冷凝系统

冷凝系统（共9篇）

冷凝系统 篇1

引言

据统计和推算,我国现有2万座冷库,全国的公用型冷库共计2637.09万t,折合7127.27万m3,但人均冷库量0.056m3与美国人均库容量0.365m3和日本人均库容量0.233m3的差距仍十分明显,冷链发展仍处在较低水平,且地域发展不平衡。随着新的制冷及节能技术、新设备的广泛应用,冷库地理位置优化以及大容量冷库需求旺盛,未来我国冷链物流基础设施建设将以智能型、信息化、标准化、节能环保、现代化,以及自动化、立体式冷库为发展趋势。

在新型城镇化推动下,冷链食品迎来10a以上的黄金增长期。目前,我国城镇化和人均收入已经达到发达国家冷链食品爆发的条件。在新型城镇化和食品消费升级的双向拉动下,预计2012~2025年冷链食品需求将从2.0亿t增长到4.5亿t,年复合增速18.8%,其中2012~2015年增速30.8%,2015~2025年增速15.4%。

从冷库的发展趋势来看,急速增长的冷库容量,必然需要消耗大量的能源,如何提高冷库的制冷效率,实现冷库的高效运行,在未来冷库的发展过程中应受到足够的重视。长期以来,冷库为人们提供了冷冻和冷藏物质的储藏环境,消耗电能的同时又产生了无谓的排放。冷库在工作过程中产生的大量的冷凝热大多排放到大气中,未加以有效利用,白白浪费掉。同时,冷冻或冷藏品在销售给用户之前,需要解冻,解冻的过程需要消耗电能或其他能源;另外,冷库办公驻地在冬季需要采暖,采暖额外需要消耗能源。可见,冷库一方面存在有大量的低品位热能浪费掉;另一方面,冷库在运行过程中的其他环节又需要这样的热能。针对冷库的运行现状及现有技术,文中研究了冷库冷凝热回收系统。

1 冷库冷凝热回收机理

1.1 冷库制冷原理

所谓的冷库制冷就是用人工制造低温的方法和手段,使冷藏库达到并保持所需的比环境温度低的低温。其实质就是通过消耗外部机械功或其他能量为代价把低温对象的热量转移到温度较高的环境中去。

冷库制冷通常采用蒸气压缩式制冷原理。用湿蒸气完成压缩制冷循环的系统简图和循环的T-S图如图1和图2所示。

蒸汽压缩制冷装置由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀组成。由冷凝器出来的制冷剂的饱和液体(状态1),被引向节流阀减压。由于在两相共存区域内,节流系数总是大于0,故节流后制冷剂温度降低,熵增而焓不变。节流过程在T-S图上示意地用虚线1~2表示。由于节流阀出来的低干度湿蒸气被引入到制冷室内的蒸发器,定压吸热(也就是定温吸热)而汽化,其干度增加,如图2中2~3过程。节流后的压力应这样来选择,即使它对应的饱和温度略低于制冷室温度。利用节流阀开度的变化,能方便地改变节流后制冷剂的压力和温度,以实现制冷室温度的连续调节。高干度的湿蒸气从蒸发器出来,引入到压缩机进行绝热压缩升压,制冷剂蒸气的干度增大,温度升高,如图2中的3~4过程。经压缩后的制冷剂蒸气引入到冷凝器中,冷却放热而凝结成饱和液体,如图2中4~1过程,从而完成闭合循环。

1.2 冷库冷凝热回收机理

以制冷剂气化而吸热为工作原理的制冷机,分为压缩式、吸收式两种。一般能够进行冷凝热回收的冷库多为以压缩式方式工作的冷库。

冷库冷凝热的回收机理就是:当冷却系统运转时,由压缩机开始工作,对蒸发管产生抽吸降压作用,这时液态的制冷剂便进入蒸发管中,在蒸发管内变成气体而吸收大量的热。气化了的制冷剂再经压缩机的压缩,使气体成为高温高压状态。该状态的气体需要通过冷凝器把热量转移到环境中,才能实现再循环。经过压缩机出来的气体温度达到100℃左右,该状态下的热量一般经过冷却器白白地排入环境中,造成无谓的浪费。冷库冷凝热回收机理就是通过合理技术把这一部分热量回收加以利用,即实现了制冷循环的顺利进行,又达到了余热回收的目的。经过余热回收后,压缩机排出的气体被冷却重新变成了液态,再次进入蒸发管,如此不断循环,即实现冷却系统的正常工作,又实现了冷库冷凝热的回收。

2 冷库冷凝热回收系统及工作原理

2.1 冷库冷凝热回收系统的组成

冷库冷凝热回收系统如图3所示。冷库冷凝热回收系统由压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器等依次首尾相接的循环回路组成,还包括冷凝热回收换热器、热水储罐,压缩机和冷凝器之间通过2个三通阀并联出一管道,该管道接通在冷凝热回收换热器开设的进气口和出气口上,冷凝热回收换热器上设置有进水口和出水口,冷凝热回收换热器的进水口通过热水循环泵连接在空气解冻室或采暖单元中设置的强制对流散热器上,冷凝热回收换热器的出水口通过热水储罐也连接在强制对流散热器上,即冷凝热回收换热器、热水储罐、强制对流散热器、热水循环泵依次首尾连接成循环回路。

注:1-压缩机;2-冷凝器;3-膨胀阀;4-蒸发器;5-冷却塔;6-集水池;7-冷却水变频泵;8-截止阀;9-截止阀;10-冷却水进口温度计;11-三通阀;12-三通阀;13-冷凝热回收换热器;14-热水储罐温度计;15-热水储罐补水阀;16-热水循环泵;17-热水储罐;18-热水储罐液位计;19-截止阀;20-强制对流散热器;21-空气解冻室或采暖单元;22-PLC控制器;23-PLC控制器。

2.2 冷库冷凝热回收系统的工作原理

冷库冷凝热回收系统工作原理按如下3种模式运行。

1)模式一:如果冷库运行处于较大负荷,热水回收系统和冷却系统可同时运行。即压缩机排出的高温气体工质首先通过热回收系统降温,再进入冷却系统进行冷却。热回收系统通过冷凝热回收换热器对高温气体工质和水进行热交换,被加热后的热水进入热水储罐,用来空气解冻和供暖,热水热量通过强制对流散热器向解冻室或采暖单元输送热量;通过热水储罐温度计和三通阀连接的PLC控制器可以控制热水回收系统的运行负荷。冷却系统运行时,可通过冷却水出口温度计和冷却水变频泵连接的PLC控制器控制冷却水量,实现冷却系统的节能运行。即,首先打开三通阀(12),压缩机(4)出来的高温气体工质全部或部分通过冷凝热换热器(13)进行热回收,通过三通阀(11)和(12)和热水储罐温度计(14)的PLC控制器(23)控制高温气体工质通过冷凝热回收换热器(13)的流量,被加热后的热水通过热水循环泵(16)输送到强制对流散热器(20)向解冻室或采暖单元(21)提供热量。同时,冷却系统的截止阀(8),截止阀(9)打开,冷却系统运行,通过冷却水变频泵(7)和冷却水进口温度计(10)连接的PLC控制器(22)控制冷却水的流量,实现节能运行。

2)模式二:如果冷库运行处于中等或较小负荷时,单独运行冷凝热回收系统,关闭冷却系统。即,打开三通阀(11)和(12),关闭冷却系统的截止阀(8)和截止阀(9),压缩机(1)来的高温气体工质全部通过冷凝热回收换热器(13),冷凝热回收系统单独运行。

3)模式三:如果冷库冷凝热回收系统不需要完成解冻或采暖功能时,通过三通阀关闭冷库冷凝热回收系统,单独运行冷却系统。即调节三通阀(11)和三通阀(12),关闭冷凝热回收系统,打开冷却水系统截止阀(8)和截止阀(9),单独运行冷却水系统。

3 冷库冷凝热回收系统的经济效果分析

以山东地区为例,现有以冷藏肉类食品的冷藏间2间,库容量为1500t;冻结间2间,冻结能力为30t/a;冷藏间库温(-18±1)℃,冻结间-23℃,冷凝温度为30℃;冷凝器负荷为267.356k W;压缩机功率为53k W;蒸发器负荷为226.925k W。压缩机出口排气温度一般达到100℃左右。冷库冷凝系统的经济效果分析如下:

1)按模式一运行,冷库的冷凝热被全部回收利用,其回收的冷凝热即为冷凝器负荷267.356k W,该热量用于解冻或供暖,折算成一次能源煤为32.84kg/h。年节煤量为236.45t,折合成经济效益为11.83万元/a。

