第一篇:氨法脱硫装置中的防腐蚀形式技术探讨
氨法脱硫装置中的防腐蚀形式技术探讨
武兵 王天堂 潘汉春 钱向东
(上海富晨化工有限公司 上海 200233)
摘 要:本文介绍了氨法脱硫装置(FGD)中的腐蚀特点,以及针对性地对最常见 的防腐蚀形式(VEGF鳞片材料和整体玻璃钢设备)的关键技术进行了分别探讨和 研究,重点分析了鳞片材料在氨法脱硫装置中的失效原因和可能,并据此重点地 提出防腐蚀技术建议(包括防腐蚀结构和方式)。
关键词: 氨法脱硫 FGD 乙烯基鳞片 玻璃钢 防腐蚀
前言
随着经济的发展、社会的进步和人们环保意识的增强,含硫燃料燃烧所产生的烟气中的二氧化硫是环境治理的重要对象。工业烟气脱除 SO2(FGD)日益受到 重视。目前烟气脱硫的工艺有很多,但由于历史的原因,目前主流的脱硫技术仍 为钙法,但钙法脱硫的二次污染、运行不经济等问题日益显现出来,于是,其中 作为国际技术先进的烟气脱硫新型清洁技术(氨法脱硫技术)逐渐受到关注。由 于氨法烟气脱硫技术具有脱硫效率高、无二次污染、可资源化回收二氧化硫,能 满足循环经济要求等明显优势。近年来氨法烟气脱硫技术在中国得到飞速的发 展,该工艺应用业绩的不断增多,包括在石化、钢铁、有色等行业中,国内已成 功地在 60MW 机组烟气脱硫工程上使用了氨法,其各项经济技术指标居脱硫业的 领先水平。
氨法脱硫工艺是采用氨作为吸收剂除去烟气中的 SO2 的工艺,氨法脱硫工艺 具有很多特点,氨吸收烟气中 SO2 是气-液或气-气反应,反应速度快、反应完全、吸收剂利用率高,可以做到很高的脱硫效率,相对于钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。但由于氨是一种良好的碱性吸收剂,氨的碱性强于钙基吸 收剂,所以在氨法 FGD 工艺中,设备的防腐蚀特性是相当重要的,国内已出现众 多起由于防腐蚀出问题而最后导致装置效率不高乃至失效的情况,所以在本文中 就氨法脱硫工艺中的一些腐蚀技术问题进行探讨。
1、氨法脱硫中的腐蚀机理
目前国内外的氨法 FGD 工艺中,湿式氨法是目前较成熟的、已工业化的氨法 脱硫工艺,湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤:脱硫吸收、中间产品处理、副 产品制造。湿法氨法脱硫工艺中是以水溶液中的 SO 2 和 NH3 的反应为基础的,烟 气经过吸收塔后,其中的 SO 2 被吸收生成亚硫酸铵与硫酸氢铵,其中主要的化学 反应过程如下:
吸收:SO2
+H2
O+ x NH3=(NH4)xH2
-xSO3
(亚硫铵)
氧化::(NH4)xH2
-xSO3
+1/2 O2
+(2-x)NH3
=(NH4)2
SO4
(硫铵)
(其中,x=1.2-1.4)
氨水洗涤脱硫工艺设备主要由脱硫洗涤系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸
铵生产系统等组成,核心设备是脱硫洗涤塔。在氨法脱硫工艺中,含 SO2 的烟气 经过脱硫系统的每个环节均会造成对设备的腐蚀,但在工艺流程中由于采用氨作 为为吸收剂,所以基本不存在钙法工艺中的物理性的磨蚀,在氨法脱硫工艺中腐 蚀的形式从机理上主要分三种,化学腐蚀、电化学腐蚀和结晶腐蚀。
A、化学腐蚀:烟气中的腐蚀性介质在一定的温度、湿度下和金属材料发生化学反应生成可 溶性盐,使设备逐渐被腐蚀。主要反应方程式为:
Fe+SO2
+H2
O=FeSO3
+H2
Fe+SO2
+O2
=FeSO4
FeSO4 水解生成游离的硫酸:
4FeSO4
+10H2
O+O2
=4Fe(OH)3
+4H2
SO4
如此循环反复,使腐蚀不断进行下去。
B、电化学腐蚀:
在潮湿的条件下,金属表面直接与烟气介质接触发生化学反应,导致电化学
腐蚀,在焊缝处特别容易发生。主要反应为:
Fe→Fe
2+
+2e
Fe
2+
+8FeO.OH+2e→3Fe3
O4
+4H2
O
C、结晶腐蚀:
在烟气脱硫过程中,由于生成了可溶性的硫酸盐或亚硫酸盐,液相则渗入表
面防腐层的毛细孔内,当设备停用时,在自然干燥下生成结晶型盐,产生体积膨 胀,使防腐材料自身产生内应力而破坏,特别在干湿交替作用下,腐蚀更加严重。从宏观上,各种化学介质对防腐蚀材料的腐蚀大致有三种形态和过程:(1)
介质首先先浸入材料间隙、气孔等缺陷中;(2)进而渗透到层间,引起材料的溶 胀;(3)浸蚀材料表面。所以防腐蚀层的防腐蚀失效就是介质浸入、渗透和浸蚀 的综合结果。在氨法脱硫工艺中,由于氨分子(包括氨汽和铵离子)是属于小分 子的腐蚀性介质,所以很容易发生渗透,所以在氨法脱硫工艺中,腐蚀性其实较 一般石灰石法湿法脱硫工艺的严重。从目前众多的投入及成功运行案例可以得
知,乙烯基树脂鳞片衬里和整体玻璃钢(FRP)是目前两种可靠的防腐蚀形式,下面就就两种应用形式的技术进行探讨。
2、鳞片衬里类材料的防腐蚀分析
