氯碱厂-35℃冷冻盐水站的系统设计优化及管路改造
摘 要：对某氯碱企业-35℃冷冻盐水站系统中存在的问题进行了较综合的分析，有针对性的提出了系统设计优化和管路改造的措施，并取得了预期效果。
关键词：系统设计优化；管路改造；热虹吸油冷却系统
1 前言及系统存在的问题
某企业在缺水地区新建10万吨/年烧碱暨10万吨PVC/年项目配套建设了-35℃冷冻盐水站，其主要组成为热虹吸式螺杆压缩机组、蒸发式冷凝器、热虹吸氨贮液器和热虹吸蒸发器等单元，热虹吸式螺杆压缩机组配备热虹吸油冷却系统。制冷剂为液氨（R717），载冷剂为乙二醇溶液。在成功开车后运转一年多当中，先后出现了以下问题：
（1）压缩机组的油温过高，经常超温导致压缩机组自动停车；
（2）高压机跑油（使用三个月左右即需加一次油）；
（3）热虹吸蒸发器的列管表面涂覆有乳状物；
（4）压缩机组能力达到100%时，蒸发式冷凝器出来的液氨温度超过30℃；
（5）高压机排气压力过高，经常超压导致压缩机组自动停车。
以上问题的出现及存在，导致冷冻站经常无法正常运转，严重影响了各用冷工段的正常生产。
2 原因分析
经过对已建成的-35℃冷冻盐水站进行现场勘查,结合同类型冷冻盐水站的运行情况进行综合分析，出现以上问题的可能原因整理如下表：
3 系统优化设计与管路改造
针对该冷冻站存在的问题以及可能的原因,决定对-35℃冷冻盐水站的相关单元进行针对性的系统优化设计和管道整改，具体措施如下：
（1）热虹吸油冷却系统
①进入4台油冷却器液氨总管的直径由原来的DN50改为DN80,增加液氨的供应量；同时该总管由原来从热虹吸氨储液器顶出去中间器的DN100管接出改为由热虹吸氨储液器底部接出，尽量减少管路压损的同时保证液氨的供应量；
②取消进出油冷却器氨介质管路的保温；
③4台油冷却器液氨进口管改造：将液氨供液分管从总管顶部接出改为从总管底部接出，并增加过滤器；在每台油冷却器液氨进口管路的最低点设置放油阀；
④调整冷却器回汽总管坡向热虹吸氨贮液器的坡度，使其达到3゜左右。 （2）对气氨总管的管路进行改进，具体措施：
①坚持贯彻管路最短、管路压损最小的原则，简化管路,减少部分弯头，同时将管路缩短；
②将原来压缩机排气总管水平段由EL2500升高至EL4500，增加排气中的润滑油在竖管中冷凝回流的空间和时间，从而减少进入气氨系统的油量。
（3）对液氨总管的管路进行改进，具体措施：
①坚持贯彻管路最短、管路压损最小的原则,简化管路,减少部分弯头，同时将管路缩短；
②将原来配管设计中采取底罐外管路液封改为罐内液封，同时将液氨管接入虹吸氨贮液器的形式由底进改为顶进；
③通过管路改造，确保管路压力降小于0.02MPa;
（4）对气氨支管与总管的连接方式进行改进，具体措施为：
确保所有支管接入总管均采用顶部接入底形式，具体接法按下图：
（5）在保持热虹吸氨储液器与蒸发式冷凝器之间原有的DN50气态平衡管的基础上，增加DN100的气态平衡管，更有利于油冷却器出来直接回到热虹吸氨储液器的气液两相流中的氨蒸汽进入冷凝器；
（6）在蒸发式冷凝器单元的水循环管路上增设电子除垢装置，防止(减少)盘管结垢，保持良好的换热效果；
（7）强化蒸发式冷凝器单元中的水量监测功能，采取措施保障补水；
（8）所有氨介质管路的弯头一律采用煨弯，弯头曲率半径按下表参数进行对比排查和替换：
4 系统设计优化前后流程示意图对比
系统设计优化前流程示意图(仅给出氨介质的管线)如下:
5 系统设计优化及管路改造的效果
该企业在2007年6月底参照上述措施对其-35℃冷冻盐水站进行系统优化设计和管路改造的进行施工，2007年7月中旬重新开车。截至2007年8月中旬，整个系统运行正常，压缩机组容量开到100％时实测运行参数如下表：
上表数据基本说明系统设计优化和管路改造达到了预期效果。