氨制冷压力容器（精选7篇）

氨制冷压力容器 第1篇

沛城煤矿技改项目工程隶属于华润天能徐州煤电有限公司，位于江苏省沛县朱寨镇境内，矿井设计生产能力45万吨/年。矿井采用立井开拓方式，工业场地内设新主、新副井两个井筒。

新主井：井筒净直径5.0m，垂深653m，其中冻结深度256m。

新副井：井筒净直径5.0m，垂深623m，其中冻结深度226m。

为了缩短工期，节约投资，新主、副井均采用局部冻结法施工。冻结站设计安装四组螺杆机组，2011年2月20日开机运转，因多种原因致使氨制冷系统冷凝压力过高，造成系统运行不稳定、效率低下、安全隐患大等问题。为此，就冷凝压力过高的问题进行现场解决。

2现状调查

《煤矿安全规程》规定：氨制冷系统冷凝压力为0.8～1.4Mpa，不得超过1.45Mpa。实际上在2011年2月28日～3月13日这一段时间，从小班的口头报告和运行日报上来看，主、副井高压冷凝压力超过规程规定，多次在1.50Mpa左右运行，最高达1.56Mpa，对系统的运行十分不利，直接影响到系统的安全。所以采取有效的措施来降低冷凝压力是迫在眉睫的事务，刻不容缓。

压缩的高压过热氨气在冷凝器中凝结成液态氨，因冷凝器冷却水的分布、风机状况、氨管路中空气含量、进水温度及环境温度等都可能造成冷凝压力过高，影响安全生产。针对系统冷凝压力过高的因素进行了调查。

具体见：影响冷凝压力过高因素统计表表-1

从上表和排列图中可以看出：水量分布、风机状况和系统内空气含量分别占系统冷凝压力超限影响因素的40.00%、33.34%和20%，因此，重点解决的问题是：水量分布、风机工作状况和系统内空气排放的问题。

3 成立QC小组来解决氨制冷系统冷凝压力过高的问题

QC小组成立于2011年2月26日，现场型，有7人组成，小组活动4次，文化程度中专以上，人均受教育时间达48小时。见QC小组简介表表-2

4 设定目标

系统冷凝压力降至1.40Mpa以下，确保氨制冷系统安全运行。

5 制定对策

针对现状调查情况来看，重点解决的问题是：水量分布、风机工作状况和系统内空气排放，制定对策实施计划表见表-3

6 对策实施

6.1 水量分布

疏通上水管道，清理布水器，适时更换清水，清理水池杂物。由于清水池长期使用，不换水，只是补充少量的蒸发水，几乎是死水在循环，长期下来水里有青苔及悬浮物之类，另外有人在水池里洗手和刷拖把等，致使水池里有絮凝状物，上水管道拐弯处和布水器的水嘴在循环水的导流下使一些絮凝状物堵塞了管道和喷水水嘴，从而影响了高压高温的盘管水量的分布，造成部分淋不着水，出现干管现象，所以使得系统内部分高压过热氨气不能冷凝成液态造成冷凝压力过高。

6.2 经常检查风机运行状况

风机必须正常运行，确保通风量。现在冻结制冷设备的冷凝器均使用高效蒸发式冷凝器，风机安装在箱体顶部进行抽风，空气均匀地通过蛇形冷热交换盘管组带走热量。由于风机使用环境湿度大、震动及扇叶(铝合金制品)老化，出现电机烧坏、风叶折断损毁等情况，直接影响通风量和传热效率，反应到冷凝压力的过高。所以，准备成套同类型的风机及部件备用，同时及时修理损坏的风机更换上，确保通风风量。

6.3 解决系统内空气问题

充氨运转前要对氨制冷系统进行试压试漏和密闭性监测，系统的密闭性必须合格才能满足使用，否则就漏氨和进空气;另外，设备老化未及时保养更换部件，造成停机时轴封处油滴氨渗，开机时进空气。吸入的空气被压缩后不能冷凝成液体，所以一直占据着冷凝空间，甚至部分部位出现气堵，造成冷凝压力过高。

所以，经常检查螺杆压缩机轴封损坏情况，及时更换新的轴封，做到轴封处不漏油、不滴氨、不进空气，确保设备的完好。另外当班必须安排专人经常用回液处空气阀排放空气，降低系统压力。

7 效果检查

通过QC小组的共同努力，取得了预期的效果，小组成员对氨制冷系统运行高压冷凝压力再次进行了检查，全部符合规程要求，冷凝压力降至1.40Mpa以下运行，目标实现，系统安全并稳定运行，提高了工况制冷效率，确保了安全生产。

8 经济效益

由于严谨细致的工作，恰当的运用QC知识，对氨制冷系统运行的高压冷凝压力进行检测和调试，及时采取了对策措施，使得氨制冷系统冷凝压力符合规程的规定，满足系统安全运行的目的，同时节约了成本，取得了一定的经济效益。如表-4:

摘要：《煤矿安全规程》规定:氨制冷系统冷凝压力为0.8～1.4Mpa, 不得超过1.45Mpa。沛城煤矿位于江苏省沛县朱寨乡境内, 隶属于华润天能徐州煤电有限公司, 主、副井均采用冻结法施工。冻结站设计安装四组螺杆机组, 2011年2月20日开机运转, 因多种原因致使氨制冷系统冷凝压力过高, 超过1.50Mpa, 造成系统运行不稳定、效率低下、安全隐患大等问题。为此, 就冷凝压力过高的问题进行现场解决。

关键词：煤矿安全规程,冻结法,制冷系统,冷凝压力,安全隐患,现场解决

参考文献

[1]沛城煤矿冻结施工组织设计.