乙烯基鳞片材料(VEGF 鳞片胶泥)是以乙烯基树脂为主要材料,并加入 10-40% 不等片径的玻璃鳞片和其它一些功能性填料混合而成的一种防腐蚀材料,目前在 国内外大量的 FGD 装置中得到成功的应用,具有耐腐蚀、抗渗透和耐高温的特点。VEGF 鳞片材料具有以下特点:
1、耐腐蚀性能好;
2、较低的渗透率;
3、VEGF 鳞片胶泥具有较强的粘结强度;
4、耐温差(热冲击)性能较好。VEGF 鳞片胶泥涂层的线膨胀为 11.5×10
/℃,(与钢铁的线膨胀系数相近),使 VEGF 鳞片胶泥适合于温度交变的重腐蚀环境;
5、耐磨性好。涂层硬度较高,另受外机械损伤时的破坏是局部的,其扩散趋势 小,易于修复。
但目前在一些氨法脱硫案例中,一些氨法脱硫装置的投运率不高,一个主要的原因是防腐蚀方面出了问题。其中原因是多方面的,有结构设计上的,有材料 选择上,也有施工质量上的原因。为了保证系统的有效稳定的运行,防腐蚀材料 的选择和施工是关键。
在氨法烟气脱硫系统中,主要是要考虑三个区域内的腐蚀:一是烟气输送系
统;二是 SO2 的吸收、氧化系统;三是吸收剂储存和供应系统。在上述的三个区 域内,每个区域内的腐蚀各有特点,腐蚀性的严重程度有差异,但基本归结下来
有以下几中腐蚀原因和形态,并且是这其中的若干种因素的综合作用结果,下面就上述系统的腐蚀特点进行详细分析,以探究防腐蚀涂层失效的原因:
A、亚硫酸露点腐蚀:
在装置开停车时,因环境大气湿度影响,装置内残留的气态 SO2 被钢基体表
面凝聚水吸收生成亚硫酸,形成亚硫酸露点腐蚀;
B、防腐蚀衬层高温热应力失效:
这是在 FGD 系统中普通存在的情况,其原因主要有三:一是环保脱硫装置开
停车较频繁,使生成的热应力处于间歇性交变状态中,加速衬层的热应力腐蚀失 效;二是鳞片涂层属脆性材料,衬层内热应力的长期存在,特别是在热应力交变 期内易导致涂层龟裂、开裂、剥落等物理腐蚀失效;三是衬里材料选择不合理,树脂耐温能力不足,在高温热应力作用下形成热应力开裂。四是在衬层施工中,存在有涂层厚薄不均、界面粘接不良、固化剂分布不均等局部质量缺陷,使环境 热应力易于在衬层薄弱处形成应力集中,导致衬层热应力破坏。鉴于上述因素的 存在,实际使用中鳞片防腐蚀衬里时常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象,C、防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效:
正常情况下原烟气温度为 140-150℃,此温度不足以使耐高温鳞片衬里高温
碳化烧蚀,但当锅炉的蒸汽预热器、省煤器、空气预热器等设备运作不正常时,原烟气温度将达 160℃以上,此温度将导致大多数耐高温鳞片衬里材料由表及里 缓慢高温碳化,此类衬里材料碳化并不严重影响衬里的完整性及耐蚀性,但衬里 一旦因热应力作用形成开裂,则裂纹的发展加快,介质沿裂纹渗透速度加快,导 致衬里局部整块剥离。当温度超过 180℃时,长期高温作用会导致大多数耐高温 鳞片衬里由表及里烧蚀烟化,此种情形将导致衬里严重失强减薄,其腐蚀破坏是 致命的。
D、衬里震颤疲劳破坏:
衬层在下述条件下易产生震颤疲劳破坏:一是烟道结构设计强度、刚性不足,特别是烟道布置受环境所限弯道、过流截面变化较大时,高速流动的烟气在烟道 中过流时因弯道及过流截面变化的影响,产生较大的压力变化,形成不稳定流动,导致烟道结构震颤,使本来就高温失强的衬里形成疲劳腐蚀开裂,严重时形成大 面积剥落。二是在烟道结构强度设计时,出于结构补强需要,采用细杆内支承补 强,当高速流动的烟气在烟道中过流时,因烟气冲击压力作用引发支承细杆抖动 变形,导致支承杆与烟道壁焊接区衬层开裂。由于烟气引发的结构震颤是通过衬 层传导给金属基体的,而衬层与基体是通过界面底漆粘接连接的,故此类破坏往 往发生的界面底漆粘接层,其对衬层的破坏是非常致命的。
E、结晶腐蚀:
在如采用混凝土为基础部位,易受硫酸铵晶体腐蚀,如装置在进行停机检修
或事故停机时,硫酸铵就容易吸收水分,形成水合结晶物从而发生体积膨胀,最 后导致基础受损。
从上述的腐蚀形态中可以清晰地看出,为了提高鳞片涂层的质量和装置的可
靠性,材料的性能选择和要求甚为重要,作为一个专业材料生产厂家和多年的工 程应用经验累积的服务商,我们提出以下几点供有关方面参考:
A、提高涂层的抗渗性:这是鳞片材料在氨法脱硫系统中的应用成功与否的关键,鳞片涂层作为防腐蚀层在正常的施工前提下,材料的本身的抗渗
透性能尤为重要和关键。为了保证和提高 VEGF 材料的抗渗透性,我们
要求对原材料(鳞片)进行表面处理,因为表面处理的是否良好会影响
界面的结合性能,若没有对鳞片表面进行藕连处理,腐蚀性的小分子就相对容易通过界面渗透到衬里,直至最后到达基础表面。所以为了确保
鳞片衬里的最后防腐蚀特性,在合成过程中,应该要求对鳞片进行良好的表面处理,同时应采用真空搅拌工艺。另外要注意,一是要选择质量
可靠的吹制法制作的鳞片作为原材料;同时调整面涂的配方以提高面涂的抗渗透性,并在实际施工中可进行 2 道面涂施工以提高涂层的抗渗
