李卓軒，李伯稱，孫江虎，李 艷，李建雷

（1.西華大學(xué) 土木建筑學(xué)院建筑環(huán)境與能源工程系，四川 成都 610039；2.中國(guó)石油 四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都 611930；3.四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都 610072）

生產(chǎn)與技術(shù)改

溴化鋰機(jī)組冷卻大型石化廠循環(huán)水可行性分析

李卓軒1，李伯稱2，孫江虎2，李 艷3，李建雷2

（1.西華大學(xué) 土木建筑學(xué)院建筑環(huán)境與能源工程系，四川 成都 610039；2.中國(guó)石油 四川石化有限責(zé)任公司，四川 成都 611930；3.四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都 610072）

本文通過(guò)對(duì)溴化鋰吸收式制冷及大型石化廠低溫余熱特點(diǎn)的分析,提出利用低溫?zé)嶙鳛轵?qū)動(dòng)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組熱源的方案,用來(lái)冷卻循環(huán)水,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，社會(huì)效益顯著，并有助于實(shí)現(xiàn)大型石化工廠的節(jié)能減排目標(biāo)。

二氧化釩溶膠；穩(wěn)定性；pH；Zeta電位

我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家,為此,在《中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》中指出，全面推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)，落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度，實(shí)施全民節(jié)水行動(dòng)計(jì)劃。同時(shí),節(jié)能降耗也是企業(yè)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑之一,因此,節(jié)能減排成為當(dāng)前石化企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一。目前,我國(guó)煉化系統(tǒng)有循環(huán)水場(chǎng)290多座[1],循環(huán)冷卻用水約占生產(chǎn)用水的70%～80%,但是工業(yè)水重復(fù)利用率遠(yuǎn)不是很高。影響循環(huán)水利用率低的原因有很多,主要在循環(huán)冷卻降溫的措施上。目前，國(guó)內(nèi)大部分冷卻循環(huán)水系統(tǒng)采用敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),冷卻水由于蒸發(fā)等原因不斷減少,須要補(bǔ)充新水以維持平衡，因此,探索高效的循環(huán)冷卻技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)水的重要途徑之一。

溴化鋰吸收式制冷技術(shù)具有可以直接利用熱源且不產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點(diǎn),隨著其技術(shù)的不斷成熟,越來(lái)越受到重視且廣泛應(yīng)用于各行業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)[2]。本文以國(guó)內(nèi)西南某大型煉化一體化工廠為例，分析采用溴化鋰吸收式制冷技術(shù),利用工廠自身產(chǎn)生的低溫?zé)嵩礊轵?qū)動(dòng)熱源制冷該廠循環(huán)水,可以有效減少循環(huán)水因降溫所需的電耗，該方法為大型煉化一體化工廠節(jié)能減排工作提供了新的途徑。

1 溴化鋰吸收式制冷技術(shù)原理

溴化鋰吸收式制冷機(jī)組一般由發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器和冷凝器4部分組成,見(jiàn)圖1。

圖1 溴化鋰吸收式制冷機(jī)組流程示意圖Fig.1 Lithium bromide absorption refrigerating unit flow diagram

2 低溫余熱利用分析

低溫余熱一般指溫度低于150℃的物料所攜帶走的熱量,這部分低溫余熱在煉化工廠總能耗中占有很大比例,如常減壓裝置減一線物料，加氫裂化石腦油分流塔頂氣,分餾塔頂油氣、頂循環(huán)回流、輕柴油等物料都須要冷卻降溫,這部分熱有待于利用。因此，回收這部分熱能成為目前降低石化企業(yè)能耗的重要途徑之一。目前，低溫?zé)崂猛緩街饕ㄍ?jí)利用和升級(jí)利用兩種方式。

國(guó)內(nèi)西南某大型煉化一體化工廠設(shè)有一座能源站，設(shè)計(jì)熱水循環(huán)能力為4500m3·h-1，主要用于為煉化各裝置取熱、伴熱用水和空調(diào)用熱水，由一座2000m3熱水收集罐、4臺(tái)熱水泵、一臺(tái)熱水蒸汽加熱器及輔助設(shè)施組成。能源站通過(guò)循環(huán)取熱、伴熱、熱量利用等形式，使熱水循環(huán)使用，從而降低了系統(tǒng)能耗。但就該廠目前而言，還有相當(dāng)一大部分低溫余熱未被利用，經(jīng)過(guò)摸底排查，至少還有10.44×107kCal·h-1的熱量未被利用，主要問(wèn)題是未找到更加合理的利用方式，然而低溫?zé)嵊捎跍囟鹊汀嵩捶植济鎻V、缺乏合適的熱阱等原因,回收利用很困難,找到更加合理的利用途徑成為當(dāng)前專家討論的熱點(diǎn)。而該廠設(shè)有一座能源站，專門進(jìn)行低溫余熱回收利用，是真正合理可利用的“熱阱”。

