氨自冷却螺杆制冷压缩机组的应用.doc

氨自冷却螺杆制冷压缩机组的应用1 制冷系统概况 随着深部井田的陆续开发和国民经济发展对煤炭需求量的增加，近年来煤层赋存较深的矿井建设速度越来越快。淮南矿业集团丁集主、副井冻结需冷量主井8 3 0万k c a l / h ，副井8 9 3万 k c a l / h ，运行工况一 3 5 一3 5 9 0 ，制冷系统所需设备多、容量大。1 . 1 制冷系统布置 由于本制冷系统采用的压缩机数量较多，故在系统的布置上将大的制冷系统划分成4个独立的子系统，以便于调控。1 . 2 热虹吸氨自冷却螺杆制冷压缩机组的工作原理 热虹吸氨自冷却螺杆制冷机组又称热虹吸油冷型螺杆制冷机组，它与水冷的螺杆制冷机组的区别主要在油冷却器。氨自冷却螺杆机组的油冷却器为热虹吸油冷却器，它主要是利用热虹吸原理，配合蒸发式冷凝器、热虹吸贮氨器，以其相对高差为动力。热虹吸油冷却器的结构同水冷油冷却器的相似，为卧式壳管式，油在管外、制冷剂在管内，制冷系统中增加热虹吸贮氨器、自蒸发式冷凝器流出的氨液先进入热虹吸贮氨器，达到一定的液面高度后再溢流进入贮氨器，自热虹吸贮氨器流出一路液体进入油冷却器，沿途吸收管外高温油的热量而蒸发。制冷剂在蒸发过程中密度逐渐减小，油冷回气管中的汽液混合物的密度低于油冷却器供液管中的液体密度，这种不平衡产生了一个压力差使制冷剂在油冷却器中流动，如此反复循环使螺杆机的油温得以降低。2 机组运行情况2 . 1 设备投人及运转 丁集主、副井制冷系统自2 0 0 4 年2月1 9日开始运行，初始投入 2个独立单元，制冷机组运行2 1台。2 0 0 4年3月1 0日4个独立单元全部投入运行，制冷机组运行3 9台。在运行过程中对油冷却工作情况进行观测02 0 0 4年2月至2 0 0 4年5月，4 个月的时间内油冷运行良好，油温在4 0 -5 5 r - .进入6月份后由于气温升高加之制冷机房内通风散热条件不好，车间内放置3 9台螺杆机组，设备密度大，因此系统末稍处的4 台机组在下午油温度有超标现象 ( 最高6 5 r -) ，其余机组运行正常。2 . 2 运行中对油温超限的设备处置 由于是积极冻结期，设备的运行数量要有保证，所以对油温超限的末端设备进行分析，认为是由于油冷却器中的氨液循环量不足造成的。如图1 ,5号机油冷却器的油温超标。自热虹吸贮氨器进入压缩机油冷却器的氨液循环为异程式，末端机组油冷却器的管程长，沿程阻力大于前面几台，加之管径选择上供液及回气管管径略细，因此造成5 号机油冷却器氨循环量不足而导致冷却不好，油温高。针对此问题我们在5 号机油冷回气管上加装辅助回气管与低压吸气管相连。在气温条件不好油温逐渐上升时，将油冷却器下部回气的阀门A关闭，将强制回气管上阀门组B打开，利用低压吸气强制氨液在油冷却器中的流动来增加氨循环量降低油温，待油温降低后关闭强制回气阀B打开正常回气阀A ，系统正常运行，经过实践操作此办法可行，油温很快恢复正常，机组运行平稳。3 经济技术分析3 . 1 技术分析( 1 )通过热虹吸螺杆机组在丁集中的应用证明，多台机组并联于系统中采用单独的热虹吸贮氨器能满足机组运行要求，各机组油冷能够正常运行。( 2 )热虹吸贮氨器与油冷进液口的高度差应在2 . 5m以上，这样多台油冷并联供液的动力能够满足。( 3 )多台机组并联应采用同程式的管路布置形式，这样可以使氨液分配更均匀。丁集制冷系统中末端设备油冷效果差，而前端设备运行正常就是由于液氨分配不均造成的。( 4 )管径的设计要综合考虑设备使用环境。丁集冻结站通风不好，且夏季环境温度高，设备运行在春季时供液管路吸热量小，蒸发少，总的供液量即使到末端设备也能满足要求，但到了夏季环境温度高，供液管路中液氨蒸发量大，致使末端油冷却器供液中含有大量的汽体。要想克服这一缺点，适度加大管径增加总体供液量也是个很好的办法，如果供液总管加粗至0 7 6 ，回汽总管加粗到X 1 3 3 ,即适度加粗管径，保证供液量和管路的合理匹配，可解决此问题。3 . 2 经济分析( 1 )简化系统、减少初始投入。采用热虹吸氨自冷却螺杆制冷机组一个大的优势就是减少冷却水系统投入。以丁集冻结站为例，如果使用水冷式螺杆机组，冷却水循环量统计见表1 .冻结站油冷却器总循环水量2830 m3 / h。 如此巨大的循环水量，在系统的选择上，应选择大的循环水泵和冷却塔。 选择清水泵12s h一6( 电机3 0 0k W，流量7 9 2m 3 / h ,9 . 2万元/ 台)4台，冷却塔N B L一5 0 0( 电机1 1k W,1 0 万元/ 台)6台，冷却水系统的材料及安装费用3 0万元，因此采用热虹吸氨冷却机组的初始投入将减少1 2 6 . 8万元。( 2 )热虹吸螺杆机组的另一大的优势是节水。丁集冻结站如采用水冷式机组，将采用冷却塔，冷却塔的正常补水为循环量的3 %，冷却水耗水量为8 4 . 8m3 / h ，日耗水量2 0 3 7 . 6t / 日，以丁集水费0 . 3 6 元八计，则日 水费消耗7 3 3 . 5 元/ 日。丁集冻结工期3 6 0 天，以3 0 0 天设备全部运转计则水费消耗一项节资2 2万元，且节约水资源6 1 1 2 8 0t ，对环保的贡献是巨大的。( 3 )节约运行费用。由于采用液氨冷却就消除了水泵冷却塔等附属设备的运行费用。这些设备的运行费用如果按水泵负荷效率6 5 %计，冷却塔电机按效率7 0 %计，则日消耗电1 9 4 6 0k Wh ，电费为0 . 5 5 3 元/ k W h ，则日耗电费1 0 7 6 0元，以3 0 0天计总费用为3 2 2 . 8 万元。 综合评价热虹吸式螺杆机组比水冷式螺杆机组在初期投资上可节约 1 2 6 . 8万元，运行费用减少3 4 4 . 8万元，丁集初始设备投资 3 2 0 0万元，冻结分项价款1 . 4 亿元，运行费用约6 0 0 0万元，则通过使用热虹吸螺杆机组可节约一次投资4 %，运行费用的5 . 7 %，经济效益显著。4 结语 通