曹紅蕊

(天津中海油工程設(shè)計(jì)有限公司 天津300452)

綏中36-1CEP溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)技術(shù)可行性分析

曹紅蕊

(天津中海油工程設(shè)計(jì)有限公司 天津300452)

溴化鋰空調(diào)可利用海上平臺(tái)透平機(jī)組的高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)無(wú)能耗的制冷、制熱，并能提供衛(wèi)生熱水，不僅可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，還可以降低煙氣排放溫度。以綏中36-1CEP海上石油平臺(tái)為例，介紹了透平機(jī)組和各需要改造區(qū)域的現(xiàn)狀，結(jié)合溴化鋰機(jī)組的特點(diǎn)，從主機(jī)安裝、煙氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)及其余系統(tǒng)幾個(gè)方面分析了溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)的設(shè)計(jì)方案，從而確定綏中36-1CEP平臺(tái)溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)在技術(shù)上是可行的。

溴化鋰機(jī)組 電中央空調(diào) 節(jié)能

1 項(xiàng)目背景

SZ36-1CEP平臺(tái)生活樓現(xiàn)有3臺(tái)電力中央空調(diào)，總制冷量為300,kW，總制熱量為216,kW，單臺(tái)制冷耗電量60,kW/h，單臺(tái)制熱耗電量131,kW/h，兩用一備。該平臺(tái)MCC間現(xiàn)有分體空調(diào)5臺(tái)，總制冷量為62,kW，根據(jù)近幾年運(yùn)行情況現(xiàn)場(chǎng)反饋，制冷量基本達(dá)到要求，但夏季溫度太高時(shí)制冷量偏小。鑒于以上情況，調(diào)整MCC間空調(diào)的制冷參數(shù)，總制冷量調(diào)整為80,kW，單臺(tái)耗電量6,kW/h。主變壓器間現(xiàn)有分體空調(diào)4臺(tái)，總制冷量為100,kW。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，制冷量不滿足要求，開(kāi)啟2臺(tái)空調(diào)只能滿足為1臺(tái)變壓器制冷。經(jīng)重新核算變壓器間的熱量，將變壓器間的空調(diào)總制冷量調(diào)整為180,kW。

本項(xiàng)目將利用溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)對(duì)SZ36-1CEP燃?xì)廨啓C(jī)高溫?zé)煔饧右岳?，為生活樓、MCC間和變壓器間提供制冷(制熱)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋，對(duì)空調(diào)制冷量和制熱量進(jìn)行重新核算后，海上平臺(tái)生活樓所需制冷(熱)量為300,kW，MCC間所需制冷量為80,kW，變壓器間所需制冷量為180,kW，要求溴化鋰機(jī)組總制冷量不低于580,kW。SZ36-1CEP平臺(tái)現(xiàn)有燃?xì)廨啓C(jī)4臺(tái)，其中A、B、C 3臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)已安裝廢熱回收裝置，D機(jī)暫無(wú)廢熱回收裝置。燃?xì)廨啓C(jī)D的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1：

表1 燃?xì)廨啓C(jī)D相關(guān)參數(shù)Tab.1 Related parameters of gas turbine D

2 溴化鋰空調(diào)的特點(diǎn)

溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)已比較成熟，該技術(shù)對(duì)高溫?zé)煔膺M(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)無(wú)能耗的制冷、制熱和衛(wèi)生熱水供應(yīng)，節(jié)約能源的同時(shí)降低排煙溫度。

2.1 節(jié)約能耗

SZ36-1CEP平臺(tái)生活樓目前采用電中央空調(diào)，MCC間和變壓器間均采用分體空調(diào)，全年總能耗值計(jì)算如下：

生活樓全年制冷能耗：60,kW/h×2×24×30×7＝604,800,kW；

生活樓全年制熱能耗：131,kW/h×2×24×30×5＝943,200,kW；

變壓器和MCC分體空調(diào)制冷能耗：6,kW/h×11× 24×365＝578,160,kW；

全年總耗電量為：604,800,kW＋943,200,kW＋578,160,kW＝2,126,160,kW。

若采用溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)，每年將至少節(jié)約2,126,160,kW電能消耗，同時(shí)也為生活樓提供衛(wèi)生熱水。

2.2 減少碳排放

SZ36-1CEP空調(diào)折合碳排放約為：2,126,160,kW÷ 30%×0.2,kg/m3＝1,417,440,kg。

使用溴化鋰非電空調(diào)技術(shù)，每年將減少CO2排放量1,417,t，相當(dāng)于每年種活7,700棵大樹(shù)。

2.3 降低排煙溫度

SZ36-1CEP平臺(tái)透平D機(jī)排煙溫度為480,℃，通過(guò)溴化鋰技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行回收利用后，排煙溫度降低至150～170,℃。

3 項(xiàng)目實(shí)施方案

溴化鋰非電空調(diào)分為主機(jī)部分和輔機(jī)部分，外圍配套高溫?zé)煔庀到y(tǒng)、冷卻水(海水)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、淡水系統(tǒng)(可選供衛(wèi)生熱水)和風(fēng)道等。溴化鋰空調(diào)替代電空調(diào)，需要對(duì)各個(gè)系統(tǒng)改造可行性進(jìn)行分析。