2)按模式二运行,冷库的冷凝热被部分回收。若部分回收百分数为30%~70%,回收的冷凝热量为80.21~187.15k W,折算成一次能源煤为9.85~22.99kg/h。年节煤量为70.94~165.52t,折合成经济效益为3.55~8.28万元/a。

4 冷库冷热回收系统的优点

冷库冷热回收系统能充分利用了冷库冷凝热余热资源;取代了冷库其他环节的能源消耗,节约了能源,保护了环境;该系统不需要人工值守,节约了人工成本;工艺简单,性能可靠,操作维护方便;该系统运行灵活方便,为冷库的解冻或采暖带来便捷条件。

5 结论

1)冷库在运行过程中,冷凝热能够被回收利用。

2)冷库冷凝热回收系统能够应用于冷库解冻和采暖。

3)冷库冷凝热回收系统根据实际情况能够按照不同模式运行,即冷凝热全回收模式、冷凝热部分回收模式和冷却模式。

4)冷库冷凝热回收系统根据不同的运行模式能够带来不同的经济效益,按模式一运行,能带来11.83万元/a的经济效益;按模式二运行,能带来3.55~8.28万元/a的经济效益。

5)冷库冷热回收系统工艺简单、性能可靠、操作维护方便,能为冷库的解冻或采暖带来便捷条件。

参考文献

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[4]赵学俭,邓寿禄.工业用能设备节能手册[M].北京:化学工业出版社,2014.

冷凝系统 篇2

冷凝水受铁离子污染的主要原因是，蒸汽冷凝水系统和冷凝水回收金属管道发生了腐蚀，而腐蚀的主要原因是蒸汽中所含有的Ο2和СΟ2（1）

氧腐蚀

由于锅炉给水不除氧或出氧不合格(除氧未达到104℃)，给水中的溶解氧进入锅炉，在高温锅水中部分随着蒸汽一起蒸发出来（部分与锅炉金属发生了反映）进入蒸汽中，又伴随着蒸汽冷凝，溶解到蒸汽冷凝水中，如果蒸汽冷凝水回收系统不密闭（开式回收或被加热介质进入），空气中的溶解氧也会溶解到冷凝水中，因此，蒸汽冷凝水中含有一定量的溶解氧会对管道和回收系统的金属表面进行腐蚀。Ο2+Fе+Н2Ο→Fе（ΟН）2 Ο2+ Fе（ΟН）2+Н2Ο→Fе（ΟН）3 Fе（ΟН）2 +Fе（ΟН）3→Fе3Ο4+Н2Ο（2）

游离二氧化碳造成的腐蚀

冷凝水中的二氧化碳主要来源于锅炉的补给水或碳酸盐阻垢剂。这是由于天然水中含有大量碳酸氢盐，多数工业锅炉为了防止结垢常常加入过量的碳酸钠，在高温的锅水中碳酸氢盐和碳酸盐受热分解，释放出游离的二氧化碳，并随着蒸汽进入冷凝水中。НСΟ3-→СΟ2↑+Н2Ο+СΟ32-СΟ32-+Н2Ο→СΟ2↑+ΟН-СΟ2气体被蒸汽携带，会使蒸汽冷凝水或湿蒸汽显弱酸性，水中СΟ2虽然只显弱酸性，但由于蒸汽一般都比较纯净，冷凝成水后缓冲性很小，少量溶有1mgСΟ2时，水的ΡН值便可由7.0降至5.5左右。水中的СΟ2可使水产生Н+，而Н+与溶解氧同是腐蚀电池中阴极去极化剂，大大加速了阳极金属的腐蚀。

СΟ2使金属发生酸腐蚀，又使其发生电化学腐蚀。因此，冷凝水中的СΟ2具有较强的腐蚀性，特别是在有氧的存在下。СΟ2+Н2Ο→НСΟ3-+ΟН-在冷凝水系统中，同时含有Ο2和СΟ2，将会明显地加速管道和泵的金属腐蚀，促使冷凝水中的含铁量迅速增高，直接将受污染的蒸汽冷凝水作为锅炉补水，（冷凝水中若不含有Ο2和СΟ2冷凝水不会污染），会造成锅炉给水系统及锅炉本体腐蚀，冷凝水中携带的Fе3+及腐蚀产物同样会引起锅炉腐蚀和在锅炉内积聚堆积，因此不经过处理的受污染的蒸汽冷凝水是不能直接作为锅炉补给水的。

2蒸汽冷凝水作为锅炉补给水的水质防范措施

为了防止冷凝水中铁含量增高而引起锅炉结垢和腐蚀，可以采用下列几种处理措施。

（1）

从提高锅炉补水品质入手，减少蒸汽中Ο2和СΟ2的含量，从而防止冷凝水对回收管道和回收系统的腐蚀来保证冷凝水中的铁含量，达到锅炉给水标准。

要减少锅炉给水中的溶解氧含量必须搞好锅炉给水的除氧处理。目前对≥6t/h的锅炉，一般有除氧器，应该尽可能投入运行，同时补充投加化学除氧剂处理。对小型直流式，贯流式燃油燃汽锅炉，可以直接投加化学除氧剂处理；对≤4t/h的锅炉可以不进行除氧处理。要减少蒸汽中的二氧化碳，必须降低锅炉给水中碳酸盐碱度。对于原水碱度较高的应采取降低碱度处理，对于原水碱度较低的，在采取软化处理时，不宜加碳酸钠而应加适量的磷酸三钠来消除给水残余硬度和提高锅水碱度，必要时还可以设脱碳器除二氧化碳。（要增加补水分析项目）

（2）、冷凝水采用闭式回收，彻底消除外界空气中的氧和二氧化碳进入回收系统。（3）、杜绝用热设备泄漏，防止被加热介质进入回收系统。3蒸汽冷凝水作为锅炉补给水的水质补救措施（1）铁离子的处理办法

含高铁离子类型蒸汽冷凝回水的水质处理，要考虑铁离子腐蚀和在锅内沉积问题。给水必须预先进行除铁处理。目前除铁处理常用的方法有曝气法，氯氧化法，接触催化法，铁细菌除铁法和离子交换法等。

对冷凝回水处理应该考虑设备简单，便于操作和处理效果和成本。采用曝气法和接触催化法相结合的处理方法比较合适：

曝气除铁的原理：冷凝水中的铁主要以Fе2+形式存在，Fе2+不稳定，与氧作用极易形成胶体的氢氧化铁Fе（ΟН）3，其反映如下： 4Fе（ΟН）2+Ο2 +2Н2Ο→4Fе（ΟН）3↓

在ΡН值=6.8―7.2时，Fе（ΟН）3呈胶体凝聚物，很容易过滤除去。推荐采用锰砂除铁过滤器既起催化除铁作用，又起机械过滤作用，防止回水系统腐蚀产物和物料进入锅炉给水里。锰砂除铁过率器可采用一床六室设备，连续运行周期长，自耗水量小，运行费用低，年补充锰砂≯3%。出水总铁≤0.01mg/L。（2）、ΡН值处理办法

采用冷凝回水作为补给水的锅炉，维持锅水的碱度、pH值在水质标准上限附近范围内运行是防止锅炉腐蚀的关键之一。锅炉在高碱度、高pH值下运行，一方面可以防止腐蚀和结垢，另一方面可以缓冲冷凝水pH值的波动影响。锅水碱度、pH值的调节可以通过加NaOH来处理。（3）、硬度的处理办法

对于冷凝回水若含有一定的硬度的处理，一般应根据硬度的大小，处理费用多少来确定处理方式。由于冷凝温度很高一般不采用离子交换处理，如果总硬度≥1.0mmol/L，可以通过投加复合阻垢剂进行锅内处理。采用锅内加药处理，也可采用磷酸三钠与聚羧酸类，有机磷酸盐类阻垢分散复合阻垢处理，磷酸三钠与聚羧酸类，有机磷酸盐阻垢剂的配方为：1：3——3：1（摩尔比）.4结束语

回收蒸汽冷凝水作为锅炉给水,不仅节水,节能,经济效益也非常显著;还可以减少补给水软化处理时的排废和凝结水排废对环境的污染,降低水质处理费用;只要做好冷凝水回收水质处理准备。做到防范和补救相结合,才能充分发挥回收利用蒸汽冷凝水的效益。

