第１０期 ２０１８年ｌ０月 中国氯碱 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｌｏｒ—Ａｌｋａｌｉ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔ．，２０１８ １５ 溴化锂制冷机改电动式制冷机 季 波 （万华化学（宁波）氯碱有限公司，浙江宁波３１５０００） 摘 要：结合溴化锂机组的使用实践，介绍了溴化锂机组消耗蒸汽、能耗过高等问题．改溴化锂制冷 为电制冷机组，从而大大降低对蒸汽的消耗和降低生产成本。 关键词：节能；降耗；改进措施 中图分类号：ＴＱ０５１．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９—１７８５（２０１８）１０—００１５—０３ Ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ Ｉｌ Ｂｏ （Ｗａｎｈｕａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ（Ｎｉｎｇｂｏ）Ｃｈｌｏｒ－ａｌｋａｌｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ ｕｎｉｔ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｓｔｅａｍ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ ｕｎｉｔ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｌｉｔｈｉｕｍ ｂｒｏｍｉｄｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ ｉｓ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ，ｗｈｉｃｈ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｅａｍ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ；ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ １蒸汽溴化锂制冷与电动式制冷机简介 （１）蒸汽溴冷机采用溴化锂溶液作吸收剂，水作 情况，对已使用较长时间、维护费用较高、运行费用 偏高，已无法满足安全生产及节能降耗，以及公司 低成本战略的要求，万华化学（宁波）氯碱有限公司， 对现有４台大连三洋溴化锂制冷冷水机组进行改 造。 为制冷剂，借助于蒸汽的热量作为动力在高压发生 器、低压发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器之间使溴 化锂溶液不断发生吸收与释放水蒸气的化学过程， 从而达到热量迁移，产生冷冻水的目的。蒸汽溴冷 机所有的热量转移的过程都是依靠大温差传热，不 可逆传热损失占了溴冷机能源总值的绝大部分，因 此蒸汽溴冷机的制冷效率ＣＯＰ值仅１．０左右。 （２）电动式制冷机依靠近年来不断发展的先进 ２主要技术参数数据 （１）目前的４台溴化锂冷水机组主要数据 单台制冷量：１ ７４５ ｋＷ； 蒸汽消耗量：２ ０５１ ｋｇ／ｈ； 蒸汽入口压力：０．８ ＭＰａ； 技术，从材料到加工技术都取得了质的飞跃，压缩 机压缩作功，冷媒在蒸发器和冷凝器内等温相变， 达到能量转移的目的，传热温差小，不可逆损失小， 深受制冷空调领域的青睐。目前，直接采用终端电 冷却循环水流量：４５３ ｍＳ／ｈ； 冷却水进出口温度：３２～３７ ｏＣ； 耗电量：６ ｋｗ（溶液泵及真空泵等）。 （２）拟选用的电动式制冷机组主要数据 制冷量：１ ９１５ ｋＷ； 能作能源的电动式冷水机组的市场占有率已超过 ８０％。电动螺杆式和离心式冷水机组的平均能效值 高达５．３以上，是蒸汽溴冷机的５倍多。 （３）针对以上分析，结合公司目前现场的实际 输入功率：３３７ ｋＷ； 冷却循环水流量：３８７ ｍ３／ｈ； 折算成１ ７４５ ｋＷ制冷量情况下，耗电量为 ｌ６ 中国氯碱 ２０１８年第ｌ０期 ３０７ ｋＷ，冷却循环水需求流量为３５３ ｍＴｈ。 ３运行能耗费用分析及投资回报周期 （１）能源价格及运行时间情况 蒸汽价格：２２０元／ｔ； 年运行时间：８ ０００ ｈ； 电费：０．７元／ｋＷ·ｈ计算。 （２）每台溴化锂机组的年运行费用 蒸汽费用：２．０５ １ ｔ／ｈ￣８ ０００ ｈ／ａ￣２２０元／ｔ ＝３ ６０９ ７６０．００（元／ａ） 运行电费：６ ｋＷ￣８ ０００ ｈ／ａ￣０．７元／ｋＷ·ｈ ＝３３ ６００．００（元／ａ） 上述两项合计：３ ６０９ ７６０＋３３ ６００ ＝３ ６４３ ３６０元／年 ３６４（万／ａ） （３）每台电动式制冷机组的年运行费用 运行电费：３０７ ｋＷ￣８ ０００ ｈ／ａ￣０．７元／ｋＷ·ｈ＝ １ ７１９ ２００．００元 １７２（万／ａ）。（注：因为电动式制冷 机组不需要蒸汽，所以运行电费即为全年能耗费用） 根据上述计算，每台电动式制冷机组可在运行 能耗上节约１９２万／ａ（３６４万～１７２万）。 若电制冷机组单台造价为１３０万元，则由溴化锂 机组改为电动式制冷机组的回报周期为１３０／１９２＝ ０．６７７，即半年多即可收回设备投资。 ４制冷剂的环保特性 蒸汽溴冷机以溴化锂溶液和水作为吸收剂和 制冷剂，溴化锂溶液易腐蚀铜管、钢管，通常需加入 铬酸锂缓蚀剂，但温度过高或时间过长时会失效， 铬酸锂量过多时会出现沉淀，而过少时会产生腐 蚀，严重影响机组可靠性，而且这种剧毒物操作不 当严重影响人身安全。 溴冷机以溴化锂溶液和水作为吸收剂和制冷 剂，不含氯原子，ＯＤＰ＝０，但直燃溴冷机排放的ＣＯ 、 ＳＯ：含量远高于电动式冷水机组，对环境污染很大， 而且直接排放到大气中的烟气温度高达２３０℃，由 余热造成的直接温室效应远高于电动式冷水机组。 另一方面，溴冷机的能效远低于电制冷机组，消耗 的一次能源造成的间接温室效应更是显著，总的当 量温室效应ＴＥＷＩ＝Ｉ １ １７０￣１０４，是电动冷水机组的 １０倍左右。 ５运行可靠性 蒸汽溴冷机因存在下列几个方面的原因大大 影响了其可靠性，冷量衰减极其严重。 （１）溴化锂结晶的影响 溴冷机的高压发生器与热交换器内溶液温度 较高，操作稍有不当，或热源轻微波动，极易导致溴 化锂溶液结晶，堵塞喷咀，造成冷量衰减，严重时无 法正常运行，溴冷机通常运行两三年后冷量衰减达 ２０％以上。溴化锂冷水机组生产厂家的新机组冷量 裕量往往达２０％以上，在使用的前２年基本能保证 空调工程的正常使用，但溴化锂冷水机组很少有使 用５年以上的用户实例供客户参观考察。 （２）制冷剂污染的影响 溴化锂溶液很容易进入蒸发器和冷凝器的冷 剂水，造成冷量衰减，严惩时导致两器的液位下降， 溶液泵不能正常工作。 （３）喷淋管易堵塞，造成冷量严重衰减 水作为制冷剂，在蒸发器中蒸发成水蒸气，水中 含有的其他离子（Ｃａｎ，Ｍｇ ，Ｎａ ，Ｃ１一，ＳＯ ＋）仍遗留在 系统中，易循环堵塞喷淋管致使冷量严重衰减，严 重时致使机组无法正常运行。 （４）溴冷机整机内部呈真空或高度真空状态，室 外空气极易渗入，机内不凝性气体含量达到１０％ 时，会使机组无法正常运行。 （５）溴冷机内各部件间的密封隔离材料长期处 于气流的冲击下，易老化失效，需定期更换，通常周 期不超过一年且易造成故障。 （６）电动式冷水机组采用经过一百多年实践考 核的压缩式工作原理，从选材到工艺都确保电动式 冷水机组设计保用寿命能达到２Ｏ～２５年。纽约世界 贸易中心选用离心式冷水机组，自１９６９年投入使 用，直到２００１年９月遭恐怖分子袭击，整座大楼瘫 痪。此期间３２年一直运转正常，是电动式冷水机组 运行可靠性的铁证，美国海军潜艇、航空母舰、国会 大厦、上海浦东机场、中央人民电视台、Ｇ２０主会 场一奥体博览中心等用户都选用了电动式冷水机 组，为电动式冷水机组的可靠性作出了铁的证明。 ６负荷调节能力 （１）蒸汽溴冷机通过调节蒸汽用量，减少热输 入，从而降低机组输出冷量。整个负荷调节过程是 温差传热、热传递的过程，传热的滞后特性决定了 蒸汽溴冷机的部分负荷调节性能差，综合性能仅优 于满负荷性能１０％左右，而且负荷调节范围窄，部 分厂家最佳承诺为２５％～１００％，通常负荷调节范围 限于３０％～１００％。 （２）电动螺杆式冷水机组采用滑阀，电动离心式 冷水机组采用导叶直接调节压缩机的吸入量，调节 机组的输出冷量，响应快速，部分负荷综合性能优 于满负荷性能达２０％～３０％以上，部分负荷综合性能 更是达到蒸汽溴冷机的７倍以上，螺杆式冷水机组 第１０期 季波：溴化锂制冷机改电动式制冷机 １７ 的负荷调节范围，在１０％一１００％范围内无级调节。 ８机组维护 （１）机组维护人员须随时检查蒸汽溴冷机溶液 ７使用寿命 （１）蒸汽溴冷机采用９０／１０铜镍管作换热器传 泵、真空泵、电气系统的情况以避免发生重大事故， 因为如果出现电力故障，风机、泵停用，极易导致溴 化锂溶液结晶，造成机组故障。个别厂家宣传无人 热管，设计使用寿命ｌＯ年左右，国产机采用９５／５铜 镍管等作换热器传热管，甚至采用铜管作换热器传 热管，设计使用寿命八年左右，当今市场上从没有一 台蒸汽溴冷机使用年限超过１０年，通常使用５～７年 后，因冷量衰减已不能满足使用要求而换成电动式 冷水机组。目前，国产溴冷机从没有使用超过５年的 用户实例供参观考察，如成都石油管理局使用４年 后，冷量衰减超过６０％，成都电信局使用４年后已换 成电动式冷水机组。 （２）电动式冷水机组设计使用寿命２５年，实际 机房是不负责任的盲目宣传，众所周知，溴冷机的 维护管理费用高达电动式冷水机组的两三倍。 （２）电动式冷水机组由电能驱动，即使出现电源 系统故障，机组会自动平稳地停机，不存在危险因 素，电动式冷水机组监测系统简单准确，因此电制 冷机易实现无人机房，由冷水机组厂家协助监控机 组运行，大大降低维护管理费用。 ９结语 通过以上几方面分析，２０１４年２月开始，公司 陆续对４台溴化锂制冷机组进行了改造，改造为电 制冷机组进行制冷，改造后机组运行稳定、安全可 使用寿命大部分机组超过３０年，如纽约世界贸易 中心运行３２年，二十世纪三十年代出售的螺杆式 冷水机组２ｌ世纪仍然服务于武汉百威啤酒厂，使 用寿命达７Ｏ年，北京香山饭店使用约克离心式冷 水机组１８年后第一次检修，使用寿命三十多年，岷 山饭店、杭州香格里拉均是八十年代购买电动式冷 水机组，运行近三十年，且运行状况良好。至于使用 已超过１０年的电制冷机更是极为普遍。 靠，机组运行至今，从未发生任何设备故障，降低公 司对蒸汽的消耗，节约了大量蒸汽，提高了换热效 率，运行费用明显减少，大大降低了生产成本，达到 节能、降耗的目的。同时，也为同行业制冷技术改造 提供了理论参考依据。 收稿日期：２０１８—０ｌ一１８ （上接第１ｌ页） ３．４ ＹＧ铜基催化剂工艺特点 用领域，为中国ＰＶＣ应用领域拓出新空间。 电石法ＰＶＣ行业的无汞化对中国环境保护、经 济发展等方面具有积极的意义，也为ＰＶＣ行业绿色 可持续发展奠定了基础。 （１）ＹＧ铜基催化剂是基于现行电石法ＰＶＣ工 艺开发的，在现行工艺运行条件下可直接简单替代 汞触媒，对现有工艺装备改造很小。 （２）ＹＧ铜基催化剂温度适应范围较广，在８０～ １６０ 温度范围内具有较好的催化活性和稳定性， 既可在现有的热水循环冷却装置上运行，也可在较 ４结语 目前万吨级工业化侧线实验稳定运行，从万吨 级实验数据分析ＹＧ铜基催化剂综合性能优异。下 一步将通过建设２０万ｔ首条电石法ＰＶＣ无汞化示 范线对ＹＧ铜基催化剂进行全方位、全生命周期的 高的夹套水温下运行，同时副产蒸汽供ＰＶＣ粉烘干 或溴化锂制冷等，也可将蒸汽外售，更为节能与经济。 （３）从工业单管测试结果及目前运行的万吨级 侧线数据可知，ＹＧ铜基催化剂可在ＨＣ１不过量的 条件稳定运行，在此条件下可使废酸量减少６０％以 评估，早日实现全行业ＰＶＣ无汞化生产。 参考文献： ［１］陈万银，周 军，李国栋．氯乙烯合成无汞催化研发进展．中国氯 碱，２０１７，（１２）：１５—２０． 上，同时重组分含量大幅度下降，减少危废排放。 ３．５ 电石法ＰＶＣ无汞化改造的社会意义 ［２］罗国华，吴 彬．一种用于乙炔氢氯化的金络舍物催化剂．ＣＮ， ２０１２１０１００６８８．２０１４—０７—０２． ［３］刘红霞，ｙ－ｎｅｅ，王伟国．乙炔法合成氯乙烯无汞催化剂的研究进 展冲国氯碱，２０１５，（９）：２４—２６． 中国电石法ＰＶＣ产能在全球市场份额较大，若 通过无汞化改造将彻底消除电石法ＰＶＣ汞污染这 世界难题，将加快实现中国全面禁汞的履约要求。 一［４］郭燕燕．乙炔氢氯化反应非贵金属无汞催化剂的研究进展．化工进 展，２０１４，３３（６）：１ ４８６—１ ４９０． 收稿日期：２０１８－１０－０１ 由于采用无汞工艺，ＰＶＣ产品不含汞，打破了 国际市场对涉汞产品的贸易壁垒，进一步扩大其应