性。
B、提高 VEGF 材料的耐温特性:如上文所述在氨法 FGD 装置中对高温段材 料的耐温特性是相当高的,这一点可能与国外的成熟 FGD 工艺或装置中
有一点不同。目前一些厂家生产的鳞片材料的耐高温特性方面有所欠
缺,故极易造成鳞片衬里在高温条件或者是温度冲击下,发生开裂、脱
层的现象。VEGF 材料的耐温特性包括两个方面,一是材料的耐高温特
性,二是材料的耐温度交变或冲击特性。
为了提高 VEGF 材料的耐温特性,我们一是选择耐高温性更好的乙
烯基树脂作为基体树脂;同时提高 VEGF 材料(底涂料)的粘接特性,我们建议底涂材料与钢结构基础的粘接力能够至少达到 10MPa 以上。
VEGF 鳞片底涂应该采用一些高粘接特性的特种底涂,虽然也是以乙烯
基树脂为主要原料,但是这些底涂是经过特殊处理的,这样在正确的施
工作业下,涂层的耐温可达到 180℃。在施工现场,我们建议采用现场
拉开测试法以评估底涂材料的粘接特性,这种方法是方便可行,比一些
实验室表征方案更加切实可行和符合工程实际需要。可采用符合 ASTM
D4541“便携式附着力测定仪测试涂层附着力方法(拉开法)”的美国产
“液压式粘合度测试仪 HATE”,该仪器是一种手动式、粘接头可复用的现场涂层附着力检测仪。它适用于钢材、混凝土等不同基材,拉力范围
是 1~18Mpa。
C、为了适应在混凝土基础上的防腐蚀需要和作业要求,我司要求对混凝土
基础上先进行封闭底涂层作业工序,封闭底涂经过特殊助剂改性及纳米
级填料的添加,具有极低的表面张力,从而极大的提高了封闭底涂的渗
透和扩散性能,使得这种封闭底涂比普通的底涂的渗透能力提高了 3~6
倍,达到理想的增强基体、封闭气孔的效果,在较为致密的耐酸砖基础
上做过的试验表明:在新制做的耐酸砖上涂布 3 道的封闭底涂可以保证
15mm 以上的渗透距离。封闭底涂在混凝土基础涂布后,形成了性能改
善的复合材料结构,由于也采用乙烯基树脂作为基材,保证了封闭底涂
与上层的 VEGF 涂层具有良好的粘接特性。
只有在正确的和规范的施工前提下,相信在氨法脱硫装置中,VEGF 材料是不
失为一种良好的防腐蚀材料,目前在国内的几十个的氨法 FGD 装置中得到成功 应用,没有发现大面积防腐蚀失效的回馈。
3、玻璃钢(FRP)在氨法脱硫装置中的应用
玻璃钢是发展较早的一种复合材料,具有十分显著的性能特点。与金属材料或
其它无机材料相比,它重量轻、比强度高、电绝缘、耐瞬时超高温、传热慢、隔 音、防水、易着色、能透过电磁波,是一种兼具功能和结构特性的新型材料。玻 璃钢具有以下的性能特点:
1、优异的耐腐蚀性能
玻璃钢的耐腐蚀性,主要取决于树脂。随着合成技术的不断进步,树脂的性能也在不断提高,尤其在二十世纪六十年代乙烯基酯树脂的诞生,进一步提高了玻璃钢的耐腐蚀性能、物理性能以及耐热性。事实上,用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢成功地用在比湿法脱硫系统环境更苛刻的环境,已经有很长的历史。
2、耐热性能
在氨法脱硫工艺中,高温是必须考虑的一个问题,因为混合气体在进口的温
度经常会超过 180•℃,系统中的部件又要承受临时的高温急冷,潜在的热破坏 和产生的高腐蚀性副产品导致人们选用象高镍合金 C-276•这样昂贵的结构材料 以满足使用寿命要求。
用乙烯基酯树脂做成的玻璃钢已成功地替换了因热应力和机械应力产生裂
缝的湿法脱硫系统的烟囱衬里。乙烯基酯树脂玻璃钢做成的脱硫塔,可用于更高 的温度,寿命更长,也更可靠。
玻璃钢的长期使用温度取决于树脂基体的玻璃化转变温度(Tg)和热变形温
度(HDT)。双酚 A 环氧乙烯基酯树脂的 HDT 高于 105℃,酚醛改性环氧乙烯基酯 树脂的 HDT 高于 145℃。上海富晨化工有限公司开发并已生产出可以用于使用温 度为 220℃的 FGD 洗涤塔。
3、耐磨蚀性能
在腐蚀环境中玻璃钢的耐磨性能优于钢材,为提高玻璃钢的耐磨性,可以在树脂基体中加入适当的填料。目前在吸收塔内侧、排渣管和喷淋系统中,包括在 石灰石法中的输送石灰浆液的管道均可采用玻璃钢,由于在树脂中加入填料,有 较好的耐磨性能,4、玻璃钢的价格优势
国外的研究资料表明,根据设备的尺寸和类型、玻璃钢的造价约是高镍合金
造价的 1/3。直径 4 米的玻璃钢吸收塔造价仅是用高镍合金包覆吸收塔的一半。由于玻璃钢的综合性能,所以许多湿法脱硫系统装置使用玻璃钢已取得了很
好的效果,玻璃钢已在湿法脱硫系统的以下方面获得了成功应用: ①吸收塔塔 体,②石灰溶解槽,③集液器、除雾器,④浆液输送管路,⑤烟道,⑥烟囱。表 4.1 中列出了几种常见部位的玻璃钢树脂选择指南。
表 4.1 氨法 FGD 工艺中玻璃钢树脂选择表
部位 推荐树脂 备注
吸收塔塔体 FUCHEM854、FUCHEM898 分不同部位
石灰溶解槽 FUCHEM854
集液器、喷淋管等 FUCHEM854
浆液输送管路 FUCHEM854
