溴化鋰制冷技術(shù)在化肥生產(chǎn)的節(jié)能降耗

1、溴化鋰制冷技術(shù)在化肥生產(chǎn)的節(jié)能降耗 摘要：中國是世界農(nóng)業(yè)大國之一，因此也成為了最大的化肥消耗和生產(chǎn)國家，根據(jù)調(diào)查顯示我國的化肥總產(chǎn)量占世界33%以上，其中氮肥的總量超過了70%，氮肥生產(chǎn)過程中所需要的原料和輔料均直接來源于能源，其能源消耗成本占總生產(chǎn)成本的近七成左右，因此化肥生產(chǎn)行業(yè)也屬于典型的高能耗行業(yè)。但隨著現(xiàn)代國際能源危機的日益加重，能源價格逐漸上升，也使得我國化肥生產(chǎn)過程中能源供應(yīng)缺乏問題越來越嚴重。對化肥生產(chǎn)進行節(jié)能降耗已經(jīng)迫在眉睫，本文結(jié)合某化肥廠現(xiàn)有工藝，來分析溴化鋰制冷技術(shù)在化肥廠的合成氨工藝段的應(yīng)用效果。 關(guān)鍵詞：溴化鋰制冷機組；低溫余熱；經(jīng)濟效益 1溴化鋰吸收式制冷機組 溴

2、化鋰吸收制冷技術(shù)是一種利用熱能為驅(qū)動力，以水資源為制冷劑，并且利用溴化鋰的水溶液作為吸收劑的一種制冷技術(shù)。該機組可分為單效式和雙效式。在溴化鋰吸收制冷過程中，由于溴化鋰自身的沸點可以達到1265，因此難以產(chǎn)生揮發(fā)反應(yīng)，而在工作時其溶液表面所產(chǎn)生的氣泡和蒸汽則可以認為是純粹的水蒸氣。在溫度已定的條件下，溴化鋰水溶液表面的水蒸氣飽和分壓是低于實際純水的飽和分壓的，并且溴化鋰的濃度越高，其水蒸氣的飽和分壓越小，蒸發(fā)能力越好。因此在同一溫度下，如果溴化鋰濃度越高，那么其水分的吸收能力也就越強，就能夠起到制冷的作用，這也是將水作為制冷劑的原理。該技術(shù)的設(shè)備主要由發(fā)生、冷凝、蒸發(fā)、吸收、循環(huán)以及熱換等設(shè)備

3、構(gòu)成。其設(shè)備運行時，當溴化鋰水溶液在發(fā)生設(shè)備中吸收熱媒水的熱量后，其溶液中的水分就會被不斷汽化；而當溴化鋰水溶液中水分隨蒸汽散失后，其內(nèi)部溴化鋰濃度就會不斷上升，因此進入了吸收設(shè)備當中，而水蒸氣則進入冷凝設(shè)備，并且直接被冷凝成水溶液，形成高壓低溫水溶液；當這部分水被調(diào)節(jié)閥輸送到蒸發(fā)器內(nèi)時，就會受熱迅速膨脹并蒸發(fā)，此時蒸發(fā)所需熱量就是由蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)冷媒水提供的，進而獲得降溫和制冷的效果；低溫水蒸氣會進入到吸收設(shè)備內(nèi)，被溴化鋰溶液吸收，進而導(dǎo)致其濃度降低，然后經(jīng)由循環(huán)設(shè)備的輸送重新范圍發(fā)生設(shè)備，完成整個制冷的過程。換熱設(shè)備則主要是為了有效節(jié)省加熱稀溶液的熱量，進一步提升該系統(tǒng)中的熱效應(yīng)，保證發(fā)生設(shè)備

4、中的高溫溶液和吸收設(shè)備中的低溫溶液能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的交換。 2合成氨工藝段目前現(xiàn)狀及解決方案 在夏季由于半水煤氣脫硫進入清洗塔清洗，而清洗塔在烈日暴曬下，溫度高達40以上，半水煤氣在進入壓縮機前，溫度過高達到水飽和狀態(tài)，從而使壓縮機處于“出工不出力”的狀態(tài)，合成氨產(chǎn)量大幅降低。經(jīng)過反復(fù)研究，決定通過尿素車間的調(diào)節(jié)水（原工藝通過冷卻循環(huán)水將高調(diào)水和中調(diào)水降至所需要的工藝要求，造成較大的熱源浪費），采用溴化鋰制技術(shù)，吸收調(diào)節(jié)水熱量，制取冷凍水，用于在半水煤氣脫硫后進入壓縮機一段入口前半水煤氣的冷卻，并且與組合列管式石墨換熱器聯(lián)合應(yīng)用，以達到節(jié)能降耗目的。管程走半水煤氣，殼程走溴化鋰制冷機組的冷凍水，可

