尿素余热制冷技术的应用.docx
尿素余热制冷技术的应用山西兰花科技创业股份有限公司化肥分公司山西晋城048000）吸取器i溶 液泵蒸发器引言作为高能耗的化肥企业在能源费用昂贵 的今日，其产生的低品位废蒸汽和废热水大 部分都没有充分接受而白白扔掉。随着科技 的进展,先进技术的不断开发,接受低品位余 热吸取为动力的制冷技术在化工行业得到了 推广。使用吸取式制冷可以大量节约能源。 吸取式制冷比以电能为动力的冰机可以明显 节约电耗。在当前我们我国电力比较紧缺的 条件下，使用和接受有着现实的意义。山西兰花科技创业股份有限公司化肥分 公司合成氨年生产力气为20万吨/年，现有 两套尿素生产系统，生产力气分别为10万 吨/年和23万吨/年。尿素生产中产生了大 量的低品位余热，这些余热如不加以接受将 会造成很大的铺张，而合成氨生产中影响生 产产量的因素主要是氮氢气压缩机各段入口 温度高、打气量不足等。接受品位较低的尿 素余热接受吸取式制冷产生低温冷水冷却压 缩机一入气体，降低压缩机一段入口温度提 高氮氢气压缩机打气量，实现增产降耗，是 企业推动资源综合接受的重要手段。1.吸取 式制冷的工作原理及其特点吸取式制冷以蒸汽、燃气、燃油、热水 等多种热源为动力，以水为制冷剂，溟化锂 溶液为吸取剂，制取。c以上的冷媒水或 60° C以上的热水，用于生产工艺过程。1.1吸取式制冷的工作原理（见图1澳化锂 冷水机组内部工作流程示意图）澳化锂制冷 工作原理，液体的沸腾（在制冷行业也称蒸 发）温度与压力有关，在1个标准大气压 下，水在100C沸腾，当压力降到6.75mniHg 即903.93pa时，水在5.5C时就可以沸腾， 液态水蒸发为水蒸汽时需要吸取大量的热 量。在滨化锂制冷机组中水是制冷剂，浪化 锂溶液是吸取剂，澳化锂制冷机组就是依靠 在低压（903. 93pa确定压强）下，冷剂水 在蒸发器传热管（铜管）上喷淋蒸发，吸取 传热管内脱盐水的热量来制取低温冷水的， 冷剂水蒸发之后，蒸发器内的低压力就要提 升，当压力提升到确定数值后蒸发就会停 止，而漠化锂浓溶液极易吸取冷剂蒸汽，从 而维持蒸发器内的低压力，澳化锂浓溶液吸 取冷剂蒸汽后浓度变稀，冷剂蒸汽被吸取后 放出的热量由循环冷却水带走，溪化锂溶液 浓度变稀，吸取力气变弱。当溶液达到饱和 溶液时就不能再吸取冷剂蒸汽。为此必需用 热源将稀溶液再加热，使稀溶液受热后重新 产生冷剂蒸汽，稀溟化锂溶液变浓，分别出 的冷剂蒸汽在冷凝器内被循环冷却水冷却， 分散为冷剂水，冷剂水再喷淋到蒸发器传热 管上蒸发制冷，浓缩后的溶液用来再次吸取 冷剂蒸汽，这样不断循环，蒸发器内就不断 地制取低温冷水。图1漠化锂冷水机组内部工作流程示意图1. 2吸取 式制冷的特点澳化锂吸取式制冷机组有其优点，也 有不足之处，澳化锂吸取式制冷机组的特点归纳起 来这些特点是：1）耗电量少。机组使用的主要能 源有蒸汽、热水、燃油或燃气。耗电设施仅是机组 附带的冷剂泵、溶液泵等，故耗电量很少。2）在 热、电、冷联产系统中，它在能量的梯级接受中充分接受了低位能量，使整 个系统的能效提高到75%左右。3）在环境爱惜方面，漠化锂吸取式制 冷机组大大优于电动冷水机组,水作为制冷 剂，不存在对大气臭氧层的破坏。4）冷凝热量大。因此，需要配置较大 的冷却水泵和冷却塔。5）与电动冷水机组比较，浪化理吸取 式制冷机组还有体积大、重量重、腐蚀性 强、气密性要求高等特点。2.兰花化肥尿素余热制冷技术的运用压缩机 一段进口煤气温度高始终是兰花化肥分公司 夏季影响合成氨产量的主要因素，通过回收 尿素工段低品位热量接受滨化锂机组制取低 温冷水来降低压缩机一段入口半水煤气温 度，提高压缩机打气量，是企业增产降耗的 重要主要手段。