层设备夹层内, 上下层办公区。现对单台制冷主机隔振深化设计及施工工艺进行阐述, 以便后续类似项目实施参考。

一、制冷主机主要参数摘要 (见表1)

二、制冷主机隔振措施分析及选择

1. 主要噪声源

(1) 制冷机房主要噪声源有制冷主机、水泵等设备运转及设备振动产生的机械噪声。

(2) 冷水在管道内流动产生水流声及水管振动产生的噪声。

2. 具有振动的设备均应设置减震设施, 同时与其连接的管道应设置隔振软接。

减震器的类型选择:根据减震器的自振频率f0选择不同类型的减震器。

n:设备的转速 (r/min) ;f:设备的扰动频率 (Hz) ;T:设备的振动传递比。

当f0<5Hz采用弹簧减震器即设备转速较低;当5Hz≤f0<12Hz采用橡胶剪切型减震器;当f0≥12Hz宜采用橡胶减震垫即设备转速较高。实际施工中将按下面表格选用不同减震措施:不同场所、不同类型减震器对应的设备转速rpm (见表2) 。

3. 隔振措施的分析及选择

三、阻尼弹簧减震器选型计算

1. 原始数据

根据制冷主机隔振措施的分析与选择, 对于办公楼十九层设备夹层之19XRV600型号制冷主机采用阻尼弹簧减震器, 制冷主机设置在混泥土隔振台上, 混凝土隔振台总重量为1285kg;则制冷主机和隔振台总重量为15600kg。制冷机组工作转速900转/分, 机座底面四脚联接孔尺寸距机组重心位置如图所示 (1#、2#、5#、6#为机座螺栓孔) 。

2. 减震器选择

根据制冷主机混凝土隔振台, 确定减震器只数为6只;每只减震器承受实际荷载P=15.6/6=2.6 (k N) ;干扰频率f=900/60=15 (H z) ;Z D-240及Z D-320减震器均满足承载能力要求, 考虑到机组干扰力较小, 故选择外型尺寸较小的ZD-240型减震器。

3. 技术参数计算及复核 (1) 静变形核算

为使减震器布置对称, 减震器距机组重心距离满足下式:

∑Ai=0, ∑Bi=0;Ai、Bi为各减震器纵向和横向距机组重心之距离, i为各减震器编号。根据上式及各减震器相对重心的位置:

曲线图上可查出固有频率f0=2.83Hz, 静变形δ=32mm; (2) 隔振效率计算:

式中:T—隔振率。

η—隔振传递率, 表示通过隔振元件传递的力与传来的总干扰力的比值;

f—振源的振动频率 (H z) , f=n/6 0;经过计算f=900/60=15Hz;

f0—弹性减震支座的固有频率, Hz;其计算公式为:

式中δ为压缩变形量。隔振系统固有频率, 根据实际荷载2.6k N在Z D-240减震器曲线图上可查出固有频率f0=2.83Hz, 静变形δ=32mm;

D—为阻尼比, D=0.06;

结果:经过计算频率比f/f0=5.30, T=96%, 即所选ZD240型阻尼弹簧减震器满足制冷主机隔振要求。

四、施工工艺

由于阻尼弹簧减震器安装施工工艺相对简单, 作业面相对独立, 即施工质量和施工安全较容易保证, 为此不进行详细阐述。

1. 施工工艺流程

2. 细部安装节点

3. 施工注意事项

施工时需要做好质量安全及文明施工交底。

对于制冷主机混凝土基础验收时一定要注意预埋件验收、水平都验收、混泥土标号验收, 同时混泥土基础需要完成二次抹灰。

阻尼弹簧减震器的地板安装一定要牢固, 并且需要找平在同一个水平度上, 便于受力均衡。

阻尼弹簧减震器安装完成后, 混凝土隔振台安装时需要先设置限位预压装置, 以防止安装时使个别阻尼弹簧减震器受损。

混凝土隔振台及阻尼弹簧减震器安装完成后需要进行预压试验。

制冷主机安装完成后需要进行阻尼弹簧减震器校正, 具体参考厂家技术样本。

结论

对于城市综合体之制冷主机隔振措施深化设计在各建筑施工企业技术人员及深化设计人员因专业原因涉及较少, 为此很多技术人员不知道如何进行隔振效率计算。通过对沈阳中汇广场一期项目制冷主机隔振措施深化设计计算和施工工艺的总结, 希望能给各建筑施工企业技术人员及深化设计人员提供一些帮助和借鉴。

参考文献

[1]马大猷主编的《噪声与震动控制工程手册》 (机械工程出版社, 2002年) .