[2]沈华军等.冻结法在云南九溪隧洞施工中的应用[J].

氨制冷压力容器 第2篇

关键词：氨;制冷;压力管;焊接;质量;检测;分析

1氨制冷压力管道结构和技术性能

氨制冷压力容器 第3篇

厚度变薄和腐蚀。室外布置的立体式冷凝器、氨油分离器、集油器和贮氨器长期暴露于潮湿空气、盐水、氨和其他介质之中,长此以往受到的腐蚀和磨损使容器外表面极易出现腐蚀坑和厚度变薄。尤其是立体式冷凝器的立管内壁水侧最易发生腐蚀,有些在使用三、四年后由原来的三毫米厚度减薄至不足一毫米。需要注意的是立体式冷凝器最容器腐蚀渗漏的部位是列管端部焊接处。

局部变形,甚至开裂。设备受材料强度、腐蚀或超负荷运行的影响,容器本体、接管和接口处极有可能出现异常变形。一般在焊管和管道弯头处开裂,这种缺陷除了与材料本身的质量有关外,还与局部变形、腐蚀、管道振动和焊接质量等其他原因有关。内部的焊接缺陷往往因制造环节有问题而产生。安全附件长时间没有拆卸进行定期检验,有的使用的安全附件所用的材质为铜及铜合金不与氨相容。

二、氨制冷压力容器检验问题

设备技术落后,管理粗放。二十世纪七、八十年代,我国掀起一股冷库的使用高潮,在此期间修建的冷库普遍存在跑冷严重、自动化程度低、设备技术过时、高耗能低效率、企业管理粗放、台账运行不清、保温隔热层运行老化等问题。

部分设计不规范,存在安全隐患。我国许多氨制冷系统属于无照设计与安装,没有经过相关质量监督管理部门的安装监督和质量检验;质量证书和竣工图纸等特种设备安全技术文件缺乏的现象普遍存在,铭牌脱落,材料不清,许多氨制冷压力容器在使用很长一段时间后没有在相关质量监督管理部门进行注册登记和定期检验,甚至有的使用单位购买外单位的报废设备;操作人员未经专业培训无证上岗,管理人员安全意识淡薄。

检查力度不到位。检验时使用单位往往提供不出氨液成分检查记录,很多检验单位无现场氨浓度测定仪;氨制冷压力容器部分采用固定保温层,在检验的过程中压力试验面临一个较为头疼的问题,即倒空液氨在实际操作中比较困难。氨制冷系统一年到头无法停车,对在用压力容器进行全面检验要采用常规检验技术方法方才奏效。考虑到按制冷压力容器结构的特性,多数容器内设有内件材料,但在检查时容易忽略系统压力容器对孔的检查。

三、氨制冷压力容器检验处理

1、对于因采用固定保冷层、液氨无法倒空、氨制冷机无法停车等问题的处理

可采用在用制冷压力容器在线动态检验与评价,其核心技术是声发射技术。声发射检测技术是通过捕捉承压设备在压力作用下金属材料中缺陷的萌生、扩展、屈服、塑性变形、断裂时所释放的弹性能量进行分析处理而确定材料内部缺陷活动情况的一种无损检测手段。采用该技术检验制冷压力容器,制冷机无需停车,只需在检验过程中对操作压力做20%的调整,时间不超过1小时;保温层无需拆除,只需在保温层上挖φ100～200mm的孔;整个检验过程不超过一个工作日,基本不影响冷库的正常运行;检验结果可靠,一次性对冷库中的所有压力容器确定安全状况等级,做出安全状况评价。根据检验结果表明该法具有高可靠性、准确性和良好的完整性,腐蚀、咬边、埋藏缺陷、应力集中、尤其是钢板缺陷等均能检出,完全满足制冷设备全面检验的需要。

2、对于原始出厂资料欠缺问题的处理

对具有相应制造资质单位且出厂资料比较齐全的压力容器,现一般的检验方法以宏观检查、壁厚测定、表面无损检测为主,若发现可疑部位,再增加一定比例的超声波检测;对无出厂资料的压力容器,首先要确认该容器是否由相应制造资质单位制造的,认定为无制造资质单位制造的压力容器一律以报废处理;对无出厂资料的压力容器且能确定为具有相应制造资质单位制造的,在对它们作定期检验尤其是首次检验时,必须要了解其焊接结构情况及制造质量。外表面的检查简单方便,出现的缺陷多是没焊满、或焊接制造留下的咬边、或因环境潮湿造成的腐蚀,容器内表面的缺陷危险性较大,比如没焊透、或焊接接头型式不合理及开裂等。检验氨制冷压力容器时应重点检查不小于1/5的表面探伤和焊缝内部X射线探伤,采用X射线探伤不仅能发现开裂和没焊透的线性缺陷,还能确定焊接接头型式,以选择合适的焊缝系数为强度校核提供数据支持。需要注意的是在采用X射线探伤时必须使液面维持在穿透感光胶片的射线以下。

