溴化锂制冷技术

溴化锂制冷技术（共7篇）

溴化锂制冷技术 篇1

1 溴化锂吸收式制冷机组

溴化锂吸收制冷技术是一种利用热能为驱动力, 以水资源为制冷剂, 并且利用溴化锂的水溶液作为吸收剂的一种制冷技术。该机组可分为单效式和双效式。在溴化锂吸收制冷过程中, 由于溴化锂自身的沸点可以达到1265℃, 因此难以产生挥发反应, 而在工作时其溶液表面所产生的气泡和蒸汽则可以认为是纯粹的水蒸气。在温度已定的条件下, 溴化锂水溶液表面的水蒸气饱和分压是低于实际纯水的饱和分压的, 并且溴化锂的浓度越高, 其水蒸气的饱和分压越小, 蒸发能力越好。因此在同一温度下, 如果溴化锂浓度越高, 那么其水分的吸收能力也就越强, 就能够起到制冷的作用, 这也是将水作为制冷剂的原理。

该技术的设备主要由发生、冷凝、蒸发、吸收、循环以及热换等设备构成。其设备运行时, 当溴化锂水溶液在发生设备中吸收热媒水的热量后, 其溶液中的水分就会被不断汽化;而当溴化锂水溶液中水分随蒸汽散失后, 其内部溴化锂浓度就会不断上升, 因此进入了吸收设备当中, 而水蒸气则进入冷凝设备, 并且直接被冷凝成水溶液, 形成高压低温水溶液;当这部分水被调节阀输送到蒸发器内时, 就会受热迅速膨胀并蒸发, 此时蒸发所需热量就是由蒸发设备内冷媒水提供的, 进而获得降温和制冷的效果;低温水蒸气会进入到吸收设备内, 被溴化锂溶液吸收, 进而导致其浓度降低, 然后经由循环设备的输送重新范围发生设备, 完成整个制冷的过程。换热设备则主要是为了有效节省加热稀溶液的热量, 进一步提升该系统中的热效应, 保证发生设备中的高温溶液和吸收设备中的低温溶液能够实现热量的交换。

2 合成氨工艺段目前现状及解决方案

在夏季由于半水煤气脱硫进入清洗塔清洗, 而清洗塔在烈日暴晒下, 温度高达40℃以上, 半水煤气在进入压缩机前, 温度过高达到水饱和状态, 从而使压缩机处于“出工不出力”的状态, 合成氨产量大幅降低。

经过反复研究, 决定通过尿素车间的调节水 (原工艺通过冷却循环水将高调水和中调水降至所需要的工艺要求, 造成较大的热源浪费) , 采用溴化锂制技术, 吸收调节水热量, 制取冷冻水, 用于在半水煤气脱硫后进入压缩机一段入口前半水煤气的冷却, 并且与组合列管式石墨换热器联合应用, 以达到节能降耗目的。管程走半水煤气, 壳程走溴化锂制冷机组的冷冻水, 可使半水煤气脱硫后温度降低10℃以上, 始终使压缩机保持满负荷运行, 从而提高了合成氨产量, 为企业带来良好经济效益, 达到节能降耗的目的。

之所以采用组合列管式石墨换热器, 其原因如下:

(1) 半水煤气含有一定量的硫化氢, 具有腐蚀性。

(2) 组合列管式石墨换热器具有加高的稳定性。对于大多数的化学介质均具有很强的耐腐蚀度, 尤其是含有氯离子的化学介质, 但其对于具有强氧化性的酸和碱没有较高的耐腐蚀毒。

(3) 具有较好的导热性能, 石墨本身的导热系数在100W/m·K到110W/m·K之间, 其导热系数与铜、铝等金属相近。

(4) 具有较好的热稳定性, 自身膨胀系数较低, 使用温度可以达到150℃左右, 受温差的影响较小。

(5) 石墨属于非金属, 其外壁光滑程度高, 并且和大多数化学介质的亲和度较低, 不会对介质造成污染, 不容易阻塞管壁。

3 设计

以某化肥厂的30 万吨/ 年合成氨生产线为例, 半水煤气流量约2440m3/min, 温度40℃, 需要降温至20℃。溴化锂冷水温度由10℃, 升至18℃, 溴化锂热源来之尿素生产线的调节水。

3.1 热量计算

将半水煤气在换热设备中的温度设为40℃, 排出时温度为20℃, 两种情况下饱和煤气的总热焓分别每立方米222.2KJ和78.46KJ, 经过计算可得:

煤气在换热器中放出的总热量:2105.38×104 KJ/h

煤气在冷却器中冷却产生冷凝液量为:5336 KJ/h

冷凝水带走热量为:69.53×104 KJ/ h

总需冷却热量 (按2.5% 热量损失率计算) 为:1983.22×104 KJ/ h

3.2 换热器计算

对数平均温差为15℃, 石墨换热器在半水煤气中K值 (传热系数) 取400 - 600KJ/ (㎡ h℃) 之间, 其符合实际测量值, 获得K为500KJ/ (㎡h℃) , 对面积进行计算:

换热器换热面积A石墨为2644㎡, 加上一定的设计余量为3300㎡。

4 成本及效益分析

石墨换热器与溴化锂机组设备投资350 万元, 管道等其它费用150 万元;根据克拉伯龙方程所得, 将压缩机内的进气温度降低, 就能够提升其打气量。按降低10℃计算, 可增加输气量为3%。即30 万吨/ 年合成氨生产线每天氨产量增加30 t以上, 按平均日增产25t计, 高温季节按150 天计算, 则每年增加合成氨产量25×150=3750t, 按合成氨价格2200 元/t, 吨氨耗煤棒760×1.55=1178 元, 吨氨其它费用80 元。每年增加效益为 (2200-1178-80) ×3750=353.25 万元。

5 结论

综上所述, 采用溴化锂制冷技术通过尿素工艺段的调节水制取冷水, 应用于降低压缩机一段进口的半水煤气的温度, 提高氨合成系统的冷却效率, 增加压缩机打气量, 提高了合成氨的产量, 达到了节能减排、降耗、增产增效目的, 给企业带来极大的经济效益, 同时也为国家节约大量能源, 有力于推动国民经济可持续的发展。

摘要：中国是世界农业大国之一, 因此也成为了最大的化肥消耗和生产国家, 根据调查显示我国的化肥总产量占世界33%以上, 其中氮肥的总量超过了70%, 氮肥生产过程中所需要的原料和辅料均直接来源于能源, 其能源消耗成本占总生产成本的近七成左右, 因此化肥生产行业也属于典型的高能耗行业。但随着现代国际能源危机的日益加重, 能源价格逐渐上升, 也使得我国化肥生产过程中能源供应缺乏问题越来越严重。对化肥生产进行节能降耗已经迫在眉睫, 本文结合某化肥厂现有工艺, 来分析溴化锂制冷技术在化肥厂的合成氨工艺段的应用效果。

关键词：溴化锂制冷机组,低温余热,经济效益

参考文献

[1]瞿国忠, 周军.石墨换热器在半水煤气冷却中的应用[J].氮肥技术, 2011 (03) :32.

[2]梅树美.溴化锂吸收式制冷技术在合成氨生产中的应用[M].安徽化工, 2012 (05) :38.