[2]《声屏障声学设计和测量规范》 (HJ/T90-2004) .

[3]《上海青浦环新减震器厂样本》.

制冷工艺论文 篇7

关键词：SMR,液化工艺,分析

天然气液化后体积仅为气态时体积的六百分之一,可有效解决气体不方便运输的问题,为实现天然气的跨国贸易和回收偏、散、小的天然气资源提供条件。天然气液化过程中消耗大量的能量,提高制冷循环的效率,降低装置能耗,对于天然气液化工业具有重要的意义。混合制冷循环是目前效率最高的天然气液化流程,但由于我国开展这方面的研究较晚,在技术和国外有很大差距,缺少混合制冷剂流程的优化设计和实际操作的经验。本文在对哈纳斯液化天然气有限公司采用的单级混合制冷剂循环工艺进行热力学分析的基础上对流程进行分析,计算流程中各设备的损失,分析产生损失的原因,指出降低损失的方法。

1 流程

工厂采用单混合制冷剂(SMR)液化工艺对经过干燥和处理的天然气进行液化。液化部分采用铝制绕管式主低温换热器(MCHE),使制冷剂在MCHE中循环的电驱动两级离心压缩机,移去压缩机热量的空冷器以及为压缩机提供吸入缓冲和为制冷剂混合物在合适的阶段提供气液分离的必要容器。选择的制冷剂组份的冷却和加热曲线与天然气约严密匹配,利用MCHE中的最大表面积以降低生成每吨LNG的能耗。为了吻合焓曲线图以及减少天然气与制冷剂之间的温差,本工艺采用两个级别的混合制冷剂(MR)涵盖整个温度范围。天然气侧的压力已最优化以减少设备尺寸和提高制冷效率。如图1。

2 液化流程设备的分析模型[1,2]

天然气液化装置中涉及到的设备很多,在图1所示的流程中,包括的设备有多相流换热器,压缩机、空气冷却器、气液分离器、混合器和节流阀。本节对这些流程设备列出了平衡方程,以此确定流程中各设备的损失。忽略工质的动、位能,稳流工质的焓可表示为:

2.1 压缩机损失

压缩机平衡方程为:

其中:E1、E2分别为单位工质压缩前、后的值,Wc为压缩机功耗,根据公式(1)所示的稳流工质焓的表达式,压缩机损失可表示为:

2.2 节流阀损失

节流阀平衡方程式为:

其中:E1、E2分别为单位工质节流前、后的值,由于绝热节流焓值不变,故H1=H2,考虑稳流工质的焓表达式,则节流阀的损失可表示为:

2.3 物流混合损失

物流混合的平衡方程为:

其中:E1、E2分别为混合前两股物流的值,E3为混合后物流的值,则物流混合的损失可表示为:

2.4 多相流换热器损失

多相流换热器的平衡方程式为:

其中:Ei、E0分别为流入和流出多相流换热器物流的值,多相流换热器的损失可表示为:

2.5 空气冷却器的损失

空气冷却器的损失方程为:

其中Q为换热量。

3损失的计算与分析

3.1 已知条件

表1和表2中所列混合制冷剂的摩尔分率、天然气温度、高低压制冷剂温度均为第一个换热器热端面处的值。压缩机的等熵效率为0.78;制冷剂流量一级40 188 m3/h,二级流量7 870 m3/h;LNG的生产量为44.13 t/h。

3.2 热力计算结果[1,3,4]

分析计算是以流程的热力计算为基础的。根据表1和表2中的参数进行了计算,压缩机功耗13.72 MW、制剂冷提供的冷量10.68 MW、天然气消耗的冷量9.58 MW;制冷循环的效率为35.2%、制冷效率为69.8%。

4 结论

损失主要发生在制冷剂压缩机、空气冷却器和换热器中,其中空气冷却器内的损失最大。在冷却器中,温度较高的制冷剂和空气进行换热,空气的温度升高很小,热量是无法回收利用的,而制冷系统本身不需要低温位的热源,所以空冷过程的损是不能减小的;为了实现天然气和制冷剂之间的换热,必须有一定的换热温差,但是换热温差引起不可逆损失,通过进一步优化制冷剂组成和运行压力,使换热器内的换热温差更加均匀,减小换热器内的损[3,4,5]。

5 降低损失的改进措施