3、氨液成分分析及应力腐蚀的处理

应力腐蚀是金属材料在腐蚀性介质和拉伸应力的共同作用下发生的一种破坏形式。压力容器的腐蚀破裂是应力腐蚀,因为压力容器要承受较大的拉伸应力,其结构也常常难以避免地有程度不同的应力集中处且容器的工作介质又常常带有腐蚀性。液氨的储存和运输大部分用碳钢或低合金钢制压力容器。一般情况下,无水液氨只对钢产生很轻微的均匀腐蚀,但液氨储罐在充装、排料及检修过程中容易受空气的污染,空气中的氧和二氧化碳则促进氨对钢的腐蚀。由于焊缝处残余应力较高,所以应力腐蚀严重。相关资料表明,液氨球罐所用的钢材强度越高,产生应力腐蚀裂纹的倾向越大。此外,容器的工作温度愈高、液氨中氧含量越高,其应力腐蚀也越严重。可以采取以下措施防止液氨对储存容器的应力腐蚀:焊接时尽量消除残余应力,冷压封头必须经过热处理;用低温用钢的低碳钢来焊制液氨储罐;保持较低的工作温度;减少空气污染。

4、关于氨制冷系统压力容器不排氨无法进行耐压试验的处理

对于氨制冷系统投用时间较短的压力容器,如15年以内可在不排出氨、甚至不停机的情况下检验。由于氨制冷压力容器清洗置换较困难,制冷介质液氨的特性如排氨将造成费用过高,停产时间较长,易造成对环境污染,更严重的是水压试验后如积水排除不干净会加速容器的腐蚀,造成人为的安全隐患。耐压试验难以进行,且低压部分压力容器是带有保温层的容器,如要逐台拆除,则会给企业造成一定的经济损失。因此在实际工作中,可采用最高工作压力下的检漏试验,此方法虽不能代替耐压试验,但可以弥补其他检验方法的不足。具体做法如下:首先用氨压缩机将整个系统升压至1.0MPa (低压部分最高工作压力一般低于1.0MPa),用湿的酚酞试纸对低压部分进行检查,然后关闭低压系统,将压力升至1.6MP (高压部分最高工作压力一般低于1.6MPa)、再对高压部分进行检查,重点检查保温层破损部位,阀门、法兰连接部位以及冷凝器管板与管子连接部位,通过检查发现了较多的泄漏点。这样既检查了压力容器,同时也检查了系统中的压力管道及其附件。

5、关于氨制冷系统压力容器及长期使用需做耐压试验的处理

对于氨制冷系统投用时间较长的压力容器,如投用15年以上乃至更长时间,检验人员对氨制冷压力容器安全状况存疑的,则要停机排出氨进行全面检验及耐压试验。氨制冷压力容器在检验中最困难的是导出容器内的液氨,清洗置换后的内部检验和水压试验,因水压试验后如积水排除不干净会加速容器的腐蚀,造成人为的安全隐患,所以要严格控制水压试验后容器中的存水量,可以适当考虑水压试验后采用压缩空气吹扫的方式,使残余的水分大大减少,保证压力容器的安全。

参考文献

[1]邹刚:《浅谈压力容器无损检测技术的应用》[J]科技致富向导,2012(03)

涉氨制冷安全管理制度 第4篇

二、必须由具备冷库工程设计、压力管道设计资质的设计单位设计企业的冷库及制冷系统。

三、必须在氨制冷机房储氨器等重要部位安装氨气浓度检测报警仪器。当储氨量大于或等于10吨企业氨气浓度达到100ppm时报警，必须安装自动控制报警和人工报警仪器;储氨量少于10吨企业安装氨气浓度检测报警仪器。并与事故排风机自动开启联动，事故排风按钮设置在机房门外侧或控制室。