溴化锂制冷技术 篇2

随着社会经济的发展,空调的大量使用,加剧了能源供应紧张和环境污染问题。解决这一问题的良好途径是将太阳能应用于空调,太阳能空调技术一般指热能驱动的空调技术［1］,即利用集热技术将太阳能转化为热能,以热制冷。太阳能是绿色清洁的能源,获取容易且安全可靠,太阳能空调可实现与建筑一体化,冬天供暖、夏天供冷,全年提供热水,且运行成本低、节能环保,是实现低碳建筑的重要发展方向。目前,太阳能应用于吸收式制冷技术已成为人们的研究热点。

1太阳能溴化锂吸收式制冷系统的工作原理

太阳能溴化锂吸收式制冷系统由太阳能集热器、发生器、冷凝器、节流阀、蒸发器、溶液热交换器、吸收器及泵等部件组成。循环过程是一种热质交换的过程,发生器中蒸发出冷剂蒸汽,溴化锂溶液由稀变浓,冷剂蒸汽在吸收器中被吸收,溴化锂溶液又由浓变稀,蒸发器中冷剂水在低压下汽化吸热达到制冷的目的。具体工作过程为由发生器泵送来的溴化锂稀溶液经热交换器送入发生器内,被热源热水加热,稀溶液被加热到一定温度时溶液中的水分汽化成水蒸气进入冷凝器,在冷凝器中冷却水冷却凝结成冷剂水,冷剂水经节流后进入蒸发器中均匀地喷淋在蒸发器管簇的外表面,管内冷冻水被冷却后温度降低,由于吸收了管内冷冻水的热量而汽化成的冷剂水蒸气进入吸收器,管内冷冻水被冷却后温度降低。冷剂水蒸气被溴化锂中间溶液所吸收,吸收过程中放出的吸收热被吸收器管簇内冷却水带走,中间溶液吸收了冷剂水蒸气而成为稀溶液,又被发生器泵经溶液热交换器送往发生器中加热,如此不断循环,在蒸发器中连续产生冷效应, 从而达到制冷目的。太阳能吸收式制冷循环系统如图1所示。

2溴化锂吸收式制冷机的典型结构及研究进展

太阳能吸收式空调系统中广泛应用溴化锂- 水作为工质对,由于COP高、对热源温度要求低、 无毒和对环境友好,而成为当今研究与应用的热点。按其制冷循环的类型可分为单效、双效、双级、 三效,以及单效/双级等复合式循环。表1列出了各种循环类型的COP,显然热源温度越高,制冷系统所能达到的COP就越高。

在具体应用中,能够利用低温热源的只有单效及两级循环,采用平板集热器即可满足所需热水温度的要求。

2. 1单效循环系统

采用单效循环热水温度一般保持在90℃ 左右,在热源温度为85℃ 时COP达到最大0. 7。在发生器内的热水温降通常为5 ~ 10℃。单效循环中发生压力由冷凝压力决定,而冷凝压力取决于冷却水温度,冷却水温度由环境温度决定。所以发生压力变化不大,随温度的升高,发生终了浓溶液浓度会增加甚至结晶,破坏循环。所以驱动热源温度不高,采用平板集热器或真空管集热器即可满足需求,这可充分利用低温热源,但也限制了高品位热源的利用。1999年,北京太阳能研究所在山东乳山建设了1座单效吸收式空调系统,夏季提供100k W的制冷量,冬季提供45℃ 生活热水32m3, 采用真空管集热器来提供所需热水,采光面积为540m2,并且设计了辅助热源,系统COP最高可达0. 71。热源的可利用温差为6 ~ 8℃ ,在高温下,集热器的效率不高,系统对太阳能的利用率较低［4］。

2. 2两级循环系统

当热源温度较低时,制冷剂的放气范围将减小,单效制冷循环已不能制冷,可采用两级吸收式循环,两级循环所需热水温度只要70 ~ 90 ℃。两级溴化锂吸收式制冷系统有2个发生器、2个吸收器和2个溶液热交换器。2套系统相互叠置,一个吸收式系统叠置于处于不同压力或浓度下的另一个吸收系统上,这种布置方式可以使得系统所需的高温热源温度降低。溶液在高、低压发生器和高、 低压吸收器中,分别经历2次发生过程和2次吸收过程。由于热源温度不高,高压发生器发生终了状态点浓溶液质量分数不够高,又受吸收器内冷却水温度的限制,很难吸收来自蒸发器的制冷剂蒸气。 因此效率较低,仅为0. 3 ~ 0. 4,但该系统可以很好地利用低品位热源。1998年,广州能源研究所在广东江门建成制冷功率100k W两级溴化锂吸收式空调系统。系统采用500m2高效平板太阳能集热器,驱动热源温度65 ~ 75℃,热源的可利用温差达12 ~ 17℃ ,有利于提高集热器的效率和系统的太阳能利用率,但系统的COP较低,通常不超过0. 4［5］。

单效和两级循环系统中,热源可利用温差都不大,效率较低。对于相同的热源,吸收式制冷系统中热源的可利用温差越大,热水循环量就越小,这样就可以减小泵功,节省配套投资,节约运行成本, 提高集热器的效率,可较大程度地提高吸收式制冷机的COP等性能参数。因此,从增大热源可利用温差出发,万忠民［6］等设计了新型太阳能吸收式循环系统。与传统的两级吸收式循环相比,通过高压发生器发生的溴化锂溶液与低压吸收器吸收后的溶液混合,在相同的冷凝条件下降低了低压发生器的压力,新循环在发生热源温度75 ~ 85℃,热源可利用温差最大可达33. 5℃,系统的热力系数最高可达0. 605,其性能在传统循环基础上有较大提高,效果较明显。陈亚平［7］等设计了一种性能介于单效循环和两级循环之间的新型1. x级溴化锂吸收式制冷机循环。新循环增加了1个高压发生器和1个高温溶液热交换器,使部分流体按单效循环而另一部分按两级循环。热水进口温度为70 ~ 85℃ 左右。热水利用温降可达20 ~ 30℃ 。实验表明1. x级循环克服了单效循环运行范围窄的缺点, 循环热力系数COP远高于两级溴冷机循环的COP值。

