蔡業(yè)華

摘 要：近年來國內(nèi)化工行業(yè)飛速發(fā)展，企業(yè)要做好化工項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)初期就必須要科學(xué)合理的選擇工藝路線，確保技術(shù)方案合理、經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)化，從而提升化工項(xiàng)目的市場競爭力。本文結(jié)合筆者實(shí)際研究，分析了氨吸收制冷工藝的主要優(yōu)勢，并探討了其在煤化工中的應(yīng)用及其能耗，以期為化工制冷方案設(shè)計(jì)帶來一定的參考。

關(guān)鍵詞：氨吸收制冷；技術(shù)優(yōu)勢；煤化工

1 氨吸收制冷工藝的優(yōu)勢

1.1 節(jié)省電能

普遍選擇的壓縮機(jī)式制冷設(shè)備采用100%電力或中壓蒸汽當(dāng)作是驅(qū)動(dòng)能源，而余熱吸收式制冷僅僅使用10%的電能當(dāng)作是驅(qū)動(dòng)能源，除此之外90%驅(qū)動(dòng)能源基本來自熱能，包含了余熱、蒸汽、加壓熱水以及煙氣等。以蒸發(fā)溫度-38℃，負(fù)荷28.2×106J/h（7800kW）的壓縮制冷以及吸收式制冷工藝為例，能源消耗情況如下表1所示。

從上表1中能夠了解到，氨吸收制冷的循環(huán)水消耗為壓縮制冷工藝的2倍左右，但需要關(guān)注的是，若在設(shè)計(jì)蒸汽透平壓縮機(jī)表冷器冷卻水的過程中，將脫鹽水預(yù)熱時(shí)所代替工業(yè)冷卻水量減去，則綜合用冷卻水量必然會(huì)在很大程度上降低。同時(shí)，壓縮制冷汽輪機(jī)通常會(huì)消耗較多中壓蒸汽，若將這部分中壓蒸汽用于發(fā)電，能夠產(chǎn)生4598kW的電量，因此可以得出，壓縮制冷工藝的電耗量相當(dāng)于氨吸收制冷工藝的12倍左右。氨處于負(fù)壓環(huán)境下蒸發(fā)制冷轉(zhuǎn)化為氨蒸汽后，可不選擇壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，選擇稀氨水吸收的措施。首先把氨蒸汽通過低壓兩級吸收轉(zhuǎn)化為15%左右的氨水，隨后經(jīng)再吸收器，把氨水濃度增加到40%，最后通過精餾塔轉(zhuǎn)化為99%純液氨以循環(huán)使用，如此能夠省電節(jié)能。

1.2 利用余熱資源，節(jié)能降耗

對于氨吸收制冷工藝來說，能夠直接選擇粗煤氣余熱當(dāng)成為熱源，從而代替低壓蒸汽為精餾系統(tǒng)供熱。以年產(chǎn)量30萬t合成氨系統(tǒng)計(jì)算，粗煤氣總量15600m3，入口溫度180℃，出口溫度124℃。由粗煤氣余熱能夠帶來38938kW（66.16t/h的低壓蒸汽）的熱量。換句話說，在轉(zhuǎn)換后的粗煤氣冷卻時(shí)，有38938kW的熱量無需冷卻介質(zhì)，將這些熱量直接轉(zhuǎn)移到氨的蒸發(fā)過程中。所以選擇粗煤氣的余熱當(dāng)成是熱源不但能夠節(jié)省氨蒸汽所需的蒸汽，同時(shí)也能夠降低冷卻介質(zhì)的用量。

2 氨吸收制冷工藝在煤化工中的應(yīng)用及耗能分析

氨吸收制冷工藝在很大程度上依靠了氨的潛熱大以及極易溶于水這兩大特性，其工藝是借助于液氨易發(fā)揮與汽化潛熱大的特征，在揮發(fā)狀態(tài)下吸收大量熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制冷，在揮發(fā)壓差的作用下促進(jìn)揮發(fā)速度的提升，能夠有效增強(qiáng)制冷效率。揮發(fā)的氣氨借助于極易溶于水的特性，把氣氨轉(zhuǎn)化成氨水，隨后應(yīng)用精餾原理把氨水轉(zhuǎn)化成99.8%濃度的液氨實(shí)施制冷。在這一工藝流程中所消耗的能量如下：

①精餾消耗蒸汽0.3到0.5MPa，主要消耗化工企業(yè)依靠余熱產(chǎn)生的工業(yè)利用率相對較低的蒸汽；②氣氨吸收與精餾狀態(tài)下冷卻所消耗的循環(huán)水以及一次水；③氨水泵所需的電能。氨吸收制冷工藝的冷量設(shè)計(jì)總量22.57×106kJ/h，在全負(fù)荷情況下每小時(shí)能夠制造液氨31.5m3/h，完全能夠滿足60000m3（標(biāo)）/h與年產(chǎn)24萬t甲醇的脫碳系統(tǒng)的制冷需要。

氨吸收制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)最大消耗量如下：①電消耗量：160kW/h；②蒸汽消耗量：23500m3/h；③一次水消耗量：470m3/h；④循環(huán)水消耗量：2000m3/h。

相同狀態(tài)下冰機(jī)消耗如下：①電消耗量：約1500kW/h，②循環(huán)水消耗量：1000到15000m3/h。

通過對比上述數(shù)據(jù)能夠了解到，氨吸收制冷工藝的明顯優(yōu)勢在于節(jié)能，尤其是電力能源的消耗量，每小時(shí)電耗僅僅是冰機(jī)的10%。整個(gè)制冷系統(tǒng)的蒸汽消耗是化工企業(yè)回收系統(tǒng)預(yù)熱形成的低品位蒸汽，其本身就不具備較高的利用價(jià)值，借助于氨吸收制冷系統(tǒng)能夠有效實(shí)現(xiàn)能量與冷凝液回收利用的目的。氨吸收制冷系統(tǒng)消耗的一次水通過換熱僅僅是溫度增加，本身特性并未發(fā)生變化，后續(xù)還能夠作為脫鹽水以及循環(huán)水補(bǔ)水，另外在實(shí)際的制冷作業(yè)中，外部環(huán)境溫度會(huì)對制冷系統(tǒng)產(chǎn)生一定影響，溫度相對較低時(shí)制冷所需能量會(huì)進(jìn)一步下降，因此氨吸收制冷工藝更加適用于我國北方地區(qū)的化工企業(yè)。

3 結(jié)語

氨吸收制冷工藝具備較強(qiáng)的節(jié)能和環(huán)保性，同時(shí)其流程簡單，非常適合化工行業(yè)制冷需求，它在很大程度上利用了氨這一制冷劑的特性，讓其在能量轉(zhuǎn)化時(shí)達(dá)到最佳效果，另外還可以將化工企業(yè)所富余的低品位蒸汽余熱更好的利用起來，對于國內(nèi)化工企業(yè)生產(chǎn)環(huán)保、節(jié)能降耗而言擁有非常好的推廣價(jià)值，在能源逐漸緊缺與環(huán)保工作深入推進(jìn)的今天，氨吸收制冷工藝具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

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