冷凝水精制系统配置探讨 篇3

1冷凝水中离子的来源、种类及含量

1.1冷凝水中的盐类来源

冷凝水是蒸汽经释放热量后形成的水,其中的盐类来源主要有:锅炉补给水带来的盐类,凝汽器泄漏带来的盐类,蒸汽带来的溶解盐类,蒸汽及冷凝水换热器泄漏带来的盐类, 热力系统的腐蚀产物等。冷凝水精制系统既要考虑正常情况下所需处理的盐,又要考虑凝汽器、换热器泄漏带来的盐类的处理。由于凝汽器、换热器泄漏属非正常工况,因此主要讨论正常情况下冷凝水中离子的清除。

1.2冷凝水中的盐类种类

正常情况下,冷凝水中的盐类主要为氧化铁、氨、Na离子、SiO2。

1.3冷凝水中的离子含量

1.3.1冷凝水中的Na离子、SiO2含量按照蒸汽质量标准,Na离子、SiO2含量见表1。

由上表可见,冷凝水中Na离子、SiO2含量极少,对混床周期制水量基本不构成影响。

1.3.2冷凝水中的铁含量

冷凝水中的铁含量为热力系统的腐蚀产物。在冷凝水系统投用初期,铁含量最高,最高时可达上千ppb,大部分为铁的氧化物,可以通过机械过滤去除。正常情况下,铁含量为几十至上百ppb。

1.3.3冷凝水中的氨含量

冷凝水中的氨由锅炉给水加氨带入,为防止热力系统设备及管道腐蚀,通常在给水中加氨使给水、炉水保持较高的pH值。

按照中、高压锅炉给水质量标准,不同压力等级锅炉给水pH值见表2,不同pH值冷凝水对应的电导率及氨含量见表3。

由以上分析可知,冷凝水中阳离子含量远大于阴离子含量。正常情况下,冷凝水中阳离子主要为氨离子。

2冷凝水精制的目的及手段

2.1冷凝水精制的主要目的

冷凝水精制的主要目的是除去氨以外的其它离子,即除去氧化铁、Na离子、SiO2及其它阴阳离子。

2.2冷凝水精制的手段[1]

目前,冷凝水精制主要是采用树脂覆盖过滤器、混床等设备。

2.2.1树脂覆盖过滤器[2]

粉末树脂覆盖过滤是国际上应用成熟的冷凝水除铁精制工艺,也可以用于去除阴阳离子。可以根据冷凝水水质,选用阴阳树脂粉或阴阳混和树脂粉。 它具有运行方式灵活,系统占地面积小,设备一次性投资少,安装费用低等优点。缺点是操作比较麻烦,粉末树脂价格较贵,对水质的适应性较差,用于电力行业的优势比较明显,但石油化工厂则不太适用。

2.2.2混 床

冷凝水精制系统混床按运行方式分为氨化运行(NH4+/OH-)混床和氢运行(H+/OH-)混床。

(1)氨化运行 (NH4+/OH-)混床[3,4]

氨化运行是指混床按氢运行混床投入运行后,直至进、出水的含氨量相等,并继续运行至出水漏钠为止。氨化运行(NH4+/OH-)混床失效以钠离子及硅漏过为失效终点。而氨漏过并不作为混床终点,因此氨化运行(NH4+/OH-)的混床周期制水量比单一氢运行(H+/OH-)混床周期制水量大得多。但是,氨化运行混床对树脂的再生度要求比氢运行混床高得多,需要配置复杂的混床体外再生设备,再生操作比较麻烦。另外氨化运行混床最终产物NH4OH的电离度比H2O大得多,因此逆反应倾向比较大,出水中容易发生Na+和SiO2漏过现象。由于氨化运行混床的除硅能力较差,失效监控比较麻烦,需要使用氢离子导电仪、钠离子浓度计及二氧化硅分析仪,共同监测混床运行终点。

氨化运行(NH4+/OH-)混床反应式如下:

RSO3H + R≡NOH + NaHSiO3=RSO3Na + R≡NHSiO3 + H2O

RSO3H + NH4OH=RSO3NH4 + H2O

RSO3NH4 + R≡NOH + NaHSiO3=RSO3Na + R≡NHSiO3 + NH4OH

(2)氢运行(H+/OH-)混床

氢运行(H+/OH-)混床反应的产物为H2O,其反应式如下:

RSO3H + R≡NOH + NaHSiO3=RSO3Na + R≡NHSiO3 + H2O

RSO3H + NH4OH=RSO3NH4 + H2O

氢运行(H+/OH-)混床失效首先阳离子漏出NH4+,导致电导率升高,混床失效,所以Na+不易漏过。

由于冷凝水的pH值一般在8.8～9.6之间,冷凝水中含有大量NH4+,造成冷凝水中可交换的阴、阳离子量相差十分悬殊,单一氢运行混床周期制水量显著减少。表4为冷凝水直接进入混床,其pH值对混床周期的影响。

注:表中混床直径3 000 mm,阳树脂填充高度0.5 m,混床流速40 m/h。

从以上分析可见:氢运行混床要解决的主要问题是周期制水量,而氨化运行混床要解决的主要问题是保证树脂的再生度,确保出水水质。

3冷凝水精制系统的设计优化[5,6]

为了保证在凝汽器、换热器发生泄漏时,能除去漏入的盐类,又能保证混床足够长的制水周期,推荐采用“前置阳床+氢运行(H+/OH-)混床”精制系统。

这种冷凝水精制系统的配置具有如下优点:

(1)混床周期制水量显著提高,再生次数、再生酸碱水单耗大大降低。由于有前置阳床,冷凝水中氨及其它阳离子大部分被阳床除去,进入混床的阳离子显著减少。若冷凝水pH为9.57,在凝汽器不发生泄漏的情况下,配置有前置阳床的混床,其运行周期为单一混床的43倍以上。

(2)可提高阴树脂的工作交换容量。由于进入混床的是酸性水,增加了混床去除阴离子的能力,阴树脂的工作交换容量也因此提高。

(3)保证混床产水水质及制水周期。由于有前置阳床,冷凝水中氨、铁及其它阳离子大部分被阳床除去,因此可减少混床阳树脂比例,提高阴树脂的比例,如可将阴阳树脂比例调整为3:1,甚至更高一些。混床阴树脂数量的增多,确保正常情况下阴树脂不失效,并且在凝汽器、换热器等设备出现泄漏,造成冷凝水中阴阳离子数量增加时,可保证混床产水水质及制水周期。

(4)延长混床树脂的使用寿命。由于铁被阳床除去,减少了混床阴阳树脂被铁污染而引起的交换容量及强度的下降;另外混床再生次数的显著减少,使得导致阴阳树脂破裂的主要因素——树脂转型膨胀收缩的次数显著减少,导致阴阳树脂的破裂大为减少,使用寿命大大延长,进而减少了价格昂贵的冷凝水阴阳树脂的补充量。

4结语

通过对比树脂覆盖过滤器、氨化运行及氢运行混床的优缺点,对中、高压冷凝水精制系统提出了新的配置方案。即:在资金及场地允许的情况下,中、高压冷凝水精制系统宜采用前置阳床+氢运行混床精制的系统。这种配置方式可以大大减少系统再生次数,延长制水周期,减少树脂破碎,保证产水水质,增强对凝汽器等设备泄漏造成的水质冲击的耐受性。

参考文献

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毕业设计冷凝器外文翻译 篇4

氨制冷系统的节能设计，改造和蒸发式冷凝器的控制

阿卜杜勒穆罕默德和凯利，工业评估中心，代顿大学

摘要

氨制冷系统通常提供了许多节能商机，因为他们的大动力消耗，运行时间长的和动态的操作。氨制冷系统的能源使用高度依赖于冷凝头的压力，而这是一个函数的蒸发式冷凝器容量和控制功能。本文研究系统能源利用中聚光能力和冷凝器的控制之间的关系。它首先开发方法来确定冷凝器的性能，然后以仿真模型模拟压缩机和冷凝器风扇的能源利用。，它使用工程基本面和经验两个数据，准确地捕捉压缩机，冷凝器和环境湿球温度之间的协同效应。节约能源是三种情况：安装在冷凝器风机变频驱动器，采用湿球控制方法战略和提高聚光性能。以说明气候的影响，这些模拟是两个不同的ASHRAE气候区，迈阿密，佛罗里达州和执行明尼阿波利斯，明尼苏达州，这是炎热和寒冷的气候分别。结果表明，提高表现不佳的冷凝器的性能是最经济有效的节能测量。但是节约能源从冷凝器安装变频驱动器球迷和利用湿球的方法策略取决于环境气候条件，与位置无关。接下来，内部收益率的计算方法来安装额外的聚光能力超越在为相同的两个ASHRAE气候区新建筑应用的标准做法。结果表明，安装两次基线聚光能力，内部收益率超过20 ％。综上所述，本文提出的设计，改造的综合方法在氨制冷系统蒸发式冷凝器的控制权。节约能源衍生通过使用这种方法可以显著提高氨的能量效率制冷系统。

