李俊日，舒正偉,2

（1.中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都 611930；2.成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610059）

1 背景介紹

四川石化順丁橡膠裝置于2008年始建，2010年3月開始對裝置熱泵設(shè)計核算并完成訂貨采購，2013年對熱泵設(shè)備進行抽真空，并且完成熱泵內(nèi)部溶液與冷劑水的添加，以及機組與DCS的通訊、聯(lián)鎖調(diào)校等。2014年3月，順丁橡膠裝置開工，同時投用熱泵，對熱泵進行調(diào)試。起初階段，投用熱泵后，熱泵不做功，經(jīng)過廠家多次調(diào)試仍無效果，因此需要對熱泵做功進行詳細研究。

四川石化順丁橡膠裝置采用溴化鋰吸收式熱泵，回收利用低溫?zé)嵩矗ㄆ釟猓┑臒崮埽迫∷枰墓に囉酶邷責(zé)崦剑崴?，實現(xiàn)從低溫向高溫輸送熱能的設(shè)備。熱泵主要由蒸發(fā)器、吸收器、發(fā)生器、冷凝器、熱交換器組成。

2 研究內(nèi)容

通過對熱泵機組內(nèi)部參數(shù)檢查，通過分析數(shù)據(jù)，確定參數(shù)設(shè)置是否符合現(xiàn)場實際要求。檢查進入熱泵的熱水流量、汽提氣流量、循環(huán)水流量、汽提氣溫度差、汽提氣組成等是否符合達到設(shè)計要求。與設(shè)計要求比對實際生產(chǎn)負荷，核算做功能效比。通過對熱泵機組內(nèi)部參數(shù)檢查，通過分析數(shù)據(jù)，確定參數(shù)設(shè)置是否符合現(xiàn)場實際要求；檢查進入熱泵的熱水流量、汽提氣流量、循環(huán)水流量、汽提氣溫度差、汽提氣組成等是否符合達到設(shè)計要求；檢查熱泵真空度是否穩(wěn)定，以及真空度是否滿足工作要求；檢查熱泵內(nèi)部溴化鋰濃度是否為最佳工作點；檢查熱泵所有儀表點，排查是否為儀表指示問題；檢查熱泵外部管路系統(tǒng)，排查是否為外部工藝管線問題；與設(shè)計要求比對實際生產(chǎn)負荷，核算做功能效比。熱泵技術(shù)經(jīng)濟指標見表1。

經(jīng)過反復(fù)實踐和討論，熱泵存在三點問題：首先，先天性不足，原廠機組封頭的設(shè)計不合理，尤其是在機組的熱水線未全部供應(yīng)的情況下，吸收器、蒸發(fā)器各自溫差的原因，導(dǎo)致因膨脹程度不同而熱應(yīng)力變化幅度不同，從而導(dǎo)致在負荷變化的情況下容易泄漏；其次，由于原廠機組在旁路管線上僅有一個電磁閥，一旦出現(xiàn)故障，閥門無法與內(nèi)部溶液隔離，同時由于系統(tǒng)是真空狀態(tài)，一旦打開就會進入大量空氣，破壞了機組運行時必須的真空狀態(tài)，并且進入大量空氣，溴化鋰的特性導(dǎo)致在含有氧氣的情況下，對金屬的腐蝕程度很大；最后，由于原廠機組在熱泵汽提氣入口分配管線上沒有分配閥門，導(dǎo)致熱源供給發(fā)生器與蒸發(fā)器不合理。通過現(xiàn)場機組反應(yīng)出的問題，以及從機組的上述結(jié)構(gòu)、機理等內(nèi)容，分析出機組不做功的原因，并實施改造。

表1 熱泵技術(shù)經(jīng)濟指標

3 實驗內(nèi)容及成果

實驗主要改造內(nèi)容包含：在熱泵旁路管線上增設(shè)保護閥，徹底解決單一閥門不嚴導(dǎo)致機組溶液正常運行時走旁路，嚴重降低機組做功能效比。有效的防止了由于電磁閥不動作，無法切除更換的設(shè)計缺陷；在熱泵的汽提氣進口管路，增設(shè)氣相蝶閥，解決了汽提氣分配不均勻，導(dǎo)致機組熱量分布不均，從而解決做功效果差問題以及容易結(jié)晶的危險。具體步驟為：對系統(tǒng)進行抽真空；向系統(tǒng)內(nèi)加入溴化鋰、冷劑水；調(diào)節(jié)機組內(nèi)溶液濃度為56%；對機組原來自帶的儀表溫度原件進行改造，更換為插入式可伸縮式探頭，使得測量數(shù)值更準確；對機組旁路管線的電磁閥檢查，確認閥門存在問題，改換為開關(guān)靈活，隔斷性良好的新型電磁閥；在旁路管線上增設(shè)直角切斷角閥，避免了電磁閥門故障，與機組切斷不了，無法更換的情況；在熱泵汽提氣入口分配管線上增設(shè)蝶閥，可以按照實際工況要求，合理分配氣相至發(fā)生器與蒸發(fā)器；系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置參數(shù)更新，使得機組標定能力更精確。

通過對熱泵的一系列檢查、校驗、排查，逐一解決問題，最終使得熱泵投用后，滿足正常生產(chǎn)要求。避免了由于熱泵自身設(shè)計缺陷，溶液容易走旁路而造成熱泵真空度高、做功不穩(wěn)定效果差、溫升小的問題。通過溫度測量原件改型，徹底解決了溫度探頭構(gòu)造與機組匹配度差，導(dǎo)致測量誤差大的問題。機組正常運行數(shù)據(jù)見表2。

表2 機組正常運行數(shù)據(jù)表

從數(shù)據(jù)可以看出熱泵系統(tǒng)改造后，已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)需要。隨著單線噴膠量的增加，蒸汽噸耗降低，基本達到單線4噸/小時產(chǎn)量，即可達到最省蒸汽的單線負荷。另外投用熱泵后比投用熱泵前蒸汽消耗約減少0．18噸/噸，按蒸汽260元/噸，投用熱泵后噸膠成本可降低38．5元/噸，年產(chǎn)15萬噸橡膠計算，可省577．5萬元。實現(xiàn)了公司的挖潛增效節(jié)能降耗的要求。

4 主要創(chuàng)新點

在熱泵旁路管線上，增設(shè)保護閥，徹底解決單一閥門不嚴，導(dǎo)致機組溶液正常運行時走旁路，嚴重降低機組做功能效比。有效的防止了由于電磁閥不動作，無法切除更換的設(shè)計缺陷。在熱泵的汽提氣進口管路，增設(shè)氣相蝶閥，解決了汽提氣分配不均勻?qū)е聶C組熱量分布不均問題，從而解決做功效果差問題以及容易結(jié)晶的危險。