何旭東，薛衛(wèi)東，席引尚，喬媛媛

(陜西金泰氯堿化工有限公司，陜西 榆林 718100)

陜西金泰氯堿化工有限公司(以下簡稱金泰氯堿)5 ℃水系統(tǒng)配置3臺溴化鋰機組，自2005年投入運行至今已運行10多年，自2014年之后陸續(xù)出現(xiàn)各類異常狀況，導致制冷能力明顯下降，影響生產(chǎn)的滿負荷運行。為此，金泰氯堿結合生產(chǎn)實際情況，對發(fā)生的各類異常現(xiàn)象進行分析研究，并采取有效措施解決問題，保證了生產(chǎn)的正常運行。

1 機組運行情況介紹

金泰氯堿一線裝置配置3臺溴化鋰機組，配套PVC裝置需冷量為2 508～4 180 萬kJ/h (600～1 000萬kcal/h)，設計使用方式為2開1備，單臺機組額定制冷能力為1 609萬kJ/h(385萬kcal/h)，蒸汽流量為5.6 t/h,5 ℃水量為770 m3/h，機組使用蒸汽壓力為0.8 MPa，溫度為280 ℃。 2011年8月，金泰氯堿進行了PVC裝置的擴能改造，單體系統(tǒng)需冷量增加了約836 萬kJ/h(200萬kcal/h)。擴能改造前，2臺機組運行均可滿足生產(chǎn)需求，改造后當年8月中旬，在(32±5) ℃溫度環(huán)境下，2臺溴化鋰制冷機組運行一直維持滿負荷狀態(tài)，高溫再生器溫度最高至153 ℃，已至歷年來最高值；總蒸汽流量最大已至15.9 t/h，超過設計量42%；機組溶液泵變頻器已至最大值60 Hz運行，2臺機組供5 ℃水流量已至1 800～2 100 m3/h，約為設計流量的123%。為保證生產(chǎn)所需及設備運行周期，機組改為3臺運行。表1為溴化鋰機組歷年運行數(shù)據(jù)。

表1 溴化鋰機組歷年運行數(shù)據(jù)Table 1 Operation data of lithium bromide unit over the years

從表1可看出:自2014年之后，溴化鋰機組投用臺數(shù)增加，但機組能耗明顯增大，制冷能力明顯下降。

2 原因分析

引起溴化鋰機組制冷能力下降的原因有：冷卻水量過少；冷卻水溫過高；溶液的濃度控制不當；溶液的循環(huán)量過少；冷劑水被污染；蒸汽壓力過低；機組密封性差,滲入空氣或內(nèi)有不凝性氣體；真空泵抽空性能差；吸收器、冷凝器傳熱管水垢太厚或者有污物阻塞。對于上述因素，金泰氯堿逐項進行了排查。

(1)冷卻水量過少、冷卻水溫過高。

該機型溴化鋰機組的設計冷卻水量為1 292 m3/h，溫差為5.5 ℃。通過對冷卻水流量測算，單臺溴化鋰機組的冷卻水流量在1 000 m3/h以上，冷卻水上水溫度為21.5 ℃，回水溫度為25 ℃，均滿足生產(chǎn)需要，故可排除因冷卻水量少、冷卻水溫高引起的制冷能力下降。

(2)溴化鋰溶液濃度控制不當。

溴化鋰溶液由質量分數(shù)50%溴化鋰溶液和氫氧化鋰、鉬酸鋰、辛醇配制而成的。加入鉬酸鋰起到緩釋阻垢作用，加入氫氧化鋰可將pH值調整到9～11，加入辛醇可提高溴化鋰溶液表面擴張力。對溴化鋰溶液進行了分析，分析結果見表2。

表2 溴化鋰溶液分析數(shù)據(jù)Table 2 Analysis data of lithium bromide solution

從分析結果可以看出:溴化鋰溶液各項分析值均在控制范圍內(nèi)，排除了溶液濃度對制冷性能的影響。

(3)冷劑水被污染。

正常運行時，冷劑水密度應小于1.02 kg/m3。抽取冷劑水測量其密度平均為1.05 kg/m3，最高1臺達到1.1 kg/m3，隨即安排對冷劑水進行凈化操作，凈化后冷劑水密度均在1.02 kg/m3以下。機組投運后，制冷能力并未出現(xiàn)明顯提高。

(4)機組真空度下降問題排查。

機組真空度不足會嚴重影響機組的制冷能力甚至不制冷[1]。而引起機組真空度不足的原因是機組運行多年后，各個閥門、泵、視鏡、焊縫處等密封點會有微量滲漏，機組的密封不好會使氧氣進入機組內(nèi)部，鐵與銅在堿性的溴化鋰溶液中與氧反應生成氫氧化物，鐵和銅被氧化失去電子與氫反應生成不凝性氣體氫氣，從而影響溴化鋰機組的真空度。經(jīng)更換3#機組各個閥門、泵、視鏡墊片，并給墊片處涂膠，對機組整體進行刷漆，再進行充氮查漏，多次試漏均未找到漏點。經(jīng)保壓試驗，48 h壓力下降0.01 MPa。因泄漏量太小，目前靠正壓檢漏無法查到漏點。將機組投入運行后，抽真空時間從每班1次延長至每天1次，制冷能力未見明顯提高。這說明該機組雖然真空度下降較快，但通過加大抽氣頻率，機組仍可維持制冷，說明該問題不是引起機組制冷能力下降的主要因素。

(5)機組換熱能力下降。

隨著機組運行時間增長，冷卻水、冷劑水的污染會嚴重影響蒸發(fā)器內(nèi)冷劑水與冷水之間的換熱，造成制冷能力下降。機組內(nèi)換熱銅管結垢、污堵嚴重影響機組的制冷性能，1 mm的污垢可使導熱系數(shù)下降27%～32%。機組內(nèi)沉淀物的附著也會使熱交換器性能下降，并引起噴淋系統(tǒng)噴嘴的堵塞，導致溴化鋰制冷能力下降。

2014年，因2#機組溴化鋰冷凝器發(fā)生多次泄漏，故對冷凝器銅管進行了更換。更換前后溴化鋰機組運行數(shù)據(jù)見表3。

表3 溴化鋰機組運行數(shù)據(jù)Table 3 Operation data of lithium bromide unit

從表3可以看出：更換溴化鋰銅管后，機組的制冷能力明顯提高，說明冷凝器傳熱管傳熱性能下降是引起機組制冷能力下降的主要原因。

3 經(jīng)濟效益

對各種原因進行逐項排查后，發(fā)現(xiàn)冷凝器傳熱管傳熱性能下降是引起溴化鋰機組制冷能力下降的主要原因，所以更換了機組冷凝器。從經(jīng)濟效益看，按節(jié)約蒸汽2.13 t/h、蒸汽價格60元/t、1年運行時間8 000 h計算，去除機組更換冷凝器銅管費用約20萬元，每年可節(jié)約費用102.24萬元，經(jīng)濟效益顯著。

4 結語

金泰氯堿的溴化鋰機組設計使用壽命為60 000 h，超過此運行時間后，機組出現(xiàn)異常狀況的概率大增，嚴重時影響到整體生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定運行。在機組日常運行管理到位后，機組結垢問題是影響機組制冷能力下降的主要因素，所以在溴化鋰機組運行后期，要加強機組的日常運行管理和計劃性維護檢修，加強冷卻水水質管理，定期對機組換熱器進行清洗，通過解決機組傳熱問題，可極大地提高機組制冷能力，延長機組的使用壽命。