四、必须在库区及氨制冷机房和设备间(靠近贮氨器处)门外按有关规定设置消火栓，保持应急通道畅通。

五、必须定期检验企业压力容器、压力管道及其安全附件。

六、必须在氨制冷机房贮氨器上方设置水喷淋系统和在厂区内显著位置设风向标。

七、必须按要求对构成重大危险源的冷库进行登记建档、定期检测、评估、监控等，并执行《危险化学品重大危险源监督管理暂行规定》(国家安监总局令第40号)有关规定。

八、必须在氨制冷厂房门口或外侧设置切断氨压缩机电源的事故开关或在控制室设置事故紧急停车按钮。

九、必须在作业现场配置空气呼吸器、防酸碱腐蚀的专用手套等防护用具和急救药品。

十、必须在氨制冷厂房内设置便于人员冲洗的洗眼器等设施。

十一、氨制冷厂房必须与控制室隔开，并设固定密闭观察窗。

十二、必须设置紧急泄氨口，将氨溶于水。

十三、必须建立健全并落实液氨使用的有关安全管理制度和安全操作规程。

十四、必须要求涉及液氨制冷的特种作业人员持证上岗。

十五、必须要求涉氨制冷企业液氨使用从业人员经过安全知识的培训。

氨制冷压力容器 第5篇

在输送天然气的时候, 伴随压力与温度逐渐降低, 输配管线当中的天然气会出现反凝析且在地势低的地方形成积液的现象, 会对正常输气造成影响, 严重时甚至会导致管线的堵塞。这在很大程度上对管道的输送能力打了折扣, 外输产品的天然气也不符合国家对于二类气质的鉴定标准。结合这样的现状, 我们在工作中引入了氨系统制冷工艺, 对天然气做集中脱水等的处理, 同一时间, 经此过程回收的产品也有较高的经济与使用价值。所以对氨制冷系统进行在线检验也显得尤为重要, 文章就是在此基础上对氨制冷压力管道在线全面检验进行了简要分析。

1 氨制冷工艺的探讨

我们可以把氨制冷工艺划分为一级和二级制冷这两种工艺类型, 这两种工艺它们都有其各自的特点, 适合使用的情况也是不尽相同的, 该篇文章以天然气处理厂当中氨制冷的工艺系统为研究讨论对象, 并对这两类制冷工艺进行区分。这套氨系统的低温冷却的温度是零下三十八点二五摄氏度, 冷却的负荷是900KW。我们把氨一级制冷的工艺流程按下述的方法进行简要分析, 在储罐内氨由节流技术使得压力下降到120KPa温度也下降到零下三十八点二五度, 再由换冷器做换冷处理, 氨流向缓冲罐当中, 再由压缩机将它的压力增大到1800KPa, 再到空冷器当中做冷却处理, 最后将氨置于氨储罐中进行保存。

下面我们再来说氨压缩机的二级制冷的工艺流程, 储罐当中的氨被一级节流处理, 压力下降到630KPa, 氨在进入到闪蒸罐, 液体的氨被二级节流处理, 压力下降到120KPa, 温度下降到零下三十八点二五摄氏度, 由换冷器做换冷处理, 氨再进入到缓冲罐当中, 被氨的压缩机进行一级增压处理, 经增压后的压力为630KPa, 再融合到闪蒸罐的罐顶气相氨当中, 再由氨压缩机做二级增压处理, 经过增压后的压力为1800KPa, 再由空冷器进行冷却, 最后放到氨储罐内进行保存[1]。

我们对氨压缩进行模拟计算, 再把得到的结果做分析研究, 计算出二级制冷的工艺压缩机在总负荷上已达到613KW, 比一级制冷的工艺压缩机的832KW负荷值远远要低, 我们简单分析一下造成这种结果的原因:氨换冷原理我们主要将其归结为用低温的液相氨经气化后的潜热当成冷源, 当液相氨的压力值在120KPa的时候, 它的饱和温度是零下三十八点二五摄氏度, 液相氨再和热介质做换冷处理, 液相的氨经冷却气化变为气相, 再把经气化后产生的潜热释放出来, 把被冷却处理后介质温度彻底降下来[2]。在这个换冷的过程当中, 多数功劳是归液态氨的气化所有, 所以, 经节流处理以后液态氨的气化率是决定整个过程成败的重点, 当气化率升高时, 液态氨的含量偏低, 氨当中冷量也较低, 相反的, 当气化率较低时, 液态氨的含量会很高, 氨当中的冷量也是很高的。

对于一级的制冷工艺来讲, 我们检测到氨经节流压力值前后分别是1800KPa与120KPa, 它的节流比是1800比120, 也就是说15比1, 经节流以后的气化率是零点五六。二级的制冷工艺经过两次节流处理, 第一次的氨压力值前后分别是1800KPa、630KPa, 它的节流比是1800比630, 也就是20比7, 经节流后气化率达到零点三三, 第二次的氨压力值前后分别是630KPa与120KPa, 节流比是630比120, 也就是说21比4, 经节流后的气化率达到零点二七, 我们来计算一下氨二级的制冷工艺综合气化率等于零点四九, 比一级压缩的气化率零点五六要小, 所以可以说氨在二级制冷当中的循环率较低, 压缩机的功率也较小。氨一级的压缩工艺在功率上虽然比较大, 但是涉及到附属设备却不多, 仪表控制起来也相对容易。

2 氨系统制冷检验分析

2.1 制冷剂的阀门检验

在整个制冷压力管道当中, 阀门可以说是泄露高危点, 应当尽量避免过多阀门涉入。在它正常运行的时候, 还应该有必要标识设置, 甚至将手柄锁定, 杜绝错误操作引起的危险。首先要选择密封性能好, 不容易出现泄露现象的阀门, 其次对阀门的安装位置要设计合理, 留有足够操作与检验的空间, 但凡有危险产生, 使相关工作人员可以尽快接触阀门并采取一定措施, 或者迅速离开。安全阀要选择质量过关, 有合理开启压力与流通面积的, 平时还要做妥善检验与保养, 到国家指定安全机构进行校准检查与测试, 保障阀体在指定压力下开启[3]。