3 循環(huán)水場(chǎng)現(xiàn)狀

煉化企業(yè)應(yīng)用最典型的是敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)，水的再冷卻是通過(guò)冷卻塔來(lái)進(jìn)行的，部分水在通過(guò)冷卻塔時(shí)還會(huì)不斷被蒸發(fā)損失掉，涼水塔的蒸發(fā)損失是循環(huán)水場(chǎng)用水的最大流向。該大型煉化一體化項(xiàng)目有五個(gè)循環(huán)水場(chǎng)，共39間冷卻塔，每個(gè)冷卻塔配置一臺(tái)額定功率為200kW風(fēng)機(jī)。

表1 各循環(huán)場(chǎng)的循環(huán)水溫差Tab.1 Circulation field of circulating water temperature difference

單臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)每小時(shí)實(shí)際耗電量：

P=1.732·U·I·cosφ

=1.732×6000×15.5×0.85

≈140kW。

按每天工作24h，每年工作330d計(jì)算，單臺(tái)風(fēng)機(jī)每年耗電量費(fèi)為：140×24×330=1.1×106kW。

4 冷卻循環(huán)水可行性分析

該大型煉化一體化工廠現(xiàn)有3臺(tái)煙臺(tái)荏原空調(diào)設(shè)備有限公司RFHN083YT熱水單效型吸收式制冷機(jī)組，見(jiàn)表2。

表2 溴化鋰吸收式制冷機(jī)組參數(shù)Tab.2 Lithium bromide absorption refrigerating unit parameters

機(jī)組制冷量計(jì)算通常以冷水的流量和進(jìn)出口溫差來(lái)計(jì)算制冷量，若冷水的流量為V m3·h-1，溫差為Δt℃，冷水的比熱為 1 kCal·（kg·℃）-1,則根據(jù) Q=c·m·Δt有：

Q=c·m·Δt=c·p·V·Δt

=1kCal·（kg·℃）-1×1×103kg·m-3×V m3·h-1×Δt℃

=V×103×Δt kCal·h-1

通過(guò)目前的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，制冷機(jī)系統(tǒng)的吸收熱量與放出熱量?jī)烧呦嗖畈淮?熱力系數(shù)COP表示消耗單位熱水加熱量所獲得的制冷量,評(píng)價(jià)制冷機(jī)組經(jīng)濟(jì)優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是機(jī)組制取的冷量除以熱源耗熱量與消耗電功率之和所得的比值，即COP，一般為0.65～0.75,而目前該廠再用制冷機(jī)的COP為0.73,經(jīng)濟(jì)性較好。

按照可以利用10.44×107kCal·h-1熱量計(jì)算，此種類型的制冷機(jī)可以提供7.6×107kCal·h-1的冷量，若循環(huán)水按照5℃溫降計(jì)算，則可以冷卻15200m3·h-1循環(huán)水量，至少可以停用6～7臺(tái)風(fēng)機(jī)，完全可以滿足循環(huán)水場(chǎng)的運(yùn)行要求。

5 可行性綜合分析

5.1 環(huán)?？尚行苑治?/p>

循環(huán)水系統(tǒng)通過(guò)溴化鋰制冷機(jī)組實(shí)現(xiàn)降溫，滿足循環(huán)冷卻的生產(chǎn)需要,并減少了因降溫而造成的蒸發(fā)損失,同時(shí)也降低了因循環(huán)水濃縮排放的污水量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目的。該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施也改變了大型石化工廠能耗高的現(xiàn)狀。以循環(huán)量為18000m3·h-1的循環(huán)水場(chǎng)為例，每小時(shí)的新鮮水用量在150～200m3·h-1左右，若使用溴化鋰?yán)鋮s循環(huán)水系統(tǒng)，因停用風(fēng)機(jī)，減少循環(huán)水的蒸發(fā)損失和濃縮排污，每年間接節(jié)約水量在170多萬(wàn)t，環(huán)保效益非常明顯。

5.2 經(jīng)濟(jì)可行性分析

10.44 ×107kCal·h-1可 以 驅(qū) 動(dòng) 型 號(hào) 為RFHN083YT熱水單效型吸收式制冷機(jī)組約38臺(tái)。每小時(shí)用于驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式制冷機(jī)制冷而減少的電量約為11.15kW,38臺(tái)機(jī)組共消耗電量11.15×38=423.7kW，即設(shè)備運(yùn)行1h可節(jié)約140×7-423.7=556.3kW。若電價(jià)按0.55元·（kWh）-1計(jì)算,可節(jié)約556.3×0.55=306元，按年開(kāi)工360d計(jì)算，每天運(yùn)行 24h計(jì)算，全年能節(jié)約 306×360×24=264.38萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