介绍

约7.5 ％的总生产能耗用于食品加工行业，其中约21％的能量是电能(二零零六年环评)。在这些设备中，氨制冷系统是最大的能源消耗部分。制冷与冷却工艺所用电量是食品加工行业(二零零六年EIA)的用电量的27％。制冷系统使用的能量是高度依赖于冷凝压力，而这又是冷凝器容量和控制性能。因此，提高聚光能力和控制可导致显著的节能效果。

本文首先确定使用的数据从实际的聚光性能制冷控制系统。然后是开发仿真模型来计算每年的能源使用所研究的压缩机和冷凝器风扇。该仿真模型，用来计算节能三

吉林化工学院本科毕业设计（论文）外文翻译

个节能措施(ECMS)：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能。以说明气候的影响，这些仿真用于执行迈阿密，佛罗里达州和明尼苏达州明尼阿波利斯，这是炎热和寒冷的气候分别。文章最后决定回报的安装额外的容量超出标准规范的内部收益率在新的建筑应用。

系统说明

分析系统是一个两阶段的氨制冷系统具有两个低压侧压缩机和两个高级压缩机。所有的压缩机是螺杆式与滑阀控制和热虹吸油冷却。一种蒸发式冷凝器以恒定的速度从系统散发热量。对于本文的其余部分，术语系统将参考冷凝器风扇和压缩机。从冷凝器泵的能源使用小，并且不评价了本文。关键系统参数，包括电动机电流，氨的压力和温度从制冷控制系统获得。氨性数据的计算使用参考流体热力学和输运性质数据(NIST，2010)也被称为REFPROP。图中显示了制冷系统的替补的示意图。

图1。电路图制冷系统的pH值图上

计算排热到冷凝器

冷凝压力是决定系统能源利用的一个关键变量。为了准确地计算冷凝压力，冷凝器性能必须确定。在第一步骤中确定冷凝器性能是计算从压缩机排出到总热量冷凝器。在系统中的能量平衡显示了总的热拒绝了冷凝器是由低和高级压缩机加两个设置在制冷（QREF0）低和高级压缩机两者的压缩或轴功率（WS）的热量。

QCond.actual = Σ QrefLS +Σ QrefHS +Σ WSLS +Σ WsHS（1）

吉林化工学院本科毕业设计（论文）外文翻译

所有的热拒绝从低温压缩机减去热虹吸拒绝的低级压缩机油冷却（TSOC，LS）将被转移到高压侧制度。因此，由高温压缩机提供（TRprovided，HS）的制冷是：

ΣTRprovided，HS = Σ QrefLS +Σ QrefHS +Σ WLS

吉林化工学院本科毕业设计（论文）外文翻译

量可以使用等式4和来自控制系统的百分之制冷容量，计算如下：

QREF = Qrrated • ％容量

（5）

压缩热由高温级压缩机（WsHS）生产

来自控制系统的数据而获得的每个压缩机的电机电流。至相关电机电流轴功率（WS），电机电流和输入之间的关系权力必须得到发展。这种关系中，可以从点测量开发电机电流和输入功率在整个压缩机的工作范围。通过使用的压缩机（ὴm）的两个铭牌效率和f（A），轴功率或等价每个压缩机的压缩热量可以计算为：

WsHS = F（A）* ὴm

（6）

热虹吸油冷却（TSOC）

考虑了两阶段的低温循环在图1中表示的氨制冷系统。在状态1LS，氨进入压缩机作为饱和蒸汽和离开压缩机的过热蒸汽在状态2LS。路径1LSmref.LS •（h2a.LSh4.LS）（8）

通常，制造商报告的体积流量的空气速率，标称容量，并且热抑制因子（HRF）。体积流量是用于使用计算的质量流率空气的密度在标准条件。该HRF，这既是外部空气湿球温度计的功能温度（TWB）和饱和冷凝温度（Tcond），用于确定在额定容量冷凝器对于一个给定TWB和Tcond为（Manske，Reindl和2001年克莱因）：

额定电容容量=标称容量/ HRF（TWB，Tcond）（10）

等式9b和10可以适用于制造商的规格为蒸发冷凝器，以确定对于一个给定的湿球Tcond和效力之间的关系范围。有效性被发现是线性相关的Tcond为： effM = E0

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由于蒸发式冷凝器的运行期间的实际容量已计算的，实际效果可以适合于在等式11的形式的线。测量效力与从所研究的系统Tcond数据被绘制时，无论是蒸发式冷凝器，风机和水泵是在图3满负荷生产。额定制造商从式（11）效果也绘制在同一张图来比较的有效性上一个新的蒸发式冷凝器，以其中一个已经服役了几年。图3表示该蒸发式冷凝器性能已劣化随着时间的推移。实际容量比制造商的额定容量少约40％。此信息可以被用作用于模拟程序的校准参数。例如，在图3中，冷凝器容量为一个新的冷凝器将约为1.69倍，目前的实际能力。

图3。实际和制造商有效性的蒸发式冷凝器

模拟年能源消耗

每年的能量使用的制冷系统的是压缩机和冷凝器的总和风机能耗。冷凝压力是必须正确地计算一个关键的变量正确模拟压缩机和冷凝器风扇的能源使用。以下步骤概述一方法计算压缩机功率，冷凝压力和冷凝器风扇电源。

计算压缩机输入功率

一个给定的压缩机在一定范围抽吸的额定轴功率（bhprated）和冷凝温度可以从制造商处获得。此数据可以被嵌入到一个二阶多项式方程的交互项来确定额定满载

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轴功率在给定的吸气和冷凝温度（Manske 2000），如：

bhprated = P0 + P1 • Tcond + P2 • TSUC + P11 • Tcond ² + P22 • TSUC ² + P12 • Tcond • TSUC（12）

在该制冷系统中的压缩机，像许多制冷系统中，在操作碱/修剪方式，表示过去压缩机接通的每个阶段是修剪压缩机。式（4），它类似于公式12中，示出的满负荷容量压缩机吸入的函数和冷凝温度下，该压缩机运行。知道制冷负荷（参考负载）和碱的量被操作（Σ TRBase），则该部分的容量修剪压缩机的压缩机定阶段（FCTrim）可以计算如下：

FCTrim =（参考负载6789

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红色=压缩机的能耗，蓝=冷凝器风扇能源，绿色=节能，广场=投资回报率，VFD =常数变速冷凝器风扇，所需时间约=利用湿球的方法和策略PERFOR =提高聚光性能。

在新建筑应用安装额外的电容容量

冷凝器是因为结构支撑，管道和控制成本来安装。因此，这是很少的成本效益来安装额外的冷凝器为唯一目的能量效率。然而，在新建筑中安装额外的冷凝器容量可以成本效益。近似的安装成本与变频驱动和湿球的做法冷凝器控制是指在公式23。增量成本（元）= 17 ·增容（MBH）+ 12,000（23）

在添加额外的冷凝器时收益率（IRR）内部收益率图9显示容量时，冷凝器的寿命是20年，能源涨价率是3 ％。内部收益率计算用于安装的50 ％的额外容量，100％，150 ％和200 ％，比7000 MBH基线能力。在这两个位置，内部收益率超过20％加倍聚光能力。因此，增加聚光能力似乎是一个非常有吸引力的选项的新建筑。

图9。返回的安装额外的电容容量内部收益率

红色=增量成本，绿色=每年节约能源成本，回报广场=内部收益率

小结与讨论

本文开发了一种方法，利用数据来校准聚光性能制冷控制系统。此校准冷凝器性能的仿真中使用模型计算所研究的能源使用的系统。该仿真模型是然后用来计算节能三的ECM ：在冷凝器风扇安装变频器，采用湿球的方法策略，提高聚光性能的两个不同的ASHRAE气候区。

重要的结果是：

1．制冷系统的总功耗是强烈依赖于冷凝器大小，性能和控制。

2．对于现有系统，提高了蒸发式冷凝器性能可能是最成本效益的节能措施。目视检

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[4] Manske，K.A.，Reindl酒店，D.T.和克莱因2001年S.A.公司。在工业“蒸发式冷凝器的控制制冷系统制冷24 “国际杂志： 676-691。