上述循环系统的改进,大都是从增加驱动热源的可利用温差考虑的,还没有实际应用的实例。在热源温度较高的条件下,采用多效循环可获得更高的COP值。

2. 3双效及多效循环系统

近年来,随着技术水平的提高,特别是太阳能真空集热管聚光等新技术的不断发展,采用聚光型集热器可以获得150℃ 以上的热源热水温度。适用于高温热媒水的双效循环可获得更高的制冷效率,而单效循环受浓溶液结晶的影响已不适用。多效循环是在单效吸收式循环的基础上对系统中发生器的工作方式和溶液循环流程改进得到的。双效吸收式制冷机组中设有高、低发生器、多设了1个高温溶液热交换器、1个凝水换热器。高压发生器中发生压力比单效系统发生压力要高,溴化锂水溶液在一定温度下,随着压力的增加其饱和浓度在不断降低,这样发生终了高压发生器中浓溶液的浓度不会很高,防止结晶现象出现。高压发生器发生出来的冷剂蒸汽将进入低压发生器中作为低压发生器的热源,因而热能被有效地利用了2次。同时这部分冷剂蒸汽被冷凝成水,从而完成双效循环。 三效循环是在双效循环的基础上增加1个高压发生器和1个高温溶液热交换器。这样在循环中热能可被多次利用。与单效循环相比,产生同样制冷量所需的热源热量减少,因此具有较高的COP。 双效溴化锂吸收式制冷机组的COP约为1. 0 ~ 1. 2,驱动热源可以是150℃ 以上的高温热水,或者是0. 25 ~ 0. 8MPa( 表压) 的饱和蒸汽,它的最大COP值在热源温度为130℃ 时可以达到1. 2。而三效溴化锂吸收式制冷机组的COP约为1. 67 ~ 1. 72,其驱动热源温度则需要200℃ 以上。1998年,一座太阳能双效吸收式制冷系统在美国萨卡拉门托市建成。系统主要由106. 5m2复合抛物面聚焦集热器( CPC) 和双效溴化锂吸收式制冷机组成, 制冷机由CPC获得的150℃ 的热源水驱动。测试结果表明,日集热效率接近50% ,瞬时集热效率约60% ,制冷机COP可达1. 1［8］。

3太阳能制冷的应用状况

吸收式制冷技术较成熟,吸收式制冷机运行稳定可靠。到目前为止,我国公开报道的太阳能空调应用示范项目约40 ~ 50个,其中超过一半为吸收式制冷系统。2010年7月,上海交通大学与山东力诺瑞特新能源有限公司合作设计了应用于力诺瑞特低能耗馆项目中的太阳能空调示范系统,集热面积105m2,制冷能力17k W,可供制冷面积130m2,采用中温真空管太阳能集热器和单效溴化锂一水吸收式制冷机。经实际运行可充分满足单、 双效吸收式机组热源温度需求,在太阳能空调领域具有良好的应用前景［9］。

目前,国内溴化锂空调发展良好的企业主要有长沙远大和江苏双良,并且在全球范围内都处于领先水平。长沙远大公司研制了利用槽式太阳能集热器驱动的有燃气备用的双效吸收式空调,在天津等地进行了示范应用［10］。北京天普、山东皇明、长沙远大和珠海兴业等企业都建立了太阳能空调示范系统,并尝试产业化。目前珠海兴业新能源科技有限公司在珠海总部和湖南分公司分别新建了70k W和500k W的热水吸收式太阳能空调系统,系统调试成功后,已经连续可靠的运行18个月,是目前国内太阳能空调示范运行最为成功的工程之一［1］。

4影响溴化锂吸收式制冷机组性能的因素

影响溴化锂吸收式制冷机组的性能因素主要有冷媒水出口温度的变化、冷却水进口温度的变化、冷却水流量的大小、加热蒸汽压力( 或温度) 变化、污垢系数及不凝性气体等。这些因素的变化将直接影响到机组的制冷量和机组的正常运转。溴冷机不可能完全在设定的工况下工作,因此,掌握这些因素的变化有助于对机组的日常维护和管理［11］。

加热蒸汽压力( 温度) 的变化对制冷量的影响。当加热蒸汽压力提高时,制冷量增大,试验表明,加热蒸汽压力每提高0. 01MPa,制冷量约增加3% ~ 5% 。但加热蒸汽压力不宜过高,否则浓溶液浓度升高,容易结晶,同时会削弱铬酸锂的缓释作用。

冷媒水温度的变化。当冷媒水出口温度降低时,制冷量下降,蒸发压力降低,吸收能力减弱,吸收终了稀溶液浓度升高,放气范围减小,使制冷量下降。试验表明,冷媒水出口温度每升高1℃ 制冷量约提高4% ~ 6% 。

冷却水进口温度的变化。当冷却水进口温度降低时,吸收器出口稀溶液的温度降低,浓度也降低,冷凝压力下降,从而使发生器出口浓溶液的浓度增大,使循环放气范围增大,制冷量增大。试验表明,冷却水进口温度每降低1℃ 制冷量约增加4% 。但冷却水的进口温度不宜过低,过低会使溶液产生结晶。

不凝性气体的产生。溴冷机是在密封的真空环境下运行的,如若密封不严,外界空气很容易漏入,即使有少量的不凝性气体也会使机组制冷性能下降,严重的会影响机组的正常工作状态,因此要及时抽取不凝性气体,以使机组正常工作。

水侧污垢的影响。溴冷机在运转一段时间后, 在传热管内外壁会产生一层污垢,使制冷量下降。 因此,根据使用的管材选择符合要求水质,是溴冷机正常工作的前提。

溴冷机是密封容器中的一个传热传质体,上述因素不可能在设定状态下单独变化,要达到理想的制冷效果,在工作过程中则要强化其传热传质过程,合理调节溶液的循环量,以达到最佳的制冷效果。

5发展前景

太阳能作为清洁无污染的可再生能源,它的开发利用越来越受到人们重视,太阳能空调不仅技术上愈来愈成熟,其经济效益也很显著。从节约能源、保护环境出发,太阳能替代传统能源用于空调制冷必将成为今后发展的重要方向。

1) 注重小型太阳能空调的开发,研发适合家庭使用的太阳能空调。目前太阳能空调都为大型中央空调,很难进入家庭,使用范围及推广应用受到限制。

2) 开发蓄能技术。由于太阳能空调只能在太阳辐射强的白天接收太阳能,而对于辐射较弱的情况下,太阳能吸收式制冷系统不能正常运行,所以蓄能技术的开发将满足人们对全天候空调的需求。

3) 结合建筑用能,开发与建筑一体化的太阳能供热、采暖、制冷系统,实现太阳能利用规模化, 提高太阳能综合利用率。

4) 随着集热技术的发展,聚焦型太阳能集热器能够获得比平板型集热器高得多的温度,太阳能空调也朝着高温热媒、高制冷效率和设备小型化的方向发展［12］。目前,三效制冷机的能源利用率已经可以超过传统的蒸汽压缩式制冷机［13］,只有高的能量转换率太阳能空调才有发展空间,三效以及多效机组将是今后吸收式制冷技术发展的一个重要方向。

随着人们对环境的重视及绿色建筑的兴起,太阳能吸收制冷技术将有着巨大的发展空间。相信随着技术的发展,今后溴冷机将有更高的热力系数、能源利用率也会更高。

摘要：在能源紧张、环境污染日益严重的今天,太阳能的开发利用符合环境保护的可持续发展要求。在太阳能的应用中,太阳能空调技术具有良好的发展前景,既满足了人们追求高品质生活的要求,又节能环保,是空调制冷的理想形式。文中介绍太阳能溴化锂吸收式制冷系统的工作原理,阐述吸收式制冷循环系统的几种典型结构及相关的研究进展,对影响溴化锂吸收式制冷机组性能的因素进行分析,最后探讨太阳能溴化锂吸收式制冷机的发展前景。

溴化锂制冷技术 篇3

利用氯气与氢气为原料合成氯化氢, 用高纯水吸收制成31%盐酸, 是氯碱厂最经典的工艺。在2005年以前, 中泰化学氯化氢合成装置的热量多数情况不能合理的利用, 自中泰化学采用溴化锂制冷技术, 能合理的利用氯化氢反应热, 将化学能转化成物理能, 制成7℃水循环利用。随着氯碱行业竞争越趋激励, 成本不断上升和节能减排工作的深入, 合理的循环利用好这部分热能越来越重要。