溴化鋰吸收式制冷機(jī)熱源采用本廠能源站收集全廠產(chǎn)生的低溫余熱，冷卻本廠循環(huán)水系統(tǒng)，達(dá)到降溫的目的,可以達(dá)到降低成本的效果。

5.3 技術(shù)可行性分析

溴化鋰吸收式制冷在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用，技術(shù)成熟可靠，循環(huán)以水為制冷劑,溴化鋰水溶液為吸收劑，簡(jiǎn)單可行。同時(shí)，溴化鋰常溫下是無(wú)色粒狀晶體,無(wú)毒、無(wú)臭,對(duì)人體無(wú)危害，制冷機(jī)在真空狀態(tài)下運(yùn)行,無(wú)爆炸危險(xiǎn),安全可靠。

6 結(jié)論

大型石化工廠低溫余熱具有溫度低、熱源分布廣、形式多樣化等特點(diǎn),而該廠設(shè)有一座能源站，專門進(jìn)行低溫余熱回收利用，是真正能合理利用的“熱阱”。以降低循環(huán)水溫度為研究對(duì)象，通過(guò)能源站低溫?zé)崴到y(tǒng)收集低溫余熱作為熱源,達(dá)到制冷循環(huán)水的目的，既實(shí)現(xiàn)了節(jié)約用水,又實(shí)現(xiàn)了大型石化工廠節(jié)能減排的目標(biāo)。

［1］ 李本高.循環(huán)冷卻水處理技術(shù)面臨新的形勢(shì)和挑戰(zhàn)［J］.石油化工環(huán)境保護(hù),2001,（1）:60-63.

［2］ 戴永慶,耿惠彬,蔡小榮.澳化鏗吸收式制冷技術(shù)的回顧與展望［J］.制冷技術(shù),2001,（1）:21-23.

大連化物所與延長(zhǎng)石油推進(jìn)煤基乙醇技術(shù)產(chǎn)業(yè)化

4月12日，中科院大連化物所與陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)在大連共同舉行延長(zhǎng)中科(大連)能源科技股份有限公司暨甲醇(二甲醚)制無(wú)水乙醇技術(shù)產(chǎn)業(yè)化啟動(dòng)儀式。

近日，大連化物所與延長(zhǎng)石油在北京舉辦媒體見(jiàn)面會(huì)，發(fā)布了由雙方共同研發(fā)、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首套煤基乙醇工業(yè)化示范項(xiàng)目試車成功的消息，引起社會(huì)廣泛關(guān)注。為了促進(jìn)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，依托核心技術(shù)--甲醇經(jīng)二甲醚羰基化制無(wú)水乙醇技術(shù)，大連化物所與延長(zhǎng)石油決定共同在大連新創(chuàng)立以催化劑生產(chǎn)與工藝推廣為主的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化公司延長(zhǎng)中科(大連)能源科技股份有限公司，推進(jìn)煤基乙醇技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

大連化物所有關(guān)人士指出，延長(zhǎng)中科能源科技公司的成立，將打通甲醇(二甲醚)制無(wú)水乙醇技術(shù)與社會(huì)對(duì)接的"最后一公里"，為技術(shù)的大范圍推廣應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)支撐，對(duì)于我國(guó)大力發(fā)展燃料乙醇并搶占煤基乙醇產(chǎn)業(yè)國(guó)際制高點(diǎn)必將發(fā)揮重要的作用，從而推進(jìn)我國(guó)清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，保障能源安全和糧食安全。

Analysis of lithium brom ide chiller cooling large petrochem ical plant circulating water feasibility

LIZhuo-xuan1,LIBo-cheng2，SUN Jiang-hu2,LIYan3,LIJian-lei2
（1.Xinhua University Institute of Civil Engineering and Construction of Building Environment and Energy Engineering,Chengdu 610039,China；2.Sichuan Petrochemical Co.,Ltd.,PetroChina，Chengdu 611930,China；3.Sichuan Institute of Geological Engineering,Chengdu 610072,China）

Based on lithium bromide absorption refrigeration and the analysis of the characteristics of the large petrochemical plant low temperature waste heat,the driving lithium bromide absorption refrigeration using low temperature heat as a heat source scheme,used for cooling circulating water,realize the energy saving,water saving,both economic and environmental and social benefit is remarkable,and help to realize the goal of energy conservation and emissions reduction in the large petrochemical plant.

lithium bromide;low temperature waste heat;circulating water

TK284.1

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170458

2017-02-08

李卓軒（1993-），男，在讀碩士研究生，研究方向：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程。