烟囱 FUCHEM890、FUCHEM892 是否有阻燃要求
烟道 FUCHEM854、FUCHEM898
目前在国内的实际运用经验中,烟囱与玻璃钢整体吸收塔是玻璃钢的应用重点。按照一些工程中脱硫塔的工况条件的要求,对于玻璃钢塔体的树脂基体材料要
求:①能够承受酸、碱交替腐蚀;②同时在烟气进口及距塔底 8 米高度以下满足 在干态下耐温达到 200℃,湿态下耐温达到 150℃;③8 米高度至 15 米采用满足 在干态下耐温达到 180℃,湿态下耐温达到 130℃;④15 米高度以上采用满足在 干态下耐温达到 130℃,湿态下耐温达到 100℃。因此在脱硫塔 8 米高度以下内 衬树脂可选用脱硫专用耐高温树脂(如 FUCHEM898),8 米高度以上内衬树脂可选 用耐酸碱交替腐蚀的乙烯基树脂(如 FUCHEM854),塔体整体结构树脂采用耐温、耐候性乙烯基树脂(如 FUCHEM854)。对于玻璃钢脱硫塔的纤维增强材料,建议全部采用无碱纤维,内表面采用聚酯毡,以提高塔体的耐腐蚀性能。
同时在制作过程,宜采用现场整体缠绕工艺,在整个吸收塔的玻璃钢层次结
构示意图如下:内衬层(含内表层、防渗层)→结构层→外保护层
图 4.1 氨法工艺中 FRP 的结构图
4、综述
无论采用 VEGF 鳞片材料还是整体玻璃钢(FRP)方式,在氨法中有大量的防
腐蚀成功应用案。包括大唐克什克腾煤制气项目(采用碳钢内衬 VEGF 鳞片材料)、兖矿集团整体 FRP 脱硫装置等在内超过 40 个成功应用案例。在近十年的应用实 践中发现,装置的防腐蚀是一个重要的环节。只要根据具体的工况选择合适的材 料,并在施工过程中进行全过程的控制便可达到优良的防腐蚀效果,从而推动国 内氨法脱硫装置能成功高效的运行,为中国的环保作出应用的贡献。
The discussion of anti-corrosion technology in Ammoni
第二篇:氨制冷装置安全技术运行管理措施
氨制冷装置安全技术运行管理措施
第一章 总则 第一条 为了认真贯彻国家安全生产的方针,确保氨制冷装置的安全运行,遏制安全事故发生,保障员工和周边居民的安全和健康。特制定本安全技术运行管理措施。第二条 本安全措施适用于氨制冷系统安全运行操作、维修和管理。第二章 安全装置 第一节 安全防护
第三条 氨压缩机必须设置高压、中压、低压、油压差等安全防护装置。安全防护装置一经调整、校验后,应做好记录并铅封。
第四条 氨压缩机水套和冷凝器须设冷却水断水保护装置。蒸发式冷凝器须另增设风机故障保护装置。
第五条 为防止氨压缩机湿冲程,必须在氨液分离器、低压循环器、中间冷却器上设液位指示、控制装置。低压贮液器设液位指示装置。
第六条 在机器间门口或外侧方便的位置,须设置切断氨压缩机电源的事故总开关,此开关应能停止所有氨压缩机的运转。若机器控制屏设于总控制间内,每台机器旁应增设按钮开关。
第七条 机器间和设备间应装有事故排风设备,其风机排风量应不小于8次/小时换气次数的要求。事故排风用的风机按钮开关须设在机器间门口,并应用事故电源供电。
第八条 氨压缩机联轴器或传动皮带、氨泵、油泵、水泵等的转动部位,均需设置安全保护罩。
第九条 禁止闲人进入机器间和设备间。
第十条 设在室外的冷凝器、油分离器等设备,应设有防止非操作人员进入的围墙或栏杆。贮氨器(即高压贮液器)设在室外时,应有遮阳棚。
第十一条 检修氨压缩机、辅助设备、库房内冷风机、蒸发管道、阀门等,必须采用36伏以下电压的照明用具,潮湿地区采用12伏及以下的。
第十二条 机器间外应设有消火栓。机器间应配置氧气呼吸器、防毒衣、橡皮手套、柠檬酸等必须的防护用具和抢救药品,并设在便于取得的位置,专人管理,定期检查,确保使用。操作班组的工人,应熟练地掌握氧气呼吸器等的使用和抢救方法。
第二节 仪表和阀门
第十三条 每台氨压缩机的吸排气侧、中间冷却器、油分离器、冷凝器、贮氨器、分配站、氨液分离器、低压循环器、排液器、低压贮氨器、氨泵、集油器、热氨管道、油泵、滤油装置以及冻结装置等,均须装有相应的氨压力表。
第十四条 氨压力表不得用其他压力表代替,且必须有制造厂的合格证和铅封。氨压力表量程应不小于最大工作压力的1.5倍,不大于最大工作压力的3倍,精度不得低于2.6级。蒸发压力侧应采用能测量真空度的氨压力表。
第十五条 氨压力表每年须经法定的检验部门校正一次,其他仪表应符合有关部门的规定。
第十六条 氨压力表的装设位置应便于操作和观察,须避免冻结及强烈震动。若指示失灵,刻度不清,表盘玻璃破裂,铅封损坏等,均须立即更换。
第十七条 每台氨压缩机、氨泵、水泵、风机,都应单独装设电流表,应有过载保护装置。
第十八条 氨压缩机间应设有电压表,并定时记录电压数值。当电网电压波动接近规定幅度时,要密切注意电流变化、电机温升,防止电机烧毁。
第十九条 经常检查电气设备的完好性。电缆管用不燃的绝缘材料包裹,大功率负荷电缆不得直接与聚苯乙烯或聚氨脂隔热板型建筑物接触。
第二十条 氨压缩机的吸排气侧、密封器端、分配站供液、热氨站的集管上,应设置温度计,以便观察和记录制冷装置的运转工况。