[5]米切尔，J.W.博朗，J.E.，1998。“设计，分析和空间调节设备的控制和

系统”。威斯康星大学麦迪逊分校。

创建三级冷凝器自动控制系统 篇5

1 三级冷凝在整个污水汽提塔中的作用

污水汽提塔,塔底用1.0 MPa蒸汽通过重沸器(E3401)间接加热汽提,侧线气由主汽提塔17、19、21层塔盘抽出,经过三级冷凝分凝后,得到浓度(φ)高于97%的粗氨气送至焚烧炉焚烧后通过烟囱(S3401)高空排放,也可配置成氨水供其他装置使用;一、二级分凝液经一、二级分凝液冷却器(E3408AB)与循环水冷却、E3413原料水冷却后,与三级分凝液合并返回原料水罐(V3402A);汽提塔底净化水与原料水换热后,经过净化水空气冷却器(E3412ABC)和净化水冷却器(E3414、E3409AB)冷却至40 ℃,进入净化水罐(V3416),经净化水泵(P3403AB)加压,送至常压蒸馏装置电脱盐系统回用;汽提塔顶酸性气经分液后送至焚烧炉焚烧,焚烧烟气经空气汇兑降温后,通过烟囱(S3401)高空排放。

2 三级冷凝器原来的仪表情况及故障后果

V3412的温度指示112～145 ℃,而工艺规定参数波动120～140 ℃;V3413的温度指示105～135 ℃,而工艺规定参数波动110～130 ℃;V3414的温度指示90～125 ℃,而工艺规定参数波动100～120 ℃。V3412、V3413、V3414只有机械压力,而机械压力表取样口氨结晶堵塞,没有压力指示。V3412、V3413、V3414只有玻璃液位计,而玻璃板液位计取样口氨结晶堵塞,没有液位指示。

三级冷凝器系统仅仅只有温度能提供确切的参数,而压力、液位就没有确切的数据给操作工提供参考,操作工在这样的状态下只能手动操作,很容易出现失误。如果三级冷凝器温度高、压力高超过了工艺指标上限,那么大量水汽进入到焚烧炉,一是浪费瓦斯燃料气,二是浪费水资源,三是对焚烧炉等后续设备造成腐蚀等不良后果。如果三级冷凝器温度低、压力低超过了工艺指标下限,那么大量氨气、HS2又溶解到水里,经原料水罐(V3402A)重新进入到汽提塔,起不到汽提净化的效果,并且温度低,氨容易结晶,严重时氨的结晶物能堵塞管线。原来精制车间采用的办法是每个季度都要进行侧线气蒸汽吹扫,而装置吹扫气体中含有毒气体氨和氮化合物,容易使人中毒。创建三级冷凝器自动控制系统能解决生产安全隐患,延长设备使用寿命,还能起到节能减排的作用。

3 控制回路方案确定

3.1 冷凝水出装置控制回路

V3412、V3413、V3414冷凝水出装置自动控制系统的设计,我们针对冷凝水出装置设计了液位控制回路和流量控制回路,再用排除法,确定最佳控制回路。一是液位控制:液位高,调节阀开大;液位低,调节阀关小。二是流量控制:流量小,调节阀开大;流量大,调节阀关小。

如果V3412液位高,冷凝水出装置流量大;如果采用流量控制,流量大应该关小调节阀,而调节阀关小就会让V3412的液位继续升高;这时就只能手动控制调节阀的开度,不能实现冷凝水出装置自动控制。因此针对冷凝水出装置,我们排除流量控制,采用液位控制。

3.2 氨气出装置控制回路

V3412、V3413、V3414氨气出装置自动控制系统的设计,我们针对氨气出装置设计了液位控制回路和流量控制回路,再用排除法,确定最佳控制回路。一是流量控制:流量小,调节阀开大;流量大,调节阀关小。二是压力控制:压力高,调节阀开大;压力低,调节阀关小。

如果V3412压力高,氨气出装置流量大;如果采用流量控制,流量大应该关小调节阀,而调节阀关小就会让V3412的压力继续升高;这时就只能手动控制调节阀的开度,不能实现氨气出装置自动控制。因此针对氨气出装置,我们排除流量控制,采用液位控制。

三级冷凝器自动控制系统设计如图1。

4 建立自动控制系统

4.1 建立液位显示

我们采用双法兰液位变送器,它有两个优点。一是接触面宽,不容易结晶;二是合金的法兰面抗腐蚀能力强。

我们在玻璃管液位计使用过程中测量了取样短节闸阀后端的温度是60 ℃,而氨在此温度已经开始结晶。因此我们在安装双法兰时没有采用容器—短节法兰—球阀—平面双法兰液位变送器的安装方法,而是采用深入式双法兰,双法兰与短节之间没有接球阀,双法兰长度为150 mm,而短节的长度为100 mm,测量面深入到容器内部[1]。

更换为双法兰液位变送器后需要需要重新计算零位、量程。双法兰液位变送器是通过测量液位产生的压强,通过公式h=P/ρg计算出液位高度h。双法兰安装后,产生的静压差-29.6 kPa,两个取压点海拔高度差2.8 m,当碱液升到上取压口时,我们设定此时液位为100%,此时双法兰变送器正压测量的值为最大;当碱液降到下取压口时,设定为液位0%,此时双法兰变送器正压测量的值为最小;然后将计算好的值输入到变送器内[2]。

计算公式[3]如下:

P100%=ρ碱液×h×g+P静压差

=1.1×2.8×9.8+(-29.6)

=30.2-29.6

=0.6(kPa)

P0%=ρ汽油×h×g+P静压差

=0.72×2.8×9.8+(-29.6)

=19.8-29.6

=-9.8(kPa)

4.2 建立流量显示

我们流量变送器引压线原来是从管线引到地面的仪表箱内,在仪表想内安装变送器,为防止结晶增加蒸汽伴热管线。虽然有蒸汽伴热管线但是还是有少量结晶,使用大概2个月后,结晶物慢慢向下累积到引压线根部,堵塞引压线。因此我们改变引压线的走向,使得引压线上行,去掉仪表箱,将变送器附在DN50的管线上,而管线的温度约有110 ℃,等于伴热管线从DN14增加到DN50,这使得仪表引压线的温度在90 ℃以上,氨不会结晶,即使有少量结晶,也会下行到DN50的主管线内,不会堵塞引压线。

4.3 建立压力显示

原来压力变送器的DN10引压线为水平安装,使用大概4个月后,结晶物慢慢累积到变送器测量面,经过测量,变送器测量部分只有60 ℃。受到液位测量系统的启发,我们决定采用规格为DN50的深入式单法兰压力变送器,将变送器的测量面深入到冷凝器内。首先巨大的冷凝器温度最少有110 ℃,这使得仪表的测量面的温度在90 ℃以上,减少了结晶物的产生;其次测量面从原来的DN10增大到DN50,即使有少量结晶物,也不会影响整个测量面;最后,冷凝器内有冷凝水冲刷测量面,能消除结晶物。

4.4 选择调节阀

HVPS系列单座调节阀是CV3000系列产品之一。HVPS系列单座调节阀阀芯采用上导向结构,阀结构紧凑,有呈S流线性的通道,流量大、压降损失小、可调范围广,流量特性精度高。更重要的是:单座阀的单座与阀体之间形成凸字形与凹字形;这样,即使阀体内有结垢也不会使阀卡死。因此,我们采用单座阀[4]。

4.5 创建液位-冷凝水出装置控制回路

我们在V3412、V3413、V3414冷凝水出装置设一调节阀,并且分别用它们各自的液位来控制调节阀的开度。

PID参数确定:

我们先在纯比例作用下,将调节器的积分时间Ti放到最大,微分时间Td置零,逐步减少比例度δ,直至系统出现等幅震荡为止,记下此时比例度和震荡周期,分别称为临界比例度δk和临界震荡周期Tk(如表1),δk和Tk就是调节器整定的依据调试[5],以V3412为例,进行PID参数调试(如表2)。

调试结果:比例P,100;微分I,20。

4.6 创建压力-氨气出装置控制回路

我们在V3412、V3413、V3414氨气出装置设一调节阀,并且分别用它们各自的压力来控制调节阀的开度。

PID参数确定:

调试结果:比例P,100;微分I,20。

我们计算比例度和积分时间,计算PID参数(如表1),并且(V3412为例)对PID参数进行调试(如表3)。

5 三级冷凝器自动控制系统改造后的结论

三级冷凝器的测量仪表通过技术改造,液位采用双法兰变送器,压力采用深入式单法兰变送器,流量采用自伴热式,使得各参数克服碱结晶、腐蚀等恶劣状况,显示正常;创建了液位—冷凝水出装置自动控制系统;压力—氨气出装置自动控制系统,并对控制PID参数进行计算调试。自2010年6月实施后,到现在运行良好。

参考文献

[1]陈洪金,岳智.仪表工程施工手册[M].北京:化学工业出版社,2005:384-388.