对安全阀进行年检的时候, 压力管道还应当正常的运行, 通常配备有可切换的阀座一用一备双安全阀, 达到双保险的效果。除此以外, 冷库冷冻间, 冷冻间与冷藏间里面不应该有冷阀门的设制, 通常设计当中采用冷间屋顶安放阀站的办法, 替代室工作区悬吊管与阀门的设置。这样做不但为集中检验提供了便利条件, 对室内泄露风险也起了有效的杜绝作用。氨和润滑油不易溶于一起, 并且润滑油通常比氨要重, 堆积于容器底, 要定期做压力管道排油处理。在这里我们建议采取内置弹簧排油阀, 这样相关工作人员离开的时候, 阀门可以在弹簧力驱使下自行关闭, 或者把油排到专门油回收的容器当中, 避免人为失误引起氨泄漏。

2.2 容器与管道防腐蚀检验

设备保温也有安全隐患。假使低温容器与管道保温前处理不够妥善, 几年以后, 就有可能有下述风险产生:水侵蚀管道, 引发爆炸对人生命财产造成危害。曾有过类似现象产生, 管道遭受腐蚀并在三十年以后破裂。很多业内人士认为容器与管道采取现场发泡、外面包上铝皮的保温办法, 发生意外的可能就会微乎其微, 但是事实却并非如此。原因是只要有微小缝隙存在, 水就能透过保温层对管道进行腐蚀。有人做过相关调查, 好的保温层使用寿命也不过才二十年。所以应该定期对保温层损伤情况进行检查, 特别是阀门与其他开口部位等, 原因是这些地方最易因水蒸气扩散聚集造成腐蚀, 进而出现断裂。条件允许的话, 用红外线的热像仪做定期的检查。这是现如今对设备表面与保温层温度变化检测与设备腐蚀程度判别的最好办法。

3 结束语

综上所述, 伴随经济的日益发展与人们生产生活的需要, 我们在天然气的处理当中引入氨处理工艺是极其有必要的, 通过减少氨充注量与必要措施是能够做到氨系统安全合理运行的。而且很多措施是通用的, 不但对氨适用, 对其他的制冷剂也适用。我们应当注意遵照国家与行业有关建设, 设计, 施工安装, 验收与运行管理法律条令, 以此作为基准再掌握一些应用常识与实践经验, 相信长此以往我们定能将国家的天然气事业向可持续发展的方向推动。

参考文献

[1]周波, 许林涛, 朱保赤.在用氨制冷压力管道定期检验风险评价研究[J].工业安全与环保, 2013 (4) :81-82.

[2]贾强, 梁旭, 王磊.氨制冷压力管道典型事故及监管重点分析[J].制冷, 2014 (4) :82-86.

氨制冷压力容器 第6篇

1 氨压缩机能耗的影响因素分析

在氨制冷系统中氨压缩机的作用是将低压氨蒸气进行压缩, 保证氨在制冷系统完成循环。天然气分公司氨压缩机为螺杆压缩机, 其绝热功率公式[1]为

式中:

ps——压缩机进气压力, k Pa (A) ;

Vs——压缩机在吸入状态下的排气量, m3/min;

ε——压缩比;

k——气体绝热系数;

pd——压缩机排气压力;

ϕ——进气状态下的相对湿度, %;

psa——进气状态下的饱和蒸气压力, k Pa;

p0——标准大气压力, 取值101.325 k Pa;

Ts——进气温度, K;

V——压缩机在标准状态 (101.325 k Pa, 273K) 下的排气量, m3/min。

从上式中可以看出, 对于氨压缩机来说, 氨的流量、压缩机入口氨的温度和压力、氨压缩机出口的温度和压力共同影响了氨压缩机的能耗。如果忽略管线和静设备压降, 压缩机入口的温度和压力即为氨蒸发器的温度和压力, 压缩机出口的温度和压力即为氨冷凝器的温度和压力。将系统中的氨视为纯氨, 在氨蒸发器和氨冷凝器中, 氨的蒸发 (冷凝) 温度和蒸发 (冷凝) 压力是一一对应关系。因此, 影响氨压缩机能耗的因素即为氨的流量、蒸发器中的氨压力、冷凝器中氨的冷凝温度。

1.1 氨流量对氨压缩机能耗的影响

由公式 (1) 可以看出, 压缩机的绝热功率与其吸入状态下的吸气量成正比。当压缩机入出口温度和压力一定时, 氨压缩机吸入状态下的吸气量决定于系统内循环的氨的循环量。降低氨的循环量可以降低氨压缩机的能耗。