3.1 溴化鋰主機(jī)安裝方案

根據(jù)對(duì)SZ36-1CEP平臺(tái)的制冷量、空間等各個(gè)因素的考慮，選用870,kW高溫?zé)煔怃寤嚈C(jī)組(以遠(yuǎn)大該型號(hào)機(jī)組為例)。該機(jī)組各參數(shù)見(jiàn)表2：

表2 870,kW溴化鋰機(jī)組相關(guān)參數(shù)Tab.2Related parameters of 870,kW lithium bromide unit

溴化鋰機(jī)組主機(jī)和輔機(jī)可選用成撬安裝并配套金屬房間。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇在淡水罐上搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)并安裝溴化鋰機(jī)組。該鋼架結(jié)構(gòu)平臺(tái)將與廢熱甲板相連并共用樓梯和通道，同時(shí)便于日后維修和保養(yǎng)。由于淡水罐正處于吊車下方，滿足溴化鋰主機(jī)和輔機(jī)成撬吊裝條件，減少后期安裝調(diào)試工作量。溴化鋰機(jī)組的安裝位置見(jiàn)圖1：

圖1 溴化鋰機(jī)組的安裝位置Fig.1Mounting position of the lithium bromide air conditioning

3.2 煙氣系統(tǒng)方案

870 kW溴化鋰機(jī)組煙氣系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)為：煙氣溫度450,℃，煙氣流量10,000 kg/h，機(jī)組產(chǎn)生背壓1,600 Pa。根據(jù)MARS100操作維修手冊(cè)中的數(shù)據(jù)，該型透平相關(guān)參數(shù)為：煙氣溫度480,℃，排煙流量150,000 kg/h，排氣背壓2,000 Pa。由參數(shù)對(duì)比可見(jiàn)，透平排煙溫度滿足溴化鋰使用要求，透平排煙量遠(yuǎn)大于溴化鋰使用量，溴化鋰產(chǎn)生的背壓不會(huì)對(duì)透平運(yùn)行產(chǎn)生影響。為確保溴化鋰機(jī)組運(yùn)行的安全性和可靠性，在溴化鋰機(jī)組排氣端安裝1臺(tái)高溫抽風(fēng)機(jī)，相關(guān)參數(shù)為：煙氣溫度200,℃，煙氣流量20,000 kg/h，電機(jī)為變頻控制。

溴化鋰機(jī)組熱源主要由透平D機(jī)煙氣供應(yīng)，透平A/B/C出口煙氣作為備用熱源，每臺(tái)透平引風(fēng)管道配耐高溫閥門獨(dú)立開(kāi)關(guān)控制。

3.3 冷卻水系統(tǒng)方案

溴化鋰機(jī)組利用冷卻水帶走熱量，冷卻水通常使用淡水，流量為190 m3/h。考慮到平臺(tái)淡水資源緊張等實(shí)際問(wèn)題，改用海水作為冷卻水，但海水對(duì)換熱器和管線有一定的腐蝕性，所以需要對(duì)溴化鋰內(nèi)部換熱器和管線進(jìn)行升級(jí)改造。SZ36-1CEP平臺(tái)有2臺(tái)海水泵，單臺(tái)流量為400,m3/h，1用1備；EDP平臺(tái)有1臺(tái)海水泵，流量為500,m3/h，處于備用狀態(tài)。3臺(tái)海水泵已實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，共計(jì)流量1,300,m3/h，目前狀態(tài)為1用2備。使用溴化鋰機(jī)組后，改為2用1備即滿足要求。

3.4 空調(diào)水系統(tǒng)方案

空調(diào)水即制冷水或制熱水，空調(diào)水系統(tǒng)包含管線、閥門、換熱風(fēng)柜等。為實(shí)現(xiàn)分別對(duì)生活樓、MCC和變壓器間進(jìn)行制冷或制熱，考慮安裝兩臺(tái)換熱風(fēng)柜，1臺(tái)專供生活樓制冷(制熱)，1臺(tái)專供MCC和變壓器間制冷?？照{(diào)水由溴化鋰機(jī)組引出，分別進(jìn)入2臺(tái)換熱風(fēng)柜。變壓器風(fēng)柜安裝在溴化鋰鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上，生活樓風(fēng)柜安裝位置見(jiàn)圖2。為將換熱風(fēng)柜放入空調(diào)間，需要將原空調(diào)機(jī)組C機(jī)拆除，替換為風(fēng)柜。預(yù)留2臺(tái)中央空調(diào)作為備用機(jī)組。其中冷水泵、換熱器、海水管、水箱和風(fēng)道均不能拆除。