[2]孙金瑜,向守源,丁传峰,等.仪表维修工[M].北京:中国石油大学出版社,2011:127-139.

[3]吴俊良,刘彦波,王存申,等.仪表[M].北京:中国石化出版社,2004:193-200.

[4]吴国熙.调节阀使用与维护[M].北京:化学工业出版社,2008:84-129.

冷凝系统 篇6

华润城万象天地项目位于深圳市南山区高新技术产业园中区,项目用地面积为77185㎡,其中建设用地面积66797㎡,绿化用地面积3237㎡,道路用地面积7150㎡;总建筑面积789452㎡,其中办公274500㎡,公寓40000㎡,地上商业1974760㎡,配套设施1070㎡,地下商业、车库及设备用房266659㎡。本项目为融合办公、公寓、商业为一体的超大型综合体,包括6栋超高层塔楼,分别为:T1-178.20m、T2-107.30m、T3-149.46m(公寓)、T4-196.90m、T5-160.05m、T6-231.70m。项目由市政路科润路分为南北两地块。其中北区包括T1、T2、T3三栋塔楼及5层商业裙房;南区包含T4、T5、T6三栋塔楼及7层商业裙房(如图1所示)。地下四层,主要为地下停车库、设备用房、商业。本项目设计目标一为GB50378-2014绿色建筑评价标准(设计★)。目标二为SZJG30-2009绿色建筑评价规范(设计铜牌)。

2 用水量及水量平衡计算

本项目可回收冷凝水资源丰富,拟回收处理后用于室外及景观屋面绿化道路浇洒,车库冲洗等使用。(1)绿化灌溉用水量计算。按照《民用建筑节水设计标准》(GB50555-2010)第3.1.6规定,景观设计选种草坪为冷季型,浇洒草坪、绿化年均灌水定额按暖季型一级养护取0.02m3/(㎡·次),均采用中水浇灌,本项目室外及景观屋面绿化面积共16043㎡。(2)道路冲洗用水量。按照《民用建筑节水设计标准》(GB50555-2010)规定,道路、广场,车库的浇洒用水定额可按浇洒面积2L/(㎡·次)计算,每月浇洒2次,本项目需浇洒的道路面积为57240㎡。(3)水景补水量。水景补水(全年运行365天),本项目水景补水量一共9150m3。(4)冷凝水收集水量。收集所有办公塔楼及商业中央空调冷凝水,每天按照10小时计算,全年平均按照夏季日的80%计算。本项目冷凝水收集水量一共27754m3/Year。

3 水量平衡及非传统水源利用率计算

全年(水景补水和绿化灌溉,道路冲洗)共需要非传统水源20734m3,收集所有的塔楼冷凝水后能够满足要求既定的国家标准和地方标准对于非传统水源回用的要求。非传统水源利用率是指:采用再生水、雨水等非传统水源代替市政供水或地下水供给景观、绿化、水景冲厕等杂用的水量占总用水量的百分比。非传统水源利用率可通过下列公式计算:

式中,Ru---非传统水源利用率,%;Wu---非传统水源设计使用量(规划设计阶段)或实际使用量(运行阶段),m3/a;Wt---设计用水总量(规划设计阶段)或实际用水总量(运行阶段),m3/a;WR---再生水设计利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段),m3/a;Wr---雨水设计利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段),m3/a;Ws---海水设计利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段),m3/a;Wo---其他非传统水源利用量(规划设计阶段)或实际利用量(运行阶段),m3/a。

本项目的非传统水源利用率为1.9%。

4 冷凝水回用系统设计

本项目的办公及商业区域中央空调设置空调冷凝水回收系统,经沉淀及紫外线消毒处理后利用重力或者加压供至用水点。塔楼设备层独立设置冷凝水收集水箱及回用机房,其中T1冷凝水水箱20m3,T2冷凝水水箱10m3,T4~T6冷凝水水箱均为6m3,处理后供本栋塔楼景观屋面绿化浇洒使用;裙房商业冷凝水集水箱20m3,设置于地下室,处理后回用水用于首层绿化、水景补水及车库道路冲洗(详情见图2、图3、图4)。

因采取了安全防护和监测控制措施,水质符合现行标准及相关规定。

5 节水效益评价

(1)环境效益。冷凝水循环设计,节省了水资源使用,减少了污废水的排放。(2)经济效益。本工程建成后,将大大节约原本消耗市政自来水的开支,节水所产生的效益估算如表1所示。年节省水费:(2.5+0.8)×20734=6.84万元;年中水系统运行费用:0.2×20734=0.41万元;年节省费用为6.43万元,即5.5年可收回设备投资费用,如表1。

6 结束语

深圳节水及回用水技术的推广有利于水环境与生态环境的修复,具有明显的环境、经济及其它效益。

参考文献

[1]室外排水设计规范[S].GB50014-2006.

[2]建筑给水排水设计规范[S].GB50015-2003.

冷凝水回收在供热系统中的应用 篇7

我中心自成立以来一直坚持对蒸汽冷凝水进行回收, 现已敷设冷凝水回收管道30余公里, 可实现冷凝水的全部回收。蒸汽冷凝水主要包括两部分:管道沿程疏水和用户冷凝水, 其中管道沿程疏水量占总量的10%左右。饱和蒸汽在输送过程中部分发生冷凝变成同温下的饱和冷凝水。一般来说, 饱和冷凝水平均具有蒸汽热能的20%左右。如不回收, 不但损失热能, 而且增加锅炉给水耗量及化学水处理费用。蒸汽到达用户后在用汽设备中被吸取一定热量后冷凝, 冷凝水温度一般为70摄氏度左右, 此部分冷凝水如不被污染可全部回收。

1 冷凝水回收系统的建立

由于饱和冷凝水在输送过程中因压降而存在闪蒸, 形成一种汽液两相流, 并随压力和温度改变而相互转化, 这使冷凝水回收利用存在一定的复杂性。在设计回收系统时, 要对用汽设备的热负荷进行详尽调查, 完成从锅炉-蒸汽管网-用汽设备-疏水系统-回收泵-回收管网-给水泵-锅炉的热力循环系统的周密设计, 保证热力系统近于完善的能源梯级利用程度。根据蒸汽管道沿程疏水温度较高而用户冷凝水温度较低的实际情况, 我中心采用了沿程疏水及用户冷凝水共用一根回收管道的方式, 设计了开式凝结水回收系统。每个热力站均设置了冷凝水回收系统, 自动运行, 冷凝水水质完全达到给水标准, 直接进入锅炉给水箱使用。

2 开式冷凝水回收系统的设计

2.1冷凝水回收系统的组成

回收系统由疏水器组件、冷凝水加压泵、冷凝水管组成。

2.1.1疏水器的选型

疏水器是凝结水回收系统的重要部件, 它能及时将凝结水排出并防止蒸汽跑失, 其性能要求很高。疏水器选型要注意两个问题:一是疏水阀的形式, 二是疏水阀的排量。针对我公司的设备现状, 对于管道、换热器疏水, 一律采用热动力疏水阀。疏水阀的型式确定以后, 第二个要注意的问题是所选择的疏水阀要有足够的排量, 这需要详细调查用汽设备的蒸汽耗量, 蒸汽压力, 以确定疏水器的工作压差及排量;选择合适的排量系数, 根据以上条件选定疏水阀的排量。疏水器的排量G可按下式计算:

G=0.1Ap×d2×Pkg/h

Ap-疏水器的排水系数;

d-疏水器的排水阀孔直径, mm;

△P-疏水器前后的压力差, kpa。

2.1.2冷凝水回收系统

目前有多种用于凝结水回收的泵站设备可以选择。在最初设计时根据我中心的实际情况, 我们选择了凝结水箱+凝结水泵的形式。此系统由蒸汽用户负责安装、运行。凝水泵具有输送量大、扬程高、通过液位控制自动运行的优点。凝水泵的扬程依据蒸汽压力及输送距离的远近定为40-50米。

2.1.3冷凝水回收管网的确定

回收系统确定以后, 根据凝结水的流量及温度初选管径, 再对整个管网作水力计算, 同时对二次闪蒸汽进行计算以校核所选管径是否合适。管径选择过大, 浪费材料, 选择过小, 将使凝结水系统阻力过大, 使系统不能正常运行。水平安装的回水管道应有一定坡度, 一般不小于0.002～0.003。回水管道的最低点设放水阀, 最高点设放气阀。现以我公司第二供热站为例, 来说明我公司冷凝水回收系统。