二、盐酸工艺简介

在石墨合成炉内, H2与Cl2一起进入, H2在Cl2中燃烧, 生成HCl。Cl2由下进入内管, 内管上端开有多个斜形孔;外管通入H2。Cl2、H2配比一般为1:1.1~1.15火焰呈青白色, 火焰温度达2400℃左右, 氯化氢气体由合成炉夹套水散热, 逐渐冷却至400℃左右, 至炉顶冷却器冷却至55.0℃以下, 一部分进行检测分析, 在氯化氢纯度94.0%~96.0%, 且不含游离氯时直接进入氯化氢冷凝器, 经氯化氢冷却器冷却至10.0℃左右以下送往氯乙烯合成工序。另一部分进入石墨吸收器, 被来自尾气吸收塔的稀酸吸收, 生产出合格的成品盐酸或高纯酸, 制成的成品盐酸和高纯酸分别流入计量罐, 以供生产所需或交至成品罐区。

三、溴化锂制冷技术简介

1. 技术机理

溴化锂是一种吸水性极强的盐类物质, 溴化锂水溶液具有在常温下 (特别是在温度较低时) 强烈地吸收水蒸汽而在高温下则又能将其所吸收的水分释放出来的特性。溴化锂吸收式制冷机是利用溴化锂作吸收剂, 用水作制冷剂, 利用不同温度下溴化锂水溶液对水蒸汽的吸收与释放来实现制冷的, 这种循环是利用外来热源实现制冷的。

2. 工艺流程

来自用户的~12℃回水进入冷水罐, 经过冷水泵加压后进入溴化锂机组进行机组内的降温生产出合格的~7℃水送往用户, ~7℃水吸收用户热量后回冷水罐进行继续循环。

其中在机组运行中的热水由热水罐进入热水泵进行加压后进入热水换热器与来自盐酸的高温热水进行换热或进一步进入蒸汽换热器进行蒸汽加热后, 送往溴化锂机组, 经过溴化锂机组进行吸收热量后回热水循环罐继续进行循环。

四、热量恒算

1. CI2与H2合成HCI热量计算

(1) 采用数据

(1) 以单台150t/d盐酸炉计算, 盐酸浓度31%, 年运行时间8000小时

则HCI流量G=6250kg/h

(2) HCI生成热△H=-184.096 k J/mol (标准状态下)

(3) HCI比热CP=0.833 k J/kg.℃

(4) 水的比热Cp=4.187 k J/kg.℃

(2) 盐酸炉水夹套导热量

(1) 氯化氢合成的热量

化学反应方程式:+→2

则氯化氢合成的热量为:6250×1

(2) 水冷夹套带出热量

假如反应热全部由氯化氢气体吸收, 则氯化氢气体温度升高:

原料气入炉温度t1=20℃。如果反应热全部为氯化氢吸收时, 氯化氢气体最终温度

合成炉出合成段的平均温度以400℃计算, 假如不计合成炉下部无水套表面的散热, 则水冷夹套带出热量

二、氯碱溴化锂热电衡

1. 所需循环热水量

设循环热水进合成炉为83℃, 出炉为95℃, 则需循环热水量6

2. 溴化锂机组所需热量

设进出溴化锂机组的平均温差为10℃ (进溴化锂机组温度为95℃, 出溴化锂机组温度为85℃) , 其余为热水循环散失热量。

溴化锂机组所需热量

以热效率95%计, 能产冷量

米东二期采用了八台150t/d盐酸炉, 所产热量能驱动约1318.64万大卡的溴化锂冷冻机组, 故氯碱冷冻采用了5台LFC-81型热水型溴化锂机组 (制冷量为300万大卡) 。

五、溴化锂制冷与氨制冷对标分析

1. 优点

(1) 热水型溴化锂吸收式制冷机是以热能为补偿的制冷机.可利用生产工艺过程中的废 (余) 热制取冷水, 节省了为获取低温水 (7℃水) 而需要消耗的热源。

(2) 以水做制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂, 无臭无毒, 不存在像氨或氟里昂等对环境的影响, 属于绿色环保冷媒。

(3) 机组完全在真空状态下运行, 整个机组除了功率很小的屏蔽泵外, 几乎没有运动部件, 机组运行安全可靠, 使用寿命长。

(4) 机组操作方便, 自动化程度高, 易于管理。

(5) 盐酸合成炉和溴化锂机组的热水循环水系采用软水, 溴化锂冷冻水同样采用软水, 换热效率恒定, 适合长期使用。

2. 性能分析

假若用0℃氨制冷机代替溴化锂机组, 提供7℃水, 用制冷量为1189KW的氨冷机 (电机为350KW) , 则米东二期氯碱冷冻需要13台冰机, 功率系数以0.85, 则每天350×13×24×0.85=92820 (kw·h) 。而溴化锂机组与氨冷冻机组相比, 在动力方面只增加了热水泵, 在本公司氯碱冻工艺中, 5台溴化锂机组用配置两台热水泵 (250KW) , 自身所用的电机只有5KW, 则每天耗电为255×2×24×0.85=10404 (kw·h) 。

电费按0..37元/ (kw·h) 计算, 则全年溴化锂机组比氨机组省电费330× (92820-10404) ×0.37≈1006.3 (万元)

此部分只做了动力电上的对标分析, 对于实际投资方面, 氨制冷系统的投资要大一些, 所需的蒸发器占地面积要高, 蒸发效果也不是很好。

3. 效果

自2005年以来, 米东中泰工业园区使用溴化锂制冷技术与盐酸废热联合利用以来, 使用效果比较好, 生产运转比较正常, 生产区使用的7℃水全部都采用溴化锂机组进行制冷, 已不用氨制冷机组和氟里昂制冷机组, 只有深冷工艺 (-25℃以下水) , 才使用氨制冷机组和氟里昂制冷机组。溴化锂制冷技术对盐酸合成炉产生的热量进行回收, 在热量回收的同时, 产出满足生产所需的7℃冷冻水, 简化了工艺流程, 降低了生产成本, 改善了生产环境, 提高了劳动生产率。

结论

通过对本公司盐酸工艺与溴化锂机组的能力核算, 使我们认识到氯碱生产工艺中, 还有许多废物、废气、废水的可综合回收利用, 只要细心观察, 仔细发现会找到生产工艺中还有一些能源可以利用的。如电石生产中的废气煤气, 还有电石自然冷却中的热量回收问题、电石中的矽铁的回收、氯乙烯生产中的废触媒的回收利用, 都需要工程技术人员去综合利用解决。在这个资源匮乏的地球上, 我们更应该合理利用“三废”物品, 将它们变废为宝, 合理综合利用各种能源, 创造企业利润最大化。

摘要：对溴化锂制冷技术及盐酸合成炉的热量衡算, 合理的利用氯化氢的反应热, 将盐酸合成炉冷却所需循环水, 利用溴化锂机组制取低温冷冻水, 满足了化工生产需求, 以确保节能减排工作, 增加企业利润。

关键词：溴化锂制冷技术,盐酸合成炉,能量恒算,热能综合利用

参考文献

[1]天津大学物理化学教研室.物理化学[M].北京.高等教育出版社2001.1.