1.2 压缩机入口氨的压力对压缩机能耗的影响

压缩机入口的氨气体即为氨蒸发器氨液体气化的气体, 对于纯的氨来说, 它的蒸发温度与压力是一一对应关系。不同蒸发压力对应的蒸发温度见表1。

查资料[2]得氨的绝热指数k=1.32。由公式 (1) 、 (2) 和 (3) 可以看出, 氨压缩机的绝热功率与ps、Vs和 (ε0.242-1) 三项积成正比, (k-1) /k=0.242。对于纯的氨液体, 相对湿度为0, V假设为1 m3/min, 按压缩机出口压力为1.72 MPa (A) 不变, 取不同的入口压力所得到的三者乘积见表2。

由表2可以看出, 随着氨蒸发压力的升高, 氨压缩机的绝热功率变小。通过提高氨蒸发器中氨的压力可以降低氨压缩机的能耗。

1.3 压缩机出口氨的温度对压缩机能耗的影响

压缩机出口对应的压力即为氨在该温度下冷凝所对应的饱和蒸气压。不同温度下对应的氨饱和蒸气压力见表3。

假设氨压缩机的吸入压力与吸入流量不变, 分别为120 k Pa和1 m3/min。由公式 (1) 和 (2) 可以看出, 氨压缩机的绝热效率与 (ε0.242-1) 成正比。计算氨的不同冷凝温度下的 (ε0.242-1) 值见表4。

由表4可以看出, 随着氨的冷凝温度的降低, 氨压缩机的绝热功率将变小。降低氨的冷凝温度可以降低氨压缩机的能耗。

2 降低氨压缩机能耗的措施

从上面的分析可以看出, 降低氨的循环量、提高氨压缩机入口压力和降低氨的冷凝温度均可以有效降低氨压缩机的能耗。

2.1 提高氨压缩机入口压力的可行性分析

由于氨蒸发器中, 氨的蒸发压力与蒸发温度一一对应。提高压缩机的入口压力, 即要提高氨蒸发器中氨的蒸发压力, 即提高氨的蒸发温度。

氨蒸发器又称最终冷却器, 它的作用是将天然气冷却到所需要的温度, 以达到一定的轻烃收率。从这个意义上来说, 蒸发温度越低越好;同时, 考虑到安全因素, 整个系统一般要求在正压下操作, 即氨的蒸发压力应高于大气压。实际操作时应选取略高于大气压下操作, 考虑到压力波动, 蒸发压力一般为120 k Pa (A) 左右。因此, 采用提高压缩机入口压力来降低压缩机能耗的措施不可行。

2.2 降低氨循环量的可行性分析

当氨的蒸发压力不变时, 其汽化潜热为定值。要将一定处理的天然气冷却到所需要的温度, 所需要的冷量也相对固定, 因此, 需要的液氨量也相对固定。如果降低氨的循环量, 则无法提供相应的冷量, 因此, 采用降低氨的循环量来降低氨压缩机能耗的措施不可行。

2.3 降低氨冷凝温度的可行性分析

在氨制冷系统中, 氨压缩机的出口压力对应着氨冷却器中氨的冷凝温度, 氨的冷凝温度越低, 氨压缩机的出口压力越低。若氨蒸发器中氨的蒸发压力不变, 则氨压缩机的压比即随着压缩机出口压力的变化而变化, 即氨的冷凝温度对氨压缩机的功耗有一定的影响。以杏九浅冷装置氨制冷系统为例, 模拟结果见图1。

由图1可以看出, 提供100 Mcal (418.2 MJ) 的冷量时, 所需要的压缩的功耗随氨的冷凝温度的下降而下降。氨冷凝温度为35℃, 每100 Mcal制冷量氨压缩机所需有用功为41.46 k W;氨冷凝温度为10℃时, 每100 Mcal制冷量氨压缩机所需有用功为22.85 k W, 下降了44.89%。

大庆地区的平均气温较低 (表5) , 对于采用空冷的制冷系统, 若能充分利用自然冷源, 降低氨的冷凝温度, 将有利于降低氨制冷系统的电耗, 达到节能降耗的目的。

从上面的分析可以看出, 对于分公司杏三、杏九和杏V-1三套浅冷装置, 由于制冷系统采用空冷冷却, 冬季可以利用天然冷量, 降低氨冷凝温度, 从而降低氨压缩机的能耗。

3 氨冷凝器低温运行试验

利用自然冷源降低氨的冷凝温度能够有效降低氨压缩机的能耗;但当氨的冷凝温度降低时, 由于压缩机做功变少, 氨压缩机出口气体温度会相应降低, 即润滑油温度会相应降低。氨的冷凝压力和润滑油温度的降低均会影响制冷系统的平稳运行。因此, 有必要在装置上进行现场试验, 摸索出适宜的冷凝温度范围, 在保证制冷系统平稳运行的前提下, 有效降低氨压缩机的能耗。

3.1 试验过程

1) 增加氨空冷器的运行台数, 降低氨的冷凝温度;

2) 观察并调节氨蒸发器的压力和液位, 保证装置制冷温度不变;