圖2 風(fēng)柜安裝位置Fig.2 Mounting position of the air cabinet

原空調(diào)機(jī)組C尺寸為3,500,mm×1,800,mm× 2,000,mm，生活樓風(fēng)柜尺寸為3,200,mm×1,600,mm× 2,100,mm。由于空調(diào)間東側(cè)走道窄小而機(jī)組尺寸較大，需要將風(fēng)柜拆分后進(jìn)入空調(diào)間安裝。風(fēng)柜拆分后最大部件體積為1,200,mm×1,600,mm×2,100,mm，而空調(diào)間出口門的尺寸為1,900,mm×800,mm，拆分后的風(fēng)柜無(wú)法通過(guò)該門進(jìn)入房間，需在原門邊進(jìn)行開(kāi)孔以便將原空調(diào)機(jī)組C拆除移出并將風(fēng)柜運(yùn)至房間內(nèi)進(jìn)行安裝。為減少開(kāi)孔尺寸及方便吊裝，開(kāi)孔尺寸定為2,100,mm×1,500,mm，且需在開(kāi)孔上方設(shè)置兩個(gè)吊點(diǎn)以方便機(jī)組進(jìn)出。

3.5 淡水系統(tǒng)方案

溴化鋰機(jī)組每隔一段時(shí)間需要補(bǔ)充部分淡水，同時(shí)可提供衛(wèi)生淡水供平臺(tái)生活樓使用。圖3為淡水取出點(diǎn)，需要將原來(lái)的彎頭換成三通，連接管線引淡水至溴化鋰機(jī)組。淡水非長(zhǎng)期不間斷使用，而只用于溴化鋰機(jī)組淡水閉式循環(huán)補(bǔ)水。

圖3 淡水系統(tǒng)取水點(diǎn)Fig.3 Water taking point for fresh water system

3.6 其余系統(tǒng)方案

溴化鋰空調(diào)全系統(tǒng)需要2個(gè)總開(kāi)關(guān)，接線利用平臺(tái)原有線路接入MCC間。生活樓風(fēng)柜總開(kāi)關(guān)連接生活樓200,kW、400,A備用開(kāi)關(guān)。溴化鋰機(jī)組總開(kāi)關(guān)連接原生活樓空調(diào)C機(jī)的120,kW、250,A開(kāi)關(guān)。溴化鋰機(jī)組接線接入機(jī)房后進(jìn)入溴化鋰機(jī)組控制柜。

溴化鋰空調(diào)間安裝1臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣，并按要求配備相應(yīng)的消防設(shè)施、器材。

若平臺(tái)需要，可將溴化鋰機(jī)組的起停信號(hào)、故障報(bào)警、緊急關(guān)斷信號(hào)接入中控系統(tǒng)，包括泵、風(fēng)柜、熱油溫度、冷凍水溫度等數(shù)據(jù)均可在中控進(jìn)行顯示。

4 結(jié) 論

①經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，溴化鋰空調(diào)在技術(shù)和節(jié)能效果方面均已成熟，在國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭。②在海上平臺(tái)上應(yīng)用溴化鋰空調(diào)，不但可以解決海上平臺(tái)供電緊張的問(wèn)題，還可以節(jié)約能源、減少污染。③溴化鋰機(jī)組除了初期投資較大等缺點(diǎn)外，在其他方面均有較大優(yōu)勢(shì)。④SZ36-1CEP溴化鋰空調(diào)替代電中央空調(diào)技術(shù)上可行，應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，根據(jù)平臺(tái)具體情況進(jìn)行綜合比選，使設(shè)計(jì)方案既經(jīng)濟(jì)又合理。■

［1］ 袁堂欽，孫薇莉，孫淑琴. 正確認(rèn)識(shí)溴化鋰吸收式冷水機(jī)組[J]. 應(yīng)用能源技術(shù)，1998(2)：11-14.

［2］ 王長(zhǎng)慶. 吸收式制冷技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 能源技術(shù)，2000(1)：31-35.

［3］ 郎四維. 中國(guó)采暖和空調(diào)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 能源政策研究，1999(4)：40-44.

Analysis of Technical Feasibility of Lithium Bromide Air Conditioning in Replacing Electric Central Air-conditioning in SUIZHONG 36-1CEP

CAO Hongrui
(CNOOC Tianjin Engineering Design Corp．Ltd.，Tianjin 300452，China)

Lithium bromide air conditioner makes use of high-temperature flue gas from turbine unit of offshore platform and realizes the refrigeration and heating without energy consumption．Not only can it provide sanitary hot water，but it also can reduce greenhouse gas emissions，protect environment and achieve the purpose of energy saving and emission reduction while reducing the temperature of flue gas emission．Taking SUIZHONG 36-1CEP offshore platform as an example，this paper introduces the turbine unit and conditions of its parts to be transformed．Combinedwith the characteristics of lithium bromide air conditioning，a design scheme was given to replace electric central air-conditioning with lithium bromide airconditioning．After analyzing the design from the aspects of host installation，flue gas system，cooling water system，air conditioning water system，fresh water system and other systems，it concludes that the replacement at the SUIZHONG 36-1 CEP platform is technologically feasible.

lithium bromide air conditioning；electric central air-conditioning；energy conservation

T609

A

1006-8945(2016)03-0038-03

2016-01-27