徐啟昌 許鳳斌 張立好 王恩良（中國石油錦西石化分公司）

隨著社會環(huán)保要求不斷提升，國家實施最嚴格水資源管理制度，加強地下水動態(tài)監(jiān)測，實行地下水取用水總量控制和水位控制[1]。石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置（如尿素脫蠟工藝過程）依靠開采地下水作為夏季生產(chǎn)用冷凍水（7～13℃）逐漸變得不可行。溴化鋰制冷機組在民用建筑方面被廣泛應用在中央空調領域，技術相對成熟。但在石油化工生產(chǎn)系統(tǒng)中的應用尚未發(fā)現(xiàn)有文獻介紹。石油化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的低壓蒸汽、乏汽、凝結水等余熱資源，這些可以為溴化鋰制冷機組運行提供動力。利用企業(yè)內(nèi)部余熱，通過溴化鋰制冷機組制得循環(huán)冷凍水，成為替代地下低溫水的合理優(yōu)選途徑。因此，推廣溴化鋰制冷機組在石油化工裝置應用具有很強的現(xiàn)實意義。

1 基本情況

1）某石油化工公司為了平衡廠內(nèi)中壓蒸汽管網(wǎng)壓力，在循環(huán)水場設計安裝了螺桿膨脹機驅動循環(huán)水泵，消耗富余的中壓蒸汽（3.5 MPa），節(jié)約優(yōu)質電能。同時產(chǎn)生低壓蒸汽（0.5 MPa）可為溴化鋰制冷機組提供動力，進一步回收利用余熱。在此基礎上，該公司設計安裝了溴化鋰制冷機組，為尿素脫蠟裝置供應循環(huán)冷凍水（7～13℃），同時解決夏季循環(huán)冷凍水（7～13℃）短缺問題。

2）溴化鋰制冷機組——尿素脫蠟工藝流程簡介。尿素脫蠟裝置是通過尿素絡合法從柴油中提取正構烷烴生產(chǎn)工藝裝置[2]，大慶原油直餾柴油餾分，通過尿素絡合法，在絡合反應溫度30±1℃，分二次洗滌適宜條件下，可得到重質液體石蠟和低凝點的脫蠟油[3]。石化廠內(nèi)普通循環(huán)水夏季（28～32℃）不能滿足生產(chǎn)工藝需求。溴化鋰機制冷組可為尿素脫蠟生產(chǎn)裝置提供循環(huán)冷凍水（7～13℃），該機組利用低壓蒸汽作為動力，生產(chǎn)出來的循環(huán)冷凍水（7～13℃）被送入冷水箱，經(jīng)循環(huán)冷水泵加壓后送到尿素脫蠟裝置，換熱升溫后的循環(huán)冷凍水（15～32℃）回到溴化鋰機組，再次冷卻為7～13℃循環(huán)冷凍水送入冷水箱，如此周而復始循環(huán)換熱，從而滿足生產(chǎn)裝置需求。溴化鋰機組——尿素脫蠟工藝系統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程，見圖1。

圖1 溴化鋰機組——尿素脫蠟系統(tǒng)工藝流程

2 設備情況

2.1 溴化鋰制冷機組簡介

溴化鋰制冷機組又稱為溴化鋰吸收式制冷機組，它是一種以蒸汽、熱水、燃油、燃氣和各種余熱為動力熱源，制取冷水的節(jié)能型制冷設備。具有耗電少，噪聲低，運行平穩(wěn)，能量調節(jié)范圍廣，自動化程度高，安裝、維護和操作簡單等特點，在利用地勢能源與余熱方面有顯著的節(jié)能效果。另外，它還有對環(huán)境無污染，對大氣臭氧層無損壞作用的獨特優(yōu)勢[4]。因而，廣泛應用于各種公共建筑中央空調系統(tǒng)中。

2.2 溴化鋰制冷機組工藝特點

1）可利用生產(chǎn)工藝過程中的廢（余）熱制取冷凍水，節(jié)省了為獲得低溫冷水而需要消耗的電能等高品位能源[5]。

2）以水做制冷劑、溴化鋰溶液為吸收劑，無臭、無毒，不存在像氨或氯里品等對環(huán)境的影響，屬于綠色環(huán)保冷媒。

3）機組完全在真空狀態(tài)運行，整個機組除了功率很小的屏蔽泵外，幾乎沒有運動部件，機組運行安全可靠，使用壽命長。

4）機組操作使用方便，自動化程度高，易于管理。

2.3 溴化鋰制冷機組——尿素脫蠟工藝系統(tǒng)的特點

1）循環(huán)冷凍水需冷量小，僅為標準制冷機組的1/5。

2）受生產(chǎn)工藝操作影響，熱負荷波動大。

3）受季節(jié)性環(huán)境溫度變化影響，機組熱負荷變化大，春秋與夏季環(huán)境溫差在15～35℃波動。

機組技術特性和工藝、自然環(huán)境因素影響均不利于溴化鋰機組穩(wěn)定運行。該文所述的溴化鋰制冷設備是松下制冷（大連）有限公司生產(chǎn)的FG-73H*2型制冷機組，制冷能力為1.5×1010（1200USRT）/臺。該機組制冷能力是傳統(tǒng)空調機組制冷能力的5.2倍，可將70 t/h流量的循環(huán)水由33℃降至7℃，是在國內(nèi)首例應于石油化工循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中制備冷凍水溫差超過15℃的設備。