3) 观察润滑油系统的运行情况, 并通过润滑油冷却器调节润滑油的温度, 保证润滑油系统的平稳运行。

试验装置选择了杏V-1和杏九浅冷装置。

经过多次试验, 摸索出氨适宜的冷凝温度为5~10℃, 若温度再低, 不仅氨蒸发器的蒸发压力和液位不易控制, 还会使润滑油温度过低。

在氨冷凝温度维持在5~10℃运行时, 润滑油的温度保持在55~65℃为宜, 若温度过低, 会使润滑油黏度变大, 泵出口压力变低, 致使油气压差波动;若温度过高, 润滑油黏度变小, 泵出口压力变高, 泵出口的安全阀频繁启跳。

3.2 节能效果分析

试验前和试验后装置的运行参数对比见表6。

注1:数据为2010年1月23日8:00—24日8:00平均数据;2:数据为2010年1月25日12:40—16:00氨冷凝温度较平稳时的平均数据。

由表6可以看出, 与试验前相比, 氨的冷凝温度由平均26.3℃降低到7.1℃, 压缩机的压比由6.68降到4.14;氨压缩机的电流从24.1 A降低到18.8 A, 电流下降了22%, 具有较好的节电效果。

4 结论及认识

1) 氨制冷系统中氨的循环量、氨压缩机入出口压力和温度等因素对氨压缩机能耗均有影响。分析表明, 降低氨压缩机出口压力, 即降低氨的冷凝温度能够有效降低氨压缩机能耗, 同时保持制冷温度不变。

2) 氨制冷系统低温运行试验表明, 冬季氨的适宜冷凝温度为5~10℃, 在此温度下, 氨制冷系统可以平稳运行, 氨压缩机的电流下降22%, 可以有效地降低氨压缩机的能耗。

3) 当氨冷凝温度低于25℃时, 应适当减少氨冷却器的液氨进入量, 以控制适宜的润滑油温度, 使油气压力差平稳, 保证制冷系统的平稳运行。

参考文献

[1]《油田油气集输设计技术手册》编写组.油田油气集输设计技术手册[M].北京:石油工业出版社, 1994:477-478.

氨制冷压力容器 第7篇

现状不容乐观

记者:杨秘书长, 首先请您谈谈目前我国涉氨制冷企业有关安全方面的现状?

杨一凡:我们可以结合GB28009—2011《冷库安全规程》的5条基本要求来谈, 我认为, 这5条基本要求把涉氨制冷企业现存的核心问题基本概括了。其中第1条是“冷库应由具备冷库工程设计、压力管道设计资质的单位进行设计。”为什么要这么写, 因为在我国涉氨制冷企业最多的就是冷库, 要从源头抓起, 冷库必须由具备相关资质的单位来设计。但我国对设计资质监管不严, 很多企业不重视, 造成冷库建设不规范, 留下了最基本的安全隐患。第2条是“冷库应使用具有相关生产资质企业制造的制冷设备。”即要用专业厂家的设备, 比如压力容器必须用具有压力容器生产许可证厂家的设备, 不能随便乱选。当前还存在一种让人忧心的现象, 很多大型冷库的淘汰设备会流入二级市场, 并被“图便宜”的冷库企业购走, 这直接导致被检查时, 相关企业对自己采购的设备拿不出任何有证明力的合法性文件。第3条是“冷库施工单位应具备相应施工资质。”简单来说, 就是不能随便找几个瓦工就把冷库建起来, 找几个焊工就把系统装起来, 这是安全隐患之三。第4条是“冷库应按设计文件进行施工。”像吉林宝源丰“6·3”事故, 把设计选用的阻燃的岩棉改成聚氨酯等;上海翁牌“8·31”涉氨事故, 由于热氨融霜违规操作和管帽连接焊缝存在严重焊接缺陷, 导致焊接接头的低温低应力脆性断裂, 致使回气集管管帽脱落, 造成氨泄漏。以及企业自主设计, 将速冻机建在消防通道, 违规操作等间接原因导致事故发生。第5条是“冷库生产经营单位应建立安全生产保障体系, 具体参见《中国人民共和国安全生产法》。”在国务院安委会《关于深入开展涉氨制冷企业液氨使用专项治理的通知》 (安委[2013]6号) 文里讲到事故主要原因, 一共讲了8条, 实际上与该标准中5条基本要求相呼应, 可以看出, 涉氨制冷企业的安全现状很不乐观。

记者:请您具体分析下当前涉氨制冷企业事故发生的主要原因及特点?