第二十一条 氨压缩机上的高压安全阀在吸排气侧压力差达到1.6Mpa时应自动开启;双级压缩机之低压机(缸)上的中压安全阀,当吸排气侧压力差达到0.6Mpa时,应能自动开启,以保护氨压缩机。
第二十二条 冷凝器、贮氨器、排液器、低压循环器、低压贮氨器、中间冷却器等设备上均须装有安全阀。当高压设备压力达到1.85Mpa,中、低压设备压力1.25Mpa时,安全阀应能自动开启。
第二十三条 制冷系统安全管公称管径应不小于安全阀的公称通径。几个安全阀共用一根安全管时,总管的通径应不小于D32毫米,不大于D57毫米,安全阀泄压管应高出氨压缩机间房檐,不小于1米;高出冷凝器操作平台,不小于3米。
第二十四条 氨压缩机和制冷设备上的安全阀,每年应由法定检验部门校验一次,并铅封。安全阀每开启一次,须重新校正。
第二十五条 在氨压缩机的高压排气管道和氨泵出液管上,应分别装设气、液止回阀,以避免制冷剂倒流。
第二十六条 冷凝器与贮氨器之间应设均压管,运行中均压管应呈开启状态。两台以上贮氨器之间应分别设气体、液体均压管(阀)。
第二十七条 贮氨器、中间冷却器、氨液分离器、低压贮氨器、低压循环器、排液器、集油器等设备,均应装设液面指示器。玻璃液面指示器应采用高于最大工作压力的耐压玻璃管,并具有自动闭塞装置。采用板式玻璃液面指示器则更好。
第二十八条 中间冷却器、蒸发器、氨液分离器、低压贮液器等设备的节流阀禁止用截止阀代替。
第二十九条 在氨泵供液系统中,应设自动旁通阀保护氨泵。中间冷却器亦可采用自动旁通阀。
第三章 安全操作
第一节 氨压缩机的安全操作
第三十条 除出厂说明书的规定外,氨压缩机正常运转的标志为:
(一)系列化氨压缩机的油压应比曲轴箱内气体压力高0.15-0.3Mpa,其他采用齿轮油泵的低转速压缩机应为0.05-0.15Mpa。
(二)曲轴箱内的油面,当为一个视孔时,应保持在该视孔的1/3~2/3范围内,一般在1/2处;当为两个视孔时,应保持在下视孔的2/3到上视孔的1/2范围内。油温最高不应超过70℃,最低不得低于5℃。
(三)氨压缩机高压排气压力不得超过1.5Mpa,压比等于或小于8。
(四)单级氨压缩机的排气温度为80~150℃,吸气温度比蒸发温度(双级氨压缩机的高压级吸气温度应比中间压力下的饱和温度)高5~15℃。
(五)氨压缩机机体不应有局部非正常的温升现象,轴承温度不应过高,密封器温度不应超过70℃。
(六)氨压缩机在运转中,气缸、曲轴箱内不应有异常声音。
第三十一条 当库房内热负荷突然增加或系统融霜操作频繁时,要防止氨压缩机发生湿冲程。
第三十二条 当机器间温度达到冰点温度时,氨压缩机停止运转后,应将气缸水套和曲轴箱油冷却器内的剩水放出,以防冻裂。
第三十三条 当湿冲程严重而造成停车时,应加大汽缸水套和油冷却器的水量,防止汽缸水套或油冷却器冻裂。为尽快恢复其运转,可在氨压缩机的排空阀上连接橡胶管,延至室外水池内,将机器内积存的氨液通过排空阀放出。必要时可用人工驳动联轴器,加速进程。
第三十四条 将配组双级压缩机调换为单级运行,或将运行中的单级压缩机调换为配组双级运行时,须先停车、调整阀门,然后才能按操作程序重新开车。严禁在运行中调整阀门。
第三十五条 禁止向氨压缩机吸气管道内喷射氨液。
第二节 辅助设备的安全操作
第三十六条 热氨融霜时,进入蒸发器前的压力不得超过0.8Mpa,禁止用关小或关闭冷凝器进气阀的方法加快融霜速度,融霜完毕后,应缓慢开启蒸发器的回气阀。
第三十七条 冷风机单独用水冲霜时,严禁将该冷风机在分配站上的回气阀、排液阀全部关闭后闭路淋浇。
第三十八条 卧式冷凝器、组合式冷凝器、再冷却器、水泵以及其他用水冷却的设备,在气温达到冰点温度时,应将停用设备的剩水放出,以防冻裂。
第三十九条 严禁从制冷装置的设备上直接放油。
第四十条 贮氨器内液面不得低于其径向高度的30%,不得高于80%。排液器最高液面不得超过80%。
第四十一条 从制冷系统排放空气和不凝性气体时,须经专门设置的空气分离器放入水中。四重管式空气分离器的供液量以其减压管上结霜呈1米左右为操作适宜。
第四十二条 制冷系统中有可能满液的液体管道和容器,严禁同时将两端阀门关闭,以免阀门或管道炸裂。
第四十三条 制冷装置所用的各种压力容器、设备和辅助设备不应采用非专业厂产品或自行制造。特殊情况下必须采用或自制时,须经上级技术监督部门审核批准,经严格检验合格后方可使用。
第四十四条 制冷系统的压力容器是有爆炸危险的承压设备,应严格按国家有关规程、规定进行定期外部检查和全面检验。除每次大修后应进行气密性试验外,使用达十五年时,应进行一次全面检查,包括严格检查缺陷和气压试验。对不符安全使用的压力容器,应予更新。
第四十五条 制冷装置中不经常使用的充氨阀、排污阀和备用阀,平时均应关闭并将手轮拆下。常用阀门启闭时要防止阀体卡住阀芯。
第三节 设备和管道检修的安全操作
第四十六条 严禁在有氨、未抽空、未与大气接通的情况下,焊接管道或设备,拆卸机器或设备的附件、阀门。