3 溴化鋰制冷機組初次問題及原因分析

3.1 初次調試運行情況

初次調試時溴化鋰制冷機組無法穩(wěn)定運行。冷水供水溫度、蒸汽控制閥（蒸汽流量）波動較大，波動情況如圖2所示。

1）尿素脫蠟裝置溫洗過程造成循環(huán)冷凍水（7～13℃）系統(tǒng)流量變化。因尿素脫蠟生產(chǎn)溫洗操作時切斷1流（共8流），操作過程造成循環(huán)冷凍水（7～13℃）流量波動，波動范圍大概在70%～110%。此過程對制冷機組穩(wěn)定運行產(chǎn)生較大影響。

圖2 溴化鋰機組運行記錄

2）尿素脫蠟裝置吹掃操作造成機組熱負荷劇烈波動。尿素脫蠟系統(tǒng)每4～5天，需要進行一次吹掃，時間大概0.5 h。在此期間需要斷掉循環(huán)冷凍水（7～13℃），機組需要無負荷運行，吹掃操作結束系統(tǒng)需要再次啟動并重新穩(wěn)定（影響時間約1 h）。

3）環(huán)境溫度低導致機組熱負荷低。由于調試時間是在當年的9月末至11月中旬，所以負荷低，制冷機組熱負荷僅為正常熱負荷的30%～40%，超低負荷不利于機組正常運行。

3.2 調試制冷機組技術方案

針對溴化鋰制冷機組——尿素脫蠟工藝系統(tǒng)的運行特點和初次調試發(fā)現(xiàn)的問題，經(jīng)過使用單位與溴化鋰制冷機組生產(chǎn)廠家多次討論研究，制定了詳細的自控技術方案。

1）低負荷下熱源輸入優(yōu)化。測量數(shù)據(jù)表明：該制冷機組平均負荷約30%～44%，循環(huán)冷凍水（7～13℃）系統(tǒng)平均負荷約37%。通過蒸汽最大輸入量限制，解決了低負荷下熱源過量輸入造成的循環(huán)冷凍水（7～13℃）及蒸汽流量大幅波動問題。

2）循環(huán)冷卻水溫度調節(jié)優(yōu)化對應方案。在春、秋季節(jié)，循環(huán)冷卻水溫度低于22℃時，調節(jié)循環(huán)水閥降低循環(huán)水流量（調節(jié)至60%開度），消除了低溫循環(huán)冷卻水造成的機組運行不穩(wěn)定因素。

3）控制儀表PID參數(shù)調節(jié)優(yōu)化。結合尿素脫蠟裝置獨特冷卻工藝，現(xiàn)場整定儀表P、I、D參數(shù)，使制冷機組出口循環(huán)冷凍水（7～13℃）溫度及蒸汽流量穩(wěn)定，解決了P、I、D參數(shù)不合適造成的自動控制跟蹤矯正過大問題。

4）循環(huán)冷卻水出口溫度寬范圍調節(jié)優(yōu)化。二次調試針對生產(chǎn)工藝特點，調整制冷機組對循環(huán)冷卻水供水溫度的范圍限制，將供水溫度設定范圍擴大至20～35℃。

4 二次調試情況

1）二次調試在總結初次調試經(jīng)驗基礎上，測試驗證多個實施方案，實機運行后確定了最佳方案。調試后溴化鋰制冷機組——尿素脫蠟工藝系統(tǒng)連續(xù)運行穩(wěn)定可靠。制冷機組運行記錄如圖3和圖4所示，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定運行140 h，未出現(xiàn)制冷設備及循環(huán)系統(tǒng)故障，設備調試成功。

2）制冷機組運行穩(wěn)定。制冷機組連續(xù)運行140 h一直穩(wěn)定運行，其間尿素裝置多次溫洗操作沒有對機組造成大的影響，沒有出現(xiàn)異常警報。

3）供給尿素脫蠟裝置用循環(huán)冷凍水溫度穩(wěn)定。循環(huán)冷凍水（7～13℃）供水溫度波動很小，水箱出口溫度基本穩(wěn)定在11～12℃（10℃設定值）。

4）蒸汽壓力、溫度及流量穩(wěn)定。機組再生室溫度基本穩(wěn)定在156～160℃（設定160℃），蒸汽壓力基本穩(wěn)定在0.4 MPa（設定0.4 MPa），波動很小，低壓蒸汽減溫減壓裝置工作狀況良好。

5）低壓蒸汽流量波動穩(wěn)定，無沖擊發(fā)生。在機組起動達到穩(wěn)定運行后（剛起動時除外），負荷30%～50%范圍內(nèi)對應的蒸汽耗量為3800～4400kg/h，沒有蒸汽流量激烈波動及沖擊的情況發(fā)生。調試后運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果見表1。

6）運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明：在當前負荷下，溴化鋰機組開機全廠增加能耗為0.54 kg/t（標油）。調試方案實施后，溴化鋰制冷機組的冷量調節(jié)范圍較寬，隨著外界負荷變化，機組負荷調節(jié)范圍可由10%～110%，且設備效率幾乎不受影響，可很好的適應變負荷要求。

圖3 制冷機組17 h運行記錄

圖4 制冷機組1 h運行記錄

表1 溴化鋰制冷機組——尿素脫蠟工藝系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計

5 結論

使用蒸汽動力型溴化鋰制冷機組為石油化工生產(chǎn)裝置制備循環(huán)冷凍水（7～13℃）的過程，其中遇到的循環(huán)凍水流量、熱負荷大幅波動對機組平穩(wěn)運行干擾問題，季節(jié)性（春夏秋）外環(huán)境溫度變化影響安全平穩(wěn)運行問題，通過結合生產(chǎn)工藝實際況情的技術設計方案可以得到妥善解決。