2.1 冷却压缩机一入气体所需冷量兰花 化肥分公司有两套合成氨装置。1#系统：一 段进口半水煤气流量约为40000m7ho 2#系统：一段进口半水煤气流量约为 45000m3/ho改造前夏季半水煤气温度42C,改造后半 水煤气温度降低到21C以下依据上述条件计 算得出压缩机一入气体所需冷量约为 3112KWo2. 2尿素系统产生的低品位热量兰花化肥现 有两套尿素装置接受水溶液循环法，生产工 艺中一吸冷却器中的余热，一部分接受脱盐 水回收，其余热量接受冷却水带走。通过两 股水的调整把握一吸塔的温度。该工艺流程 余热资源没有充分利用。接受淡化锂吸取式 制冷技术可以充分回收一吸冷却器中的余热 资源。按2.尿素年生产力气13万吨/年计算，一吸 冷却器可产生95C左右的热水400nl3/h,折合 热量约4000KW/ho2. 3滨化锂机组的选择依据尿素生产状况,结合冷量需求,考虑 机组效率,选用江苏双良空调设施股份有限 公司RXZ （95/85） -349ZM漠化锂吸取式制 冷机组一台。制冷量为3488KW/h 该机组需要95c热水流量400iWh,与2#尿 素生产工艺中一吸冷却器中的余热量相 当，接受2*尿素生产工艺中一吸冷却器产 生的9585° C的热水制冷，考虑尿素生 产的调整及一吸冷却器面积不足的因素， 接受130C的蒸汽冷凝液做关心热源满足工 艺要求。2. 4对2#尿素一吸冷却器工艺的改造（流程 图见图2尿素改造后工艺流程图）来自冷却上水总管二循一冷 冷却回蒸汽冷凝液来”一段 吸取塔去快炉去冷却回水总管图22#尿素改 造后工艺流程图图中实线为原流程，虚线为本次改造增加 的管线、阀门等。考虑到尿素生产工艺较简洁，调整较麻 烦，在二尿流程改造中尽量不改动原流程，只 增加少量管线、阀门。改造后的二尿流程具有 以下特点：1）可按串、并联流程为溟化锂吸取式制冷机组 供应95c热水，流量为400nh/h。2）溟化锂吸取式制冷机组低负荷时，加 入冷的脱盐水来把握一吸冷却器进水温度。也 可接受软水冷却器降低一吸冷却器进水温度。 3）当漠化锂吸取式制冷机组高负荷时，回水温 度低于85C时,接受电动三通阀调整热水旁路流 量，实现一吸冷却器进水温度的调整。4）接受130c的蒸汽冷凝液做关心热源， 可以充分接受夏季过剩的蒸汽冷凝液，同时还 可以稳定三膨罐的压力。运行，力口热脱盐水。5）可按现有工艺流程运行，加热脱盐 水。2. 5制冷系统流程该余热制冷系统主要由热水循环泵、制冷 机、冷却水循环泵、冷却塔、冷冻水循环 泵、用冷设施和把握器等组成。（见图3制E3J H冷系统流程图）冷却水系统Q DS'Lj为了充分接受现有的公用工程与关心工程设 施。本次改造接受现有，尿素循环冷却水系图3制冷系统流程 统，冷却水用量1200nh/h。冷水系统本项目接受两台压缩机一入水冷器，澳化锂 制冷机为其供应供应10° C冷水,流量为 600m7ho热水系统热水由二尿系统供应，流量为400nl：，h3 效益分析：夏季半水煤气进压缩机一段温度为42C 左右，改造后降为21c左右，由于半水煤气 中水分冷凝排出，使得新颖气流量加大，合 成氨产量增加。改造后两套系统半水煤气流量比有原来 增加了 10500m3/h因夏天效果明显，可降20c多，冬天气 温低，效果不如夏天，每年增加产合成氨按 半年算。10500/3300ni3/hX24hX330 天 /2=12600 （tNH/年）31年可增产1.26万吨氨。结论吸取式制冷是广泛应用于空调行业的制 冷技术，近几年国内一些化工生产企业利用 其生产过程中产生的低品质蒸汽和蒸汽冷凝 液作为热源,制取低温冷水用于生产工艺， 取得了显著的经济效益，推广和应用对企业 节能降耗具有特别重要的战略性意义。