第四十七条 检修制冷设备时,须在其电源开关上挂工作牌,检修完毕后,由检修人员亲自取下。
第四十八条 制冷系统安装或大修后,应进行气密性试验。
系统气密性试验的压力值,处于冷凝压力下的部分应为1.8Mpa,处于蒸发压力和中间压力下的部分应为1.2Mpa。
第四节 充氨的安全操作
第四十九条 新建或大修后的制冷系统,必须经过试压、检漏、排污、抽真空、氨试漏后方可充氨。
第五十条 充氨站应设在机器间外面,充氨时严禁用任何方法加热氨瓶。
第五十一条 充氨操作应在值班长的指导下进行,并严格遵守充氨操作规程。
第五十二条 制冷系统中的充氨量和充氨前的氨瓶称重数据均须专门记录。
第五十三条 氨瓶或氨槽车与充氨站的联接,必须采用无缝钢管或耐压3.0Mpa以上的橡胶管,与其相接的管头须有防滑沟槽。
第四章 安全规定
第五十四条 为防止损坏库内的蒸发器,货物堆垛要求:距低温库房顶棚0.2米,距高温库房顶棚0.3米,距顶排管下侧0.3米,距顶排管横侧0.2米,距无排管的墙0.2米,距墙排管外侧0.4米,距风道底面0.2米,距冷风机周边1.5米。库内要留有合理的通道。
第五十五条 温度为0℃及0℃以下的库房内,应设置专门的防潮灯光.第五十六条 制冷设备和管道的涂色(按国家安全色标),库房内的管道可不涂色。
第五十七条 氨制冷系统中设备的注氨量按下表所示:
设 备 名 称 |注氨量(%)| 设 备 名 称 |注氨量(%)冷 凝 器
| 15
|非氨泵强制循环供液|
洗涤式油分离器
| 20*
| 排管
| 50~60 贮 氨 器
| 70
| 冷风机
|
70 中间冷却器
| 30*
| 搁架式排管
|
50 低压循环器
| 30*
|平板蒸发器
|
50 氨液分离器
| 20
| 壳管式蒸发器
|
80 氨泵强制循环供液:|
|
|
上进下出排管
| 25
|
|
上进下出冷风机 | 40~50|
|
下进上出排管
| 50~60|
|
下进上出冷风机 | 60~70|
|
----------------------------------
*设备注氨量按制造厂规定,氨液注入量不得大于上表规定。
第五十八条 制冷系统应采用纯度为99.8%以上的工业用氨作为制冷剂。
第五十九条 检查系统氨泄漏应用化学试纸或专用仪器,禁止用点燃硫烛的方法。
机器间和辅助设备间内严禁用明火取暖。
第六十条 氨压缩机所使用的冷冻油,应符合机器制造厂所提出的要求。一般规定:360转/分的氨压缩机可用国产13号、18号冷冻油,720-960转/分的可用25号冷冻油;1400转/分以上的可用30号、40号冷冻油。
第六十一条 由制冷系统中放出的冷冻油,必须经过严格的再生处理,经化验合乎质量要求后方可使用。
第五章 安全管理
第六十二条 各单位在安全管理工作中,要严格执行《安全生产管理制度》,必须特别注意氨制冷装置的安全技术,在计划、布置、检查、总结、评比生产和技术培训时,要同时列入安全技术的内容。
第六十三条 各制冷单位都应根据实际情况配备安全技术管理人员,从组织上保证落实安全技术工作。
第六十四条 各制冷单位要妥善保存有关氨制冷装置的设计、安装、调试、维修、更新、事故等技术档案复印件,机械设备应具备产品合格证、并作永久性保存;制冷装置的车间运行记录至少应保存五年。
第六十五条 对从事氨制冷系统操作的新工人,必须进行安全生产的入厂教育、车间教育和现场教育。徒工必须在老工人指导下才能进行操作;操作人员必须经过专门的技术训练,并由市技术监督管理部门颁发操作许可证书,无证不准独立操作。职工应自觉遵守安全生产制度,不违章作业并有权阻止他人违章作业,积极参加各项安全生产活动,爱护和正确使用机器、设备、工具及防护用品。
第六十六条 氨制冷装置发生事故,应按上级和公司的有关规程办理。凡属重大事故,公司立即报告市安监局等部门。各级主管部门在接到每一起重大事故报告时,也应立即报告上级部门。发生事故不准隐瞒、虚报或拖延不报。同时,公司各单位、部门要迅速组织抢险救援。
第六十七条 本安全措施自2008年5月执行
第三篇:氯碱硫酸钠法烟气脱硫技术
氯碱/ 硫酸钠法烟气脱硫技术
摘要:深圳柯雷恩环境科技有限公司开发的氯碱硫酸钠法烟气脱硫专利技术,是一种用于治理火电厂烟气脱硫的先进技术。它由三个工业上成熟的工艺即氢氧化钠制备、脱硫洗涤、副产品处理等模块优化组合而成。该技术克服了以往脱硫技术中存在的投资巨大、运行成本高昂的问题,达到了技术成熟可靠、投资低、运行费用低并有运行利润、脱硫效率高、无二次污染等积极效果,使火电厂烟气脱硫装置由企业的沉重负担变为企业新的利润增长点。还可根据火电厂的周边环境调整生产不同种类的副产品(全部为大宗化工原料),适应性强,是火电厂脱硫工程的最佳实用技术,目前该技术处于国际领先水平。投资1.85亿元的30万千瓦机组示范工程项目正在国家经贸委立项,项目实施投产后,副产品的销售、燃料费用的节省及国家有关政策的税费支持,可以使该项目当年收回投资。
一、前言
各位领导、来宾,你们好!