第二供热站冷凝水回收分为南北2个系统。其中北线用户回收点33个, 母管直径φ159×6, 冷凝水回收管线总长6公里;南线用户回收点36个, 母管直径φ219×6, 冷凝水回收管线总长7公里。蒸汽自锅炉出口进入分汽缸, 经南、北两条管线输送至用户。蒸汽经用户减压后进入汽水热交换器, 冷凝水自疏水阀进入凝水箱, 并通过凝水泵加压后并入回收母管。冷凝水母管自流进入锅炉给水箱, 通过锅炉给水泵加压后进入锅炉。

3 运行效果分析

实践证明, 采用开式凝结水回收技术能够产生显著的经济效益, 具体表现在:

冷凝水所含热能得到比较充分的利用, 有效的降低了燃料的消耗量;

水的循环利用率达80%以上, 有效地节约了水资源, 同时降低了对锅炉给水进行软化及除氧的费用;

大幅减少了锅炉的排污率 (一般与凝结水的回收率一致) , 在一定程度上增加了锅炉单位时间的产汽量, 提高了锅炉出力。

我中心凝结水回收率达到80%以上。2007年共生产蒸汽51万余吨, 冷凝水回收量42万吨, 大大的节约了煤、水耗量, 提高了供热运行效率。经过多年的运行, 此系统也出现了一些实际问题, 主要表现在:

用户采用凝水箱+凝水泵的回收系统, 曾经出现特殊用户向冷凝水中加入其它水质的情况, 导致冷凝水水质不达标, 影响了冷凝水的正常使用。

冷凝水管大多采用聚氨酯+玻璃钢的保温防腐形式。由于冷凝水温度较高, 尤其管道疏水点附近温度最高, 导致冷凝水管保温层出现碳化, 管壁腐蚀严重。

结论

一个成功运行的冷凝水回收系统, 将会显著提高整个热力系统的效率, 节约煤及水处理费用, 对公司的节能降耗, 提高经济效益有显著的作用。随着新产品、新技术的不断出现, 我相信冷凝水的回收利用会得到越来越多企业的重视。

摘要：蒸汽凝结水回收作为一项可以大大提高能源利用率, 有效节约水资源的新兴技术, 近几年在一些发达国家得到了广泛的应用, 并取得了可观的经济效益和良好的环保效益。在设计回收系统时, 要对用汽设备的热负荷进行详尽调查, 完成从锅炉-蒸汽管网-用汽设备-疏水系统-回收泵-回收管网-给水泵-锅炉的热力循环系统的周密设计, 保证热力系统近于完善的能源梯级利用程度。

关键词：冷凝水回收,开式系统,热动力疏水阀

参考文献

[1]贺平、孙刚《供热工程》中国建筑工业出版社。

冷凝系统 篇8

关键词：冷凝系统,管线,极化测试,CO_2腐蚀特性

脱硫再生塔是炼油工艺过程中必不可少的设备,其中炼厂脱硫是炼油工艺过程中较为通用的一种工艺过程[1],长期以来,随着炼油厂高硫、高酸、高含盐、高密度的劣质原油产量逐渐增大,原油的碳含量和酸值也同步增加[2],设备加工负荷增大,腐蚀严重,而且影响腐蚀速率的因素也非常的多,其中CO2对设备的腐蚀作用明显[3,4],所以研究CO2对脱硫再生塔冷凝系统的腐蚀极其重要。

1 实验部分

1. 1 实验介质及材料

本文利用CS310 电化学测试系统对炼油厂脱硫再生塔顶冷凝系统常用的三种材料20#钢,Q345R钢,321 不锈钢在模拟腐蚀介质下的腐蚀行为进行电化学腐蚀试验研究,试验所用仪器有CS310 电化学测试系统,XH - p HP9600 酸度测试仪,HH. SY21 - Ni型电热恒温水浴锅,TG428A电子分析天平,四口烧瓶,药品有碳酸钠,碳酸氢钠,氯化钠,硫代乙酰胺等。

1. 2 实验方法

将工作电极材料加工成圆柱体,用电烙铁将导线焊在工作电极的一个底面,试件和导线固定在塑料管中,保证露出试样没有焊接导线的端面,将工作电极放在干燥处24 h后用500#、800#、1000#的砂纸打磨,采用无水乙醇清洗,放置于干燥箱中待用。将配制好的介质溶液倒进四口烧瓶,放入恒温水浴锅中固定良好; 将电极如图1 所示放置,保证各个电极与介质溶液充分接触,再将参比电极放入盐桥内,同时保证工作电极、盐桥和辅助电极处于同一高度,但彼此间没有接触。最后把温度计固定于四口烧瓶内,将四口烧瓶放入加热到试验温度的水浴锅内,待烧瓶中的溶液介质达到试验所需温度。

2 结果与讨论

当腐蚀溶液p H = 3 时,不同材质在不同温度下的极化曲线如图2 ~ 图4 所示。

p H为3 时,各种材质在不同温度下的极化曲线通过tafel拟合,得到的结果如表2 所示。

从表2 中可以看出: 在p H = 3 时,20#和Q345R钢在50 ℃时的腐蚀速率大于40 ℃ 和60 ℃ 时的腐蚀速率; 321 不锈钢的腐蚀速率随着温度的升高而大幅度的降低,到60 ℃ 时,腐蚀速率已经下降的0. 027223 mm/a,60 ℃ 时,321 不锈钢的抗腐蚀性好于20#钢及Q345R低合金钢; 在40 ℃ 时,三种材质的腐蚀速率最大相差5. 6077; 50 ℃ 时,20#钢、321 不锈钢的相差最大,相差50. 51869。在强酸环境介质中,40 ℃ 时Q345R的耐蚀性最好,可以优先选取; 50、60 ℃ 时,321 不锈钢的耐蚀性效果最明显。

当腐蚀溶液p H = 7 时,不同材质在不同温度下的极化曲线如图5 ~ 图7 所示。

p H为7 时,各种材质在不同温度下的极化曲线通过tafel拟合,得到的结果如表2 所示。

通过拟合结果表得出: 在p H = 7 时,50 度下的Q345R钢腐蚀速率最大,321 不锈钢的腐蚀速率的相对波动范围最大,20#钢腐蚀速率波动相对平缓; 321 不锈钢的腐蚀速率远小于其它两种材料。

p H = 9 时不同材质在不同温度下的极化曲线如图8 ~ 图10所示。

p H为9 时,各种材质在不同温度下的极化曲线通过tafel拟合,得到的结果如表3 所示。

由表3 看出: 在p H = 9 时,三种材料在不同温度下的腐蚀速率相差程度减小,腐蚀速率最大的为20#,腐蚀速率最小的是321 不锈钢; 同时也可以得出: 在p H为9 时,温度对腐蚀速率的影响程度减小。

为了得到比较更准确的试验结论,本文研究了三种材质在不同p H值下的平均腐蚀速率的变化规律,其结果如表4 所示。

将3 种材质在不同的p H下的腐蚀速率变化通过折线图如图11 所示。

通过表5 和图11 可以看出在p H = 3 时,三种材质的腐蚀速率都达到了最大值; 在p H = 9 时,三种材质的腐蚀速率最小。由此可以得出,强酸条件时,各材质的腐蚀会加剧,在碱性环境下,腐蚀速率大幅度的减小。总体上得出的是321 不锈钢的腐蚀速率远远小于其他两种钢。当在p H为5 和9 时,20钢和Q345R的腐蚀速率相差不大。

3 结论

( 1) 在强酸环境介质中,40 ℃ 时Q345R的耐蚀性最好,可以优先选取; 50、60 ℃ 时,321 不锈钢的耐蚀性效果最明显。

( 2) 在中性溶液中,50 ℃ 下的Q345R腐蚀速率最大,321不锈钢的腐蚀速率的波动范围最大,20#钢腐蚀速率波动相对平缓; 321 不锈钢的腐蚀速率远小于其它两种材料。

( 3) 在强碱环境介质中,三种材料在不同温度下的腐蚀速率相差程度减小,腐蚀速率最大的为20#,腐蚀速率最小的是321 不锈钢。

参考文献

[1]中国腐蚀与防护学会主编.腐蚀试验方法与防腐蚀检测技术,1996.

[2]梁成浩,李淑英,邵承宏,等.再生塔顶冷却器腐蚀原因及防护[J].2001,30(B05):16-17.

[3]宋思哲.腐蚀电化学研究方法[M].北京:化工业出版社,1988:10-19.