杨一凡:总体来看, 这些事故主要原因是硬件设施安全问题, 企业安全管理问题, 还有该领域专业人员的增长赶不上行业的发展速度, 相关培训工作比较滞后。像制冷工, 按照国家规定必须持证上岗, 在上海翁牌“8·31”涉氨事故, 操作阀门的工人就是无证上岗。我们在调研中发现了很多类似现象, 例如, 有的制冷工有安全培训证, 但安全培训证不能替代制冷工上岗证;有的企业只有一个拥有上岗证的人员, 在企业经营旺季时, 系统运转起来需要24 h连轴转。涉氨制冷的厂房, 按规定必须有人值守, 就算是自动型冷库也不例外, 1个持证人员怎么可能应付得来?这就会造成“无证上岗”的现象。同时, 因为缺乏此类人员, 也存在1个持证员工盯2个点的现象。总之, 专业人员的增长跟不上产业发展速度, 所以要加大力度加强培训工作。

此外, 事故发生的特点, 主要是火灾和泄漏。有制冷, 就需要保冷, 保冷用的保温材料具有可燃性, 因此火灾的可能性很大;对于涉氨制冷企业, 氨制冷循环是一个正常工作压力在8〜14 bar (1 bar=105Pa) 封闭的系统, 系统内压力超高就会出现爆炸或爆裂事故, 系统密封出现问题, 就会出现氨泄漏。

记者:近年来, 涉氨制冷企业事故频发, 您觉得应如何杜绝和减少此类事故, 尤其在产业发展速度快的时候?

杨一凡:这个问题得围绕前面的内容来谈, 只要把现存的薄弱环节解决掉, 问题也就迎刃而解了。具体来说, 首先要规范涉氨制冷企业的建设市场, 从源头杜绝隐患, 其中包括硬件设施的安全。其次要解决持证上岗的问题。适应行业快速发展形势, 把培训工作搞上去, 企业也要加强安全管理, 提高员工的安全意识。同时, 政府部门也要加强监管工作。如果把以上工作都做到、做好, 应该说可以杜绝和减少事故的发生。

记者:您刚才提到培训工作, 请问涉氨制冷企业的培训工作具体应如何展开?

杨一凡:我认为, 培训工作是持久开展安全生产最基本的一项工作。针对安全培训, 应分不同层次培训不同人员, 如管理者怎么培训, 操作人员怎么培训;围绕安全隐患又分几个方面, 冷库系统的安全设施有哪些, 怎么使用、维护;一旦出现某种事故, 如何建立应急预案等, 尤其应特别加强制冷工的培训, 因为这个工作要持证上岗。

变通思路求发展

记者:据了解, 学会在2013年11月召开了“冷链新技术及氨制冷安全研讨会”, 特别邀请了国际氨制冷学会资深专家来华就冷链新技术和氨制冷安全进行了交流。您觉得, 对于国外的经验, 我国企业可以从哪些方面进行借鉴?

杨一凡:2013年, 全国发生了2起影响较大的涉氨制冷企业安全事故, 学会特意召开了“冷链新技术及氨制冷安全研讨会”, 近200名制冷专业人士齐聚一堂, 共同讨论了“氨系统安全”这一严肃且迫在眉睫的议题。国际氨制冷学会主席Dave Rule先生及前主席Bruce Badger先生、丹佛斯工业制冷亚太区销售总监张安宁分别做了主题演讲。介绍了氨制冷系统的安全措施及防范思路, 如在技术支持方面, 国际氨制冷学会针对企业系统的运行、管理培训, 会组织举办不同的培训班进行培训。欧美企业对每年召开的国际氨制冷大会和产品展示会也相当重视, 相关工作人员都会轮流参加, 并把有关这个领域的新技术及经验带回去。我们国家的企业在这方面的意识还比较弱, 企业老板只想着如何少花钱, 降低成本, 如何尽快把投资收回来, 仅仅关注经济效益的观念是不对的。因为一旦出了安全生产事故, 你的所有努力可能会全部归零。当然, 这也提醒政府及行业管理部门, 要给这个行业设好门槛, 严格监管, 让企业没有资质就无法开工。

另外, 欧美涉氨制冷企业在安全设施的设计思路也值得学习, 即尽量减少和简化系统。例如一些压力部件不放在房间而放在外面, 或者放在冷库的库顶以及机房的顶上, 一旦出现危险时, 因为发生在无人区域, 不会引起人员伤害。另外在氨的用量上, 国内低温冷藏库氨制冷系统通常采用的是排管方式, 整个冷库上全铺管子, 里面存氨量比较大;而国外则通常采用冷风机, 设备做得很小, 加上强制送风, 工作效率高。系统简化能提高涉氨制冷系统的安全性, 毕竟注氨量、用氨量越少, 系统的安全系数就越高。不过, 也并非国外所有先进经验都可借鉴, 还要结合我国实际现状有选择地学习。比如国外涉氨制冷企业的自动化程度非常高, 用工量少, 而我国还主要靠人力, 就此点来说, 短期内难有大的改观, 比较现实的做法是加强培训工作。

记者:我国是国际制冷学会 (IIR) 的二级会员国, 学会作为中国科学技术协会所属的全国一级学会, 在进一步促进涉氨制冷企业的安全工作上近期有哪些计划?

杨一凡:学会一方面要促进涉氨制冷企业的安全生产工作, 其中包括积极配合国家安全生产监管总局开展治理工作, 并且希望长期把这个工作做下去, 以促进整个行业安全形势的改观。我们有成立一个专门的机构来配合国务院安委会工作的想法。比如, 在涉氨制冷企业的培训和技术支撑上, 包括冷库建设方的资质评定, 建成后的冷库及系统运转一段时间后的安全认证等方面, 学会可以配合政府部门加强监管。