很荣幸今天能有机会在这里向大家介绍深圳柯雷恩环境科技有限公司专门为火电厂烟气脱硫而开发的氯碱法系列烟气脱硫技术。
首先,我将简要介绍一下开发这一烟气脱硫技术的背景。
随着我国经济的高速发展,占一次能源消费总量75%的煤炭消费不断增长,燃煤排放的二氧化硫也不断增加,连续多年超过2000万吨,导致我国酸雨和二氧化硫污染日趋严重。酸雨影响的面积已占国土面积的30%,华中地区酸性降水频率超过90%。二氧化硫对我国国民经济造成的直接经济损失已占GDP的2%,GNP的3%,严重地阻碍了我国经济的向前发展。为了使我国国民经济能够健康而有力地向前发展,党中央国务院提出了可持续发展战略目标。其中首当其冲的就是大气污染防治工作。大气污染防治法的最后修订,为治理大气污染的治理提供了有力的支持。而治理二氧化硫和控制酸雨又是大气污染防治工作的重中之重。但火电厂二氧化硫的治理一直是世界性难题。因其一次性投资巨大(约是电厂总投资的1/3-1/4),运行成本高昂,容易造成二次污染。就像美国那样的发达国家,其火电厂加装脱硫装置的也不过才30%。由此可见,火电厂脱硫的难度,主要还是集中在造价和运营成本上。采用高科技手段,降低造价和减少运营成本成为最为关键的问题。对此,全世界这方面的科学家和有关机构一直在不断地探索和研究。我公司开发的氯碱法系列脱硫技术,从根本上解决了这些的问题,使火电厂的脱硫在真正意义上进入了一个崭新的时代。
二、常用脱硫方法简介
(关于国内外常用的脱硫方法和这些方法所存在的问题,在我公司提交的会议论文上已经有了叙述,而且在座的各位都是这方面的专家,所以我在这里就不重复论述了,下面将重点介绍一下我公司开发的氯碱法系列脱硫技术)
国内外目前普遍采用的脱硫方法可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫三大类。燃烧前脱硫,是采用洗煤等技术对煤进行洗选,将煤中大部分的可燃无机硫洗去,降低燃煤的含硫量,从而达到减少污染的目的。
燃烧中脱硫(即炉内脱硫),是在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂,在燃烧时脱硫剂将二氧化硫脱除。典型的技术是循环流化床技术。
燃烧后脱硫(即烟道气体脱硫),是在烟道处加装脱硫设备,对烟气进行脱硫的方法,典型的技术有石灰石-石膏法,喷雾干燥法,电子束法,氨法等。
烟道气体脱硫是目前世界唯一大规模商业化应用的脱硫方式,90%以上的国内外火电厂脱硫技术均采用石灰石-石膏法。
三、常用脱硫方法存在的问题
常用的湿式石灰石-石膏的烟道气体脱硫方法,投资成本高、系统维护量大,多数情况下副产物石膏的纯度、含水率满足不了商品石膏的要求,只能抛弃,形成二次污染,增加运行成本。其他的脱硫方法,或脱硫效率不高、或一次性投资过大、或运行成本过高、或有二次污染,种种原因制约了这些方法的推广使用。
以引进设备为主的SO2控制技术,对我国这样的发展中国家和世界上绝大多数的国家,都存在“建不起”也“运行不起”的严重障碍。不少用户存在应付环保检查的心理,脱硫装置仅在有关部门进行监督检查时才使用,平时仅当摆设。但随着我国环保执法力度的加大,这一现象会得到遏制。
四、氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术
4-1:氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术简介:
开发出一种低投资,低运行费,高效益、适合国情的实用技术,是脱硫行业未来的发展方向。氯碱法脱硫技术,是深圳柯雷恩环境科技有限公司针对目前脱硫工艺中存在的诸多问题而开发出的脱硫及脱硫后产物处理的符合中国国情的专利技术,它是由十多项发明专利技术组合而成的系列烟气脱硫技术,计有四种工艺路线,即氯碱/硫酸钠法、氯碱再生法、隔膜再生法、双膜再生法等。该系列技术适于湿法烟气脱硫,尤其是用电成本低廉的场合,如大型电站锅炉的烟气脱硫。
整个系列脱硫技术的副产物为高品质的大宗化工原料,即氯气、氢气、硫酸钠(元明粉、芒硝)、液体二氧化硫,均具有很高商业价值。另外,本脱硫系统还可以根据火电厂的周边营销环境调整副产品的产出物,如产出盐酸、发烟硫酸、过氧化氢(双氧水)等多种标的产品,以适应不同的客户需求。
今天我着重介绍一下为我们的示范工程江西丰城发电厂(4台30万千瓦的机组)的#4机组量身定制的氯碱-硫酸钠法烟气脱硫技术。丰城发电厂位于赣江边上,地处江西煤矿基地丰城矿务局所在地,离全国著名的年产30万吨精制盐的江西盐矿仅30公里,近在咫尺,铁路、公路等交通发达。这给我们的氯碱硫酸钠法烟气脱硫技术的应用,提供了得天独厚的条件。
氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术由氢氧化钠制备、脱硫洗涤、副产物的处理等三个模块组成。