冷凝系统 篇9

1、冷凝回收系统构成

根据传统VPD系统的特性, 从功能和结构上可以分为:真空系统、煤油系统、冷凝回收系统、加热系统、液压系统、冷却系统、气动系统级通风系统等。而按照运行的过程可分为:准备阶段、加热阶段 (含子阶段:中间蒸馏、中间降压) 、降压阶段、高真空阶段、破空阶段。在整个庞大的VPD系统自动运行的过程中, 加热能力最强、出水量最大的当属加热阶段, 在加热阶段中运转十分活跃的为冷凝回收系统负责整个系统的水分的收集, 其主要构成如图1:

冷凝回收系统主要包括主冷凝器 (402) 、中间冷凝器 (208) 、冷凝收集罐 (408) 及相关阀门等, 使用的传感器包括音叉 (404) 、磁致伸缩液位计、铂电阻 (711) 、压力传感器等。

2、冷凝回收系统的工作原理

在加热阶段中, 通过蒸发器对煤油进行加热, 以器身加热提取器身水分。由于干燥罐混合蒸汽即水蒸气与煤油蒸汽越来越多, 压力逐渐增高。在收集罐和干燥罐的压差作用下, 混合蒸汽通过调节阀 (221) 进入主冷凝器冷凝, 被冷凝成混合液体 (水和煤油) , 经集液阀 (405) 和放液阀 (407) 后进入收集罐, 泄漏泵会将收集罐维持在一定真空度内。

进入收集罐的混合液体分离后, 由于煤油密度比水小, 煤油浮在水的上部。出水量当到达一定值时, 废水通过阀门 (410) 、排水泵将水打到废水罐中。收集罐的煤油达到一定值时, 通过煤油泵打到缓冲罐或储油罐中。

在泄露泵对收集罐抽空的过程中, 部分混合蒸汽在中间冷凝器 (208) 冷凝成液体, 这些液体达到一定后, 通过中间冷凝器底部小桶收集后, 再经过阀门 (208.05) 排到收集罐中, 已充分收集系统煤油和计算总的出水情况。

3、冷凝系统控制方式的分析

在电压等级110KV以上的油浸式变压器器身中, 是由叠压成铁芯的硅钢片, 卷绕成线圈的铜线和不同形状的绝缘材料等组成。由于材料的原因, 硅钢片与铜线中的水分较少, 所以大分部的水分都在绝缘材料之中。干燥设备的最终目的是尽可能的除去变压器中所含的水分。那么, 我们将问题具体化到了如何除去绝缘材料当中的水分。而对待绝缘件的出水问题, 通过研究分析, 我们得知:

(1) 绝缘材料在加热阶段出水最多。

(2) 在出水量最多的加热阶段中, 在第一次加热、中间降压时出水最为明显, 在第二、三次加热中成平稳上升之势, 之后随着加热次数的增加, 出水量增加的速度越来越来, 趋势越来越平缓。

前面我也有提到, 对于水分的回收主要依靠冷凝回收系统, 冷凝回收系统的作用一是冷却煤油蒸汽与水蒸气, 并收集水分;二是有效的降低干燥罐压力 (VPD干燥罐安全压力<260mbar) , 使之不会无休止的增加。然而, 煤油蒸汽与水蒸气的混合气体是通过真空管路中的调节阀 (221) 至主冷凝器后成液到收集罐的, 所以调节阀的开度大小直接影响到主冷凝器冷凝混合气体的多少。所以说对于冷凝回收系统的控制主要就是针对调节阀 (221) 的控制。

方案1:在传统的VPD控制系统中, 对于冷凝回收系统的控制是采用压力判断控制的方法, 是根据干燥罐的真空度的变化来调节调节阀的开度, 主要目的是通过将干燥罐中的混合气体抽至收集罐中, 从而降低干燥罐压力, 使之处于安全压力以下。压力判断控制的主要过程逻辑及对应关系如表1:

表1所示数据, 我们可以看出随着干燥罐真空度P的增加, 调节阀 (221) 的开度也随之增加, 反之减小。调节阀压力控制的曲线如图2所示:

如图2所示的圆圈位置为加热阶段变压器开始出水的时刻。该时刻在干燥罐真空度数值上升平稳后出现的, 这个过程是个缓慢的过程, 每炉处理需要达到这个时刻至少需要7小时以上。这是因为在加热阶段前期, 干燥罐打入煤油通过蒸发器加热成煤油蒸汽对变压器身进行加热, 由于热量大多被变压器本身所吸收, 干燥罐压力上升较慢, 另一方面受压力判断控制逻辑影响, 所以调节阀 (221) 开度较小。这样, 直接导致干燥罐与收集罐之间唯一的通道变狭窄, 即便收集罐真空度再高, 也无法充分的将煤油蒸汽与水蒸气的混合气体抽至主冷凝器进行冷凝交换。最后只有当干燥罐中的混合气体达到一定浓度, 其压力上升一定值后, 随着调节阀 (221) 的开度逐步增加才能顺利的将混合气体抽至冷凝回收系统中进行计量。

综上所述, 该控制方法的优点:控制方法简单明确, 充分保护干燥罐压力, 使之不发生超压的危险。

缺点:在加热阶段初期水分不易充分回收至冷凝系统中, 在进行大容量的变压器产品处理时容易造成铁芯生锈。

方案2:目前国际上对VPD冷凝回收系统中调节阀 (221) 较为流行控制方式为冷凝回流量控制, 即通过计算混合气体被主冷凝器 (402) 冷凝后, 变成煤油和水液体的容积的多少来控制调节阀开度的大小。其控制逻辑, 如表2为:

如表2所示, 冷凝回流量较大时, 调节阀开度减小;同样, 回流量较小时, 调节阀开度增大。将实际的冷凝回流量控制在无限趋近于标准流量设定值。调节阀开度上限将控制在一定范围, 以免影响收集罐温度或增加主冷凝器负荷。其流量F可以用音叉传感器 (404) 及相关阀门的控制完成计算。这种控制手段的运行曲线如图2。

如图2所示的圆圈位置为加热阶段冷凝回流量控制的变压器开始出水的时刻。从曲线中可以得出, 出水量 (曲线2) 出现于加热阶段前期干燥罐压力还在上升的过程中, 相当于压力控制的曲线3的出水量的开始出水时刻要提前很多, 其原因在于, 系统自动运行于加热阶段时, 干燥罐内的煤油摄入量是一定的, 因为蒸发器的蒸发功率固定的, 故其煤油蒸汽的发生量也是一定的。但在加热初期时, 干燥罐本身温度较低以及变压器器身温度与煤油蒸汽的温差较大, 煤油蒸汽大多数都用于与干燥罐罐壁以及变压器绝缘、铁芯等进行热交换, 再加上初期变压器器身温度较低, 很难有水分蒸发出来, 所以混合气体的浓度非常低, 很少的混合气体通过调节阀 (221) 被冷凝成液体回收到收集罐中。通过表2的控制逻辑可以得出, 在主冷凝器下方的冷凝液越来越少的情况下, 调节阀的开度是逐渐增大的, 也同时增加了干燥罐与收集罐之间通道的大小, 尽可能的将从变压器蒸发出来的水蒸气抽至冷凝收集系统中。这样一旦罐内温度和变压器温度上升至有水蒸气蒸发, 就可以立即被冷凝系统计量出水量的多少。

冷凝回流量控制调节阀方式的优点:控制逻辑易于实现, 在加热初期尽可能的将水蒸气抽出, 防止变压器铁芯的生锈。并且蒸发器与主冷凝器的功率成一定比例不变, 所以只要冷凝回流量一定, 干燥罐的压力是不会超出规定压力的。

缺点:相关阀门 (如阀门405) 动作较为频繁, 增加机械损耗, 维护周期需较短。所以现阶段我们选用了方案2中的冷凝回流量的控制方式对调节阀 (221) 进行控制。

4、展望

当前我国电力行业处于一个飞速发展的时期, 同时也是装备制造行业需求较大的阶段, 如果能够使VPD设备更加完善、高效、稳定的运行、生产, 我们须面对以下问题:一方面是提高主冷凝器冷凝效率, 可以考虑二级冷凝器辅助冷凝, 这样冷凝液的容量更加准确。另一方面考虑加热阶段中冷凝流量控制方式与压力控制方式相结合, 既保证避免铁芯生锈又可以将干燥罐压力控制得准确适当。VPD的冷凝回收系统的控制需要不断去探索和创新, 才能更好的为电力行业、装备制造业服务。

摘要：简要对煤油气相干燥设备在加热阶段中, 对于冷凝回收系统中真空管路调节阀控制方式的讨论, 以及对加热阶段及变压器的影响。