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[3]冯建飞.余热型溴化锂制冷技术在氯碱生产中的应用[J].聚氯乙烯, 2009 (9) 46.

溴化锂吸收式制冷机节能运行分析 篇4

洛阳石化空压冷冻站共有6台蒸汽双效型溴化锂吸收式制冷机, 其中5台由江苏双良集团公司设计制造, 机组型号是SXZ8-465D。另外1台由大连三洋制冷有限公司设计制造, 机组型号是NG-83MT, 主要为聚酯、短纤维、合纤空调及工艺系统提供冷冻水。

2 SXZ8-465D与NG-83MT型制冷机主要技术参数

2.1 溴冷机设计参数

下表1为SXZ8-465D与NG-83MT型制冷机设计参数。

2.2 溴冷机工艺参数

下表2为SXZ8-465D与NG-83MT型制冷机主要的工艺参数一览表。

3 主要工艺参数控制分析及优化措施

机组技术参数有一定的控制范围, 通过优化参数, 即保证设备正常运行, 又达到节能降耗的目的。

3.1 蒸汽压力

在其它条件不变时, 机组的制冷量随着加热蒸汽压力的升高而增大, 当加热蒸汽压力提高0.1MPa时, 制冷量约增加5%~10%。但是蒸汽压力过高时, 机组容易结晶, 制冷量反而会严重下降。本站蒸汽压力的指标是0.7~0.85MPA, 在实际操作中, 进分汽缸蒸汽压力一般控制在0.3~0.8MPa之间, 为了节能的目的, 在机组调整时会根据溶液浓度、温度、空调负荷等因素的变化, 有选择性的控制蒸汽压力, 减少蒸汽用量。

3.2 冷却水进口温度和水量

在其它条件不变时, 机组的制冷量随着冷却水进口温度降低而提高。冷却水进口温度降低1℃, 制冷量增加3%左右。但是冷却水温度过低或用量过大, 将造成浓溶液结晶和冷剂水污染现象的发生, 所以从机组安全运行角度考虑, 不允许冷却水进口温度过低, 需要设定≥19℃的联锁保护。当机组冷却水进口温度升高时, 机组制冷量下降, 所以设计冷却水温度上限为32℃, 在实际机组运行中, 当冷却水温度超过30℃时, 机组制冷量将大大下降, 所以就需及时联系循环水场降水温, 以免影响生产。冷却水量可以有50%~110%的变化范围, 实际可以实现5%~100%调节, 因此根据空调负荷调整冷却水量是一项重要的节能措施。

3.3 冷水出口温度

冷水出口温度设计指标是7℃, 本站控制指标是7~11℃, 这是因为当其它内外条件不变的情况下, 冷水出口温度每升高1℃, 机组制冷量提高4%~7%。在水温32℃的条件下, 冷水出口温度由7℃提高至9℃, 制冷量由100%提高至110%。所以当空调负荷降低时, 适当提高冷水供水温度, 可提高机组制冷量, 而不必一定控制冷水温度在7℃, 变冷水出口温度调节, 是溴冷机一项节能降耗的重要措施。

3.4 高发温度、高发压力

高发温度及压力过高会造成机组结晶, 所以SXZ8-465D型机组设计高发温度≤170℃, 高发压力≤940mm Hg;NG-83MT型机组设计高发温度≤165℃, 高发压力≤0kg/cm2, 由于本站设备寿命已达十几年, 机组性能下降, 易发生结晶现象, 因此实际设备运行中控制SXZ8-465D型机组高发温度≤135℃, 高发压力≤440mm Hg;NG-83MT型机组高发温度≤140℃, 由于控制得当, 近年来机组很少发生结晶情况。

3.5 溶液的浓度

溶液的浓度越高, 吸收效果越好, 但过高易结晶, 故机组设计指标要求浓溶液浓度不能超过65%。但在实际生产中, 一般控制稀溶液浓度不超过54%, 浓溶液浓度不超过60%, 这是因为当溶液浓度为64%时, 结晶温度为40.5℃, 40℃左右的温度已是SXZ8-465D型机组的日常喷淋温度, 故要严格控制溶液的浓度, 防止结晶现象的发生。影响溶液浓度的因素主要有蒸汽温度和压力、冷却水量及温度、不凝性气体、高发温度及压力、真空度等, 通过对以上参数进行全面控制, 可达到预防结晶、降低能耗、延长机组寿命的效果。

4 溴冷机在运行过程中的参数波动及优化措施

近年以来, 本站溴冷机在运行过程中主要参数波动有冷水压力波动;真空度不好, 制冷量下降;控制系统老化, 传输数据缓慢不准;冷却水温度波动;针对现状本站采取了相应的解决措施, 有效地优化了机组运行。

4.1 冷水供水压力波动

供水压力低时不能满足用户生产需求;供水压力高时, 对设备造成冲击, 甚至将溴冷机蒸发器端面憋漏, 增加机组铜管胀裂的风险, 操作人员不得不手动将冷水排地沟, 造成不必要的浪费。

原因分析及对策:

(1) 稳压补水系统补水泵出口单向阀内漏, 稳压罐冷水回流至补水箱, 造成冷量损失。

处理措施:更换新的单向阀。

(2) 冷水进回水管线上的供水压力调节阀是反装阀, 可是此阀仪控程序设计错误, 不能实现自动控制, 造成水压不稳, 波动大。

处理措施:改正了电脑仪控程序错误, 实现调节阀自动控制。

(3) 补水箱浮球阀故障, 水箱液位波动, 大量冷水从补水箱溢流。

处理措施:更换新的浮球阀, 要求操作人员开关阀时缓慢, 防止对浮球阀过大冲击。

4.2 溶液循环量不合适, 机组液位波动

调整合适的溶液循环量, 不仅能提高机组的制冷量, 而且还能节约蒸汽和循环水用量。

原因分析及对策:

(1) 由于操作人员经验不足, 造成液位调整不当。

(2) 可通过调节溶液泵出口溶液阀和中间溶液阀来实现机组液位和溶液循环量的调整;也可以通过改变高发温度或压力的设定值, 从而改变变频器的频率来调节。在调节过程中要注意保持高低压发生器液位的稳定, 防止因液位波动而造成冷剂水污染。在开启机组后要多观察液位的变化, 其中包括:发生器液面、吸收器液面、蒸发器液面, 防止液位控制不准。

4.3 蒸汽压力波动

蒸汽压力波动大, 造成制冷机结晶。

原因分析及对策:

(1) 主要原因:本站蒸汽是由热电站提供, 用户多, 用量不稳定。

(2) 本站的蒸汽压力主要是靠自力式调节阀、蒸汽调节阀及蒸汽切断阀控制, 根据经验, 以自力式调节阀控制总压力范围, 蒸汽切断阀防止压力波动, 在这两个阀的配合下才能有效发挥蒸汽调节阀的能量精细调整。另外, 如果机组在不好状态下运行时, 而蒸汽调节阀此时失灵, 很可能造成机组重故障, 所以蒸汽调节阀的灵敏度也是我们监测的重点, 应经常检查蒸汽调节阀状态, 满负荷时是否全开, 无负荷时是否全关。开机通蒸汽时, 应时刻观察蒸汽压力的变化, 防止供热过快, 使发生器传热管受热不匀, 造成传热管变形和胀管处泄漏。通过蒸汽用量的控制即保护了机组又达到了节能的目的。