5、使半水煤氣脫硫后溫度降低10以上，始終使壓縮機保持滿負荷運行，從而提高了合成氨產(chǎn)量，為企業(yè)帶來良好經(jīng)濟效益，達到節(jié)能降耗的目的。之所以采用組合列管式石墨換熱器，其原因如下：（1）半水煤氣含有一定量的硫化氫，具有腐蝕性。（2）組合列管式石墨換熱器具有加高的穩(wěn)定性。對于大多數(shù)的化學(xué)介質(zhì)均具有很強的耐腐蝕度，尤其是含有氯離子的化學(xué)介質(zhì)，但其對于具有強氧化性的酸和堿沒有較高的耐腐蝕毒。（3）具有較好的導(dǎo)熱性能，石墨本身的導(dǎo)熱系數(shù)在100W/mK到110W/mK之間，其導(dǎo)熱系數(shù)與銅、鋁等金屬相近。（4）具有較好的熱穩(wěn)定性，自身膨脹系數(shù)較低，使用溫度可以達到150左右，受溫差的影響較小。（5）石墨屬于非金

6、屬，其外壁光滑程度高，并且和大多數(shù)化學(xué)介質(zhì)的親和度較低，不會對介質(zhì)造成污染，不容易阻塞管壁。 3設(shè)計 以某化肥廠的30萬噸/年合成氨生產(chǎn)線為例，半水煤氣流量約2440m3/min，溫度40，需要降溫至20。溴化鋰冷水溫度由10，升至18，溴化鋰熱源來之尿素生產(chǎn)線的調(diào)節(jié)水。 3.1熱量計算 將半水煤氣在換熱設(shè)備中的溫度設(shè)為40，排出時溫度為20，兩種情況下飽和煤氣的總熱焓分別每立方米222.2KJ和78.46KJ，經(jīng)過計算可得：煤氣在換熱器中放出的總熱量：2105.38104KJ/h煤氣在冷卻器中冷卻產(chǎn)生冷凝液量為：5336KJ/h冷凝水帶走熱量為：69.53104KJ/h總需冷卻熱量（按2.5

7、%熱量損失率計算）為：1983.22104KJ/h 3.2換熱器計算 對數(shù)平均溫差為15，石墨換熱器在半水煤氣中K值（傳熱系數(shù)）取400-600KJ（/h）之間，其符合實際測量值，獲得K為500KJ（/h），對面積進行計算：換熱器換熱面積A石墨為2644，加上一定的設(shè)計余量為3300。 4成本及效益分析 石墨換熱器與溴化鋰機組設(shè)備投資350萬元，管道等其它費用150萬元；根據(jù)克拉伯龍方程所得，將壓縮機內(nèi)的進氣溫度降低，就能夠提升其打氣量。按降低10計算，可增加輸氣量為3%。即30萬噸/年合成氨生產(chǎn)線每天氨產(chǎn)量增加30t以上，按平均日增產(chǎn)25t計，高溫季節(jié)按150天計算，則每年增加合成氨產(chǎn)量25150=3750t，按合成氨價格2200元/t，噸氨耗煤棒7601.55=1178元，噸氨其它費用80元。每年增加效益為（2200-1178-80）3750=353.25萬元。 5結(jié)論 綜上所述，采用溴化鋰制冷技術(shù)通過尿素工藝段的調(diào)節(jié)水制取冷水，應(yīng)用于降低壓縮機一段進口的半水煤氣的溫度，提高氨合成系統(tǒng)的冷卻效率，增加壓縮機打氣量，提高了合成氨的產(chǎn)量，達到了節(jié)能減排、降耗、增產(chǎn)增效目的，給企業(yè)帶來極大的經(jīng)濟效益，同時也為國家節(jié)約大量能源，有力于推動國民經(jīng)濟可持續(xù)的發(fā)展。 參考文獻： 1瞿國忠，周軍石墨換熱器在半水煤氣冷卻中的應(yīng)用J氮肥技術(shù)，2011(