在氢氧化钠制备模块中,采用化工上典型的传统工艺,以食盐作为原料,利用离子膜制碱的方法制取脱硫剂氢氧化钠溶液。
在脱硫洗涤模块中,采用传统的湿式钠法烟气脱硫洗涤技术。以NaOH溶液为脱硫剂对含有二氧化硫的气体进行脱硫洗涤。
在副产物处理模块中,脱硫废水经预处理后,采用酸解的方法析出高浓度高纯度的二氧化硫,以保证副产品的工业价值。酸解后生成的硫酸钠经过处理后加工成工业元明粉。脱硫整体工艺流程详见我公司提交的会议论文中的附图。
4-2:氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术有以下优点:
1:脱硫效率高。由于本技术所采用的脱硫剂是强碱性的NaOH溶液,它是一种众所周知的脱硫效果最佳的脱硫剂。在脱硫设备和脱硫工况等条件相同的情况下,其脱硫效率比其他脱硫剂如石灰石等显著为高。国外用NaOH溶液对脱硫设备进行脱硫效率的实际测试结果中表明,单级脱硫效率超过99%。
2:投资低。在30万千瓦的机组燃用3%的高硫煤情况下,包括脱硫剂制备、脱硫洗涤、副产物处理等所有项目在内,其总投资约1.85亿元,单位投资指标约为617元/KW。
3:运行成本低。常规钠法脱硫的最大缺点是运行成本高。在我公司开发的氯碱/硫酸钠法技术中,由于采用了电厂的廉价电力作为脱硫剂氢氧化钠制备的能源,同时减少了NaOH的蒸发固碱工序,减少了包装运输的费用,从而大大减低了NaOH的获取成本,使常用钠法脱硫洗涤技术运行费用大大降低而得以推广应用。综合计算副产品的销售收入后,整个脱硫系统将会有很大运行利润。
4:系统故障低。由于采用钠法脱硫洗涤,脱硫洗涤流程中生成的均是可溶性物质而非不溶性的硫酸钙,避免了石灰石/石膏法中常遇到的堵塞、结垢等问题,同时还可以简化洗涤塔的构造。国外钠法洗涤脱硫系统的运行结果表明,其故障率明显比石灰石/石膏法为低。
5:不形成二次污染。氯碱/硫酸钠法所形成副产物的纯度和品位均达到商品化的要求,而且均为高品质的大宗工业原料,销售容易。整个过程不形成对环境造成二次污染的废弃物,避免了石灰石/石膏法中石膏(多数石膏无法商品化)的堆放抛弃问题。
6:氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术的三个模块中,各个模块的设备和技术都是成熟和常用的。4-3:成熟的工艺
深圳柯雷恩环境科技有限公司在进行烟气脱硫技术的开发中,采取了独特的研发思路,即避免采用不成熟技术,尽可能采用现有的已成熟技术进行优化组合,从而缩短开发到实际推广应用的时间。氯碱/硫酸钠法是一种非常成熟的技术,其特征在于并不追求某个单体模块技术的突破,而将各个成熟的技术在独特的工艺下有机组合而成。它的三个模块在各自的行业中均有相当规模的工业运行业绩。
A:氢氧化钠制备模块。该部分完全套用现有的氯碱行业电解制碱的工艺及设备。30万千瓦机组燃用3%高硫煤时,需要的氢氧化钠的产量为4万吨/年,而国内化工制碱的相应规模已经达到年产六十万吨的级别,如上海氯碱总厂等。因此,氢氧化钠制备的工艺模块在工业应用中是成熟的和可靠的。
B:脱硫洗涤模块。该模块可以套用现有的湿式钠法脱硫洗涤塔的工艺和设备,在国外,钠法洗涤脱硫工艺已经达到配套70万千瓦机组处理气量的工业应用业绩。世界上一共有25座钠法脱硫装置,1个在日本,2个在德国,22个在美国,如JIM BRIDGE PLANT 等。所以,脱硫洗涤模块可以引进,其工业成熟性不容置疑。我公司在与国内外数十家脱硫设备供应商进行洽商后,得到了多家著名脱硫公司的大力支持,经我公司的遴选(遴选的前提是在示范工程后必须实现脱硫塔的国产化),在满足我方技术要求的前提下,初步选定了四家。在此我谨向对给我公司提供了工艺设计方案的加拿大TURBOSONIC公司的艾尔博先生、石川岛的田丸忠义先生、美国盛艾尔浦公司的熊天渝博士、美国孟山都公司的亚太区总监金伟先生和孟山都中国的陶启潜先生等人表示感谢。
C:副产物后处理模块。硫酸钠(又称元明粉或芒硝)制备工艺是广泛应用的化工工艺,30万千瓦电厂机组燃用3%高硫煤时,配套硫酸钠装置的规模约为年产10万吨,产品为工业A级。而国内超过此规模的厂家就有很多,如四川眉山芒硝厂已经达到50万吨/年的规模。所
以,该模块的工业成熟性是不容置疑的。
由上述可见,氯碱/硫酸钠法脱硫工艺的三个模块在其各自的领域内均有相当规模的工业业绩,而且三个模块的连接工艺参数也是前后衔接吻合,因此可以认定本技术在工业实际操作中是成熟的。循照本脱硫技术的工艺路线,其成熟可靠性完全可以摆脱小试-中试-示范工程的开发过程,直接应用于示范工程中,其工业设计可行性已经得到了国内多家部委级工业设计院的认可。目前,中国成达化学工程公司(原化工部八院)正在就此项目编制项目建议书(预可研),将上报国家经贸委立项。
五、氯碱/硫酸钠法经济技术