4.4 环境温度变化, 冷却水温度、空调负荷波动

本站用的冷却水进口温度、空调负荷波动大, 给制冷调节带来难度。

原因分析及对策:

(1) 白天与夜晚、晴天与阴天气温变化大, 尤其到了夜晚、晚秋空调需要的冷量降低, 冷却水温度也随气温变化而降低。另外, 本站用的冷却水是由循环水场提供, 用户多, 影响因素多。

(2) 处理措施:当冷却水温度降低时, 可及时降低蒸汽和循环水的用量。当空调负荷降低时, 适当提高制冷机冷水供水温度, 减少蒸汽和循环水的用量, 达到节能的目的。本站十几年的设备运行经验证明, 及时调整溴冷机制冷量, 可有效降低能耗, 效益可观。

5 结论

溴化锂制冷机系统运行的好坏, 对用户生产稳定性和产品质量影响较大。另外溴化锂制冷机是能耗大户, 蒸汽、冷却水消耗量大, 通过在生产中对制冷系统的工艺参数控制、操作优化和性能改进, 稳定了溴冷机的运行状况, 也达到了节能降耗的目的。

参考文献

溴化锂制冷技术 篇5

近年来, 国内外很多专家学者对太阳能空调和吸收式制冷进行了大量的理论和实际的研究。太阳能驱动的溴化锂吸收式制冷系统在我国发展非常迅速。本人所在课题组提出了一种新型单效、双效耦合太阳能吸收式制冷循环, 其特点是在白天有日照时段利用中温集热器生产蒸汽, 当集热器产生的热源温度在160℃左右时可按双效循环运行提供空调制冷量, 并进行蓄热;而在无日照时段或热源温度下降到140℃以下时可切换为热水型单效循环运行, 直至85℃左右单效循环无法运行为止。这样, 由于热源利用温差很大, 单位体积的蓄热水箱 (蓄能罐) 可以蓄取较多的能量。其蓄能密度与冰蓄冷相当, 在正常天气情况下有可能无需用辅助能源而完全靠太阳能进行昼夜空调。

1 单效、双效耦合式溴化锂吸收式制冷机原理

单效、双效耦合式溴化锂吸收式制冷机系统原理图如图1所示:

单效、双效耦合溴化锂吸收式制冷机跟普通的双效溴化锂制冷机相比, 多了一个热水低压发生器, 该换热器的传热面布置在低压发生器传热面的上方, 两部分传热面均采用喷淋式结构, 可避免沉浸式结构因液柱而造成发生效率降低的问题。

当聚光型太阳集热器发生的蒸汽压力达到0.25MPa (表) 以上且有制冷需求时, 打开V2阀给溴化锂吸收式制冷机供应蒸汽, 制冷机按双效运行, 在高压发生器中, 稀溶液被热源蒸汽加热。在较高的发生压力pr下产生冷剂蒸汽, 因该蒸汽具有较高的饱和温度, 又被通入低压发生器作为热源, 加热低压发生器中的溶液, 使之在冷凝压力pk下产生冷剂蒸汽。此时, 低压发生器则相当于高压发生器在pr压力下的冷凝器。由于驱动热源的能量在高压发生器和低压发生器中得到了两次利用, 所以称为双效循环。显然, 与单效循环相比, 产生同等制冷量所需的驱动热源加热量减少, 即双效机组的效率比单效机组提高近一倍。

当有制冷需要且蒸汽压力低于0.25MPa (表) 、而蓄能罐内热水温度在140℃~85℃之间时, 制冷机热源切换为热水, 按单效循环运行, 启动热水泵P2并打开V2阀。机组工作时, 从吸收器流出的稀溶液, 经溶液泵升压流进低温溶液热交换器进入热水低压发生器。稀溶液在低温溶液热交换器中被来自低压发生器的浓溶液加热, 再在发生器中被作为驱动热源的热水加热, 浓缩成浓溶液。从发生器流出的浓溶液, 在压差和位差的作用下, 经低温溶液热交换器进入吸收器。浓溶液在低温溶液热交换器中向来自吸收器的稀溶液放热, 再在吸收器中吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽, 稀释成稀溶液, 同时, 向冷却水放出溶液的吸收热。这样, 完成了单效溴化锂吸收式制冷循环的溶液回路。在发生器中产生的冷剂蒸汽, 流入冷凝器, 在其中向冷却水放热, 凝结成冷剂水, 经U型管节流进入蒸发器。冷剂水在蒸发器中蒸发, 同时向冷水吸热, 使之降温而产生制冷效果。在蒸发器中产生的冷剂蒸汽, 进入吸收器, 完成了单效溴化锂吸收式制冷循环的制冷剂回路。

2 单效、双效耦合式溴化锂吸收式制冷机仿真模型

目前对于水的热物性方程研究已经很成熟, 本文不再赘述。本文主要介绍溴化锂水溶液的热物性方程。

2.1 溴化锂水溶液的平衡方程

溶液的平衡方程反映平衡态溶液的压力P、温度t和浓度关系的方程。因溴化锂水溶液沸腾时只有水汽化出来, 溶液的蒸汽压就是水蒸汽压, 而水的饱和蒸汽压只是温度的单值函数。溶液的蒸汽压可以由该压强下的水的饱和温度代表, 水溶液的沸点t与同压强下的水的沸点t1成正比, 一定浓度下的溴化锂水溶液符合这一关系:

式 (1) 中:

t—压强为P时, 溴化锂溶液的饱和温度/℃;

t1—压强为P时, 对应水的饱和温度/℃;

在溴化锂吸收式制冷循环的计算和分析中, 往往遇到已知溶液的压力P、温度t, 确定溶液的浓度ξ问题, 可采用回归方程:

2.2 溴化锂溶液的比焓值计算方程

溴化锂水溶液的焓是指固体溴化锂的焓和水的焓以及溴化锂在水中溶解的积分溶解热之和。本文采用贾明生拓展的计算公式, 溴化锂溶液温度、质量分数、焓的关系式为:

2.3 溴化锂溶液的结晶温度方程

溴化锂制冷机在运行是, 必须注意溶液的质量分数ξ和温度t的范围, 避免发生结晶现象。ts为溴化锂结晶温度, 关系式如下:

2.4 溴化锂溶液的密度与温度及质量分数方程

根据溴化锂溶液密度随温度t和质量分数ξ的变化曲线图及数据, 可以看出, 在一定质量分数下, 溴化锂溶液的密度ρ与温度t近似成一条直线, 因此可以先假设在一定质量分数ξ下密度ρ与温度t的关系为:

式 (5) 中:

A、B—系数, 溶液质量分数的函数;

ρ—溶液的密度, kg/m3

利用正交多项式回归方法, 在0.4≤ξ≤0.66, 0℃≤t≤120℃范围内, 求得系数A、B与浓度ξ的关系如表, 得到溴化锂溶液密度ρ与溶液温度t和质量分数ξ的关系为:

3 溴冷机的稳态模型与仿真

作为本文研究的太阳能驱动的单效、双效耦合溴化锂吸收式制冷系统, 对于分别工作于单效和双效条件下的机组性能都有较高要求。所以本人也分别模拟了两种循环的变工况稳态仿真过程。由于单效与双效循环的静态模拟过程相似, 本文仅介绍双效循环机组变工况性能计算机模拟的数学模型。初始边界条件如表1:

4 仿真的静态结果

4.1 冷却水进口温度对系统性能的影响

冷却水的进口温度直接影响循环冷凝压力的大小。冷却水温度变化使得吸收器出口稀溶液的温度和高压发生器出口稀溶液的温度随之变化。图3显示了当冷却水进口温度从23℃增大到33℃时, 双效循环与单效循环的COP值与相对制冷量Q都不断减小。这是因为当冷却水进口温度增大时, 循环的冷凝温度、冷凝压力随之增大, 高压发生器浓溶液的质量分数变小, 高压发生器的放气范围变小, 因此图3 (b) 所示制冷量降低了, 图3 (a) 所示COP值也随之变小。冷却水进口温度也不宜过低, 否则将会导致稀溶液温度过低和浓溶液温度过高, 这将引起溶液结晶。

4.2 冷媒水出口温度对系统性能的影响

保持其他工况条件不变, 求取不同冷媒水出口温度对系统的变工况性能, 绘制曲线如图4。由图可以看出单效和双效循环的制冷量和性能系数COP都随着冷媒水出口温度的降低而下降, 且制冷量有加速下降的趋势。这主要是由与随着冷媒水出口温度下降, 蒸发压力下降, 吸收能力减弱, 溶液吸收水分减少, 稀溶液浓度上升, 制冷量下降。而且, 此时机组的放气范围会减小, 虽然蒸汽或热水耗量也减少, 但是单位制冷量的耗能量是上升的。需要注意的是, 当冷媒水出口温度升高过高时, 系统溶液浓度的改变可能会使蒸发器液囊冷剂水位下降, 造成冷剂泵吸空。

4.3 热源进口温度对系统性能的影响

图5显示了热源温度增大时, 系统循环的制冷量和热力系数COP的变化趋势。当热源温度增大时, 循环的COP值随之增大。这是因为随着热源温度的增大, 高压发生器出口的溴化锂浓溶液的温度也随之增大, 使得浓溶液的质量分数增大, 因此放气范围增大, 从而提高了循环的COP值。但随着热源温度进一步的增大时, 热力系数COP增加的幅度逐渐趋缓。

5 结论

本文对太阳能驱动的双效/单效耦合溴化锂吸收式制冷系统进行了介绍和研究。对该系统稳态工况进行了性能分析。单效和双效循环的制冷量和性能系数COP都随着冷媒水出口温度的降低而下降, 且制冷量有加速下降的趋势;随着冷媒水出口温度的降低, 制冷量和性能系数COP而下降, 且制冷量有加速下降的趋势。当热源温度增大时, 循环的COP值随之增大。

摘要：本文研究了单效、双效耦合型太阳能溴化锂吸收式制冷系统。作者编制单效、双效耦合型太阳能溴化锂吸收式制冷机的稳态热力设计程序和优化分析程序;分析了热源进口温度、冷媒水出口温度变化和冷却水进口温度变化对制冷循环的性能的影响。

关键词：单效、双效耦合溴化锂吸收式制冷,太阳能,稳态模型,优化分析

参考文献

[1]戴永庆主编.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京机械工业出版社.1996.

[2]贾明生.溴化锂水溶液的几个重要物性参数计算方程.湛江海洋大学学报.2002.

溴化锂制冷技术 篇6

随着我国电网建设步伐的不断加快,全国范围内的电荒状况得到一定程度的缓解,燃气、燃油涨价,压缩式冷水机组新型制冷剂替代进程提速将进一步挤压吸收式冷水机组市场,而2010年随着全球经济的逐步复苏,溴化锂吸收式空调市场小幅度回升。

在这样的社会背景下,用户对吸收式冷水机组的要求不断提高,吸收式冷水机组的多能源化已成为各厂家适应用户需求的新的技术方向之一,比如江苏双良与大连三洋都推出了具有代表性的多能源型溴化锂吸收式机组[1]。

1 低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组工作原理

低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组的系统流程图如图1、图2所示,主体由蒸发器、吸收器组成的下筒体,冷凝器、低温发生器1、低温发生器2组成的上筒体,烟气高温发生器、低温热交换器、高温热交换器、溶液泵、冷剂泵、抽气系统等组成。制冷机工作时,主体处于真空状态。蒸发器内,低温冷剂水吸收来自用户的冷媒水的热量,使冷媒水温度降低;同时,冷剂水蒸发变成冷剂蒸汽,进入吸收器内,溴化锂浓溶液吸收蒸发器内冷剂蒸汽后变成稀溶液。

稀溶液在溶液泵的作用下,经过低温热交换器加热升温后,分成两部分,一部分稀溶液经过高温热交换器加热后进入烟气高温发生器,进行加热,同时产生大量的冷剂蒸汽,变成浓溶液;另一部分进入低温发生器1,经过热水热源的加热,在产生冷剂蒸汽的同时,进入到低温发生器2内,经过高温冷剂蒸汽的加热后,产生冷剂蒸汽浓缩成中间溶液。从低温发生器2来的中间溶液与从烟气高温发生器来的浓溶混合后,进入吸收器。

在相同压力下,溴化锂的沸点比水的沸点高出许多,因此可以认为处于相平衡的溴化锂-水二元溶液的气相是纯水蒸气,在运行中冷凝器与发生器处于低压状态(P0),蒸发器与吸收器处于高压状态(PH),稀溶液在发生器中被低温余热(比如70～80℃)加热,蒸发出来的过热水蒸气流入冷凝器中,被冷源(比如30℃冷却水)冷凝为P0下的饱和液态水,然后经过冷剂泵加压到PH下过冷水流入蒸发器中,被低温余热加热成PH压力下的饱和水蒸气,流入吸收器,又被从溶液热交换器来的浓溶液吸收,变成稀溶液,同时释放出吸收热,从吸收器出来的高温稀溶液与从浓溶液加压泵来的浓溶液在溶液热交换器中换热,变成PH压力下的过冷液体,经节流阀降压成P0,返回发生器中再次被低温余热加热,在发生器中稀溶液被浓缩为浓溶液,经溶液泵加压,到溶液热交换器中吸收稀溶液的热量,再到吸收器中吸收从蒸发器来的水蒸气,完成一个循环。

2 低温热水复合能源双效溴化锂吸收式制冷机组的设计

2.1 基本参数选取

通过对市场的调查并结合我国的实际情况,选定如下参数:

冷媒水进出口温度:12～7℃;冷却水进出口温度:32～37.4℃;热水进口温度:84℃;烟气进口温度:400～600℃(能满足要求的废烟气)。

从减少热污染的角度及机组性能两方面考虑,热水的出口温度定为75℃。

2.2 热力计算[2,3]

设计机组的能力为15×104kcal/h,由此计算换热面积:

蒸发器:根据经验选取换热系数为2 800 kcal/h·m2℃

由公式:Qe=KcAe△te得出换热面积:

Ae=Qe/Ke△te=150 000÷2 800÷4.076≈13.14 m2

吸收器:根据经验选取换热系数为1 300 kcal/h·m2℃

由公式:Qa=KaAa△ta得出换热面积:

Aa=Qa/Ka△ta=187 164÷1 300÷5.695≈25.28 m2

低压发生器:根据经验选取换热系数为2 300 kcal/h·m2℃

由公式:Qlg=Klg4g△tlg得出换热面积:

Alg=Qlg/Klg△tlg=43 620÷2 300÷12.236≈1.55 m2

低压发生器(热水):根据经验选取换热系数为1 800 kcal/h·m2℃

由公式:Qlg-w=Klg-wAlg-w-△tlg-w得出换热面积:

A lg=(Klg-Qlgw△tlg)w=Q (Ti-To)=127.35÷(84-75)=14.15 m2

冷凝器:根据经验选取换热系数为5 400 kcal/h·m2℃由公式:Qc=KcAc△tc得出换热面积:

Ac=Qc/Kc△tc=112 065÷5 400÷1.94≈10.7 m2

低温换热器:根据经验选取换热系数为800 kcal/h·m2℃

由公式:Q1-h1=K1-h1A 1-ht△t1-ht得出换热面积:

A1=gn (h20-h21)/△t1·K1=3 138.938×(81.915-66.043)÷12.518÷800≈4.975 m2

高温换热器:根据经验选取换热系数为1 200 kcal/h·m2℃

由公式:Qh-ht=Kh-htAh-ht△th-ht得出换热面积:

Ah=gnh(h15-h16)/△th·Kh=809.474×(114.185-79.791)÷11.898÷1 200=1.95 m2

3 结语

实现热水能源与双效供热源同时使用,大幅提高了低温热源能量利用率和设备的能效比,实现了多种能源条件下的阶梯利用,减少了排放污染,有利于保护环境[4]。

参考文献

[1]赵耀华,赵勇,孙即红.供热机组利用吸收式热泵的经济效益分析[J].中国勘察设计,2011(12)

[2]傅秦生.能量系统的热力学分析方法[M].西安:西安交通大学出版社,2005

[3]雷亨顺.能量热经济学分析方法[J].石油与天然气化工,1990,19(3)

溴化锂制冷技术 篇7

40万吨/年硝酸项目所需的原料液氨流量最小7t/h~12t/h, 温度+9~+11℃, 外部输送的原料液氨温度20~+50℃, 达不到硝酸装置的要求, 需要设计降温装置对液氨进行降温处理。

硝酸装置工艺中氨化炉的氨与空气中的氧气经催化反应, 生成一氧化氮和水, 反应生成物经废热锅炉及蒸汽过热器副产1.25MPa、201°C的中压过热蒸汽, 此蒸汽除了供硝酸装置蒸汽透平驱动压缩机组外, 仍有剩余的蒸汽没有利用的地方。为避免蒸汽的放空浪费, 充分进行余热利用, 决定采用吸附式制冷机。

二、吸附式制冷机的选择

氨机组蒸发温度可达到-60的, 多用于冷库、速冻等场所。溴化锂机组也是利用水作为制冷剂, 蒸发温度在0度以上, 出水在5度以上。另外溴化锂制冷机可用低压水蒸汽或75℃以上的热水作为热源, 适用于有富余废气 (汽) 、废热而且制冷温度要求在0度以上制冷装置。

溴化锂溶液由固体溴化锂溶解于水中而成。通常, 由氢溴酸和氢氧化锂通过中和反应来制取:

溴化锂属盐类, 无毒, 化学性质稳定, 不会变质。溶液是无色液体, 有咸味, 无毒, 加入铬酸锂 (缓蚀剂) 后溶液呈淡黄色;而氨是易燃、易爆、有毒的气体, 使用不安全。因此为了充分利用硝酸装置副产的蒸汽, 并从安全角度考虑本次采用了溴化锂制冷机。

溴化锂水溶液中有空气存在时对钢铁有较强的腐蚀性, 溴化锂吸收式制冷机因用水为制冷剂, 蒸发温度在0℃以上, 仅可用于空气调节设备和制备生产过程用的冷水。这种制冷机可用低压水蒸汽或75℃以上的热水作为热源, 因而对废气、废热、太阳能和低温位热能的利用具有重要的作用。

三、溴化锂制冷机的工作原理

在溴化锂吸收式制冷机运行过程中, 当溴化锂水溶液在再生器内受到热媒水的加热后, 溶液中的水不断汽化;随着水的不断汽化再生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高, 进入吸收器。水蒸气进入冷凝器, 被冷凝器内的冷却水降温后凝结, 成为高压低温的液态水。当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时, 急速膨胀而汽化, 并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量, 从而达到降温制冷的目的。在此过程中, 低温水蒸气进入吸收器, 被吸收器内的溴化锂水溶液吸收, 溶液浓度逐步降低, 再由循环泵送回再生器, 完成整个循环。如此循环不息, 连续制取冷量。由于溴化锂稀溶液在吸收器内已被冷却, 温度较低, 为了节省加热稀溶液的热量, 提高整个装置的热效率, 在系统中增加了一个换热器, 让发生器流出的高温浓溶液与吸收器流出的低温稀溶液进行热交换, 提高稀溶液进入发生器的温度。

四、设计方案说明

冷水系统 (一开一备)

1. 制冷工艺简述:

(1) 制冷系统:采用蒸汽型溴化锂机组, 制取+5℃工艺冷水, 输送到氨换热器与液氨进行换热, 将液氨由+50℃冷却至+10℃, 升温后的+10℃冷水回到溴化锂冷水机组进行制冷, 制取+5℃工艺冷水后循环使用;

(2) 溴化锂机组热源:蒸汽0.6MPa (A) ;

载冷剂:水 (H2O) ;进出口温度:+5℃/+10℃;

制冷设备选型说明:

采用两台防爆蒸汽型溴化锂冷水机组 (一用一备) +一台氨/

2. 水换热器撬块的方案:

防爆蒸汽型溴化锂冷水机组的选择:

氨冷却计算需冷量:630k W (54.18万Kcal/h) , 系统采用防爆型溴化锂冷水机组制取+5℃工艺冷水, 采用压力6kg/cm2·A蒸汽做为热源。采用2台SG-23H (特) 型防爆溴化锂冷水机组机组进行制冷 (一用一备) , 在工况+5℃出水条件下, 单台机组制冷量651k W/台 (56万Kcal/h) , 满足使用要求。机组蒸汽耗量798kg/h, 冷却水进出口温度+33℃/+39℃条件下, 循环量170m3/h。

氨/水换热器撬块的选择选用一台WNA-600型防爆氨/水换热撬块, 撬块内包括氨/水换热器、自动控制阀组组成, 上述设备安装于同一公用底座, 呈独立撬装结构。

结语

通过溴化锂制冷机对硝酸装置余热的利用, 既解决了多余副产蒸汽的排放问题, 又可以实现硝酸装置对液氨的工艺要求, 极大提高了能源利用率, 为节能减排、提高经济效益提供了新思路。

摘要：本文主要介绍了40万吨/年硝酸项目外供液氨温度达不到工艺需要的情况下, 如何有针对性的选择制冷机组, 并简单介绍了溴化锂制冷机的工作原理及特点。

关键词：液氨,温度,溴化锂

参考文献

[1]闫健-溴化锂制冷机组的工作原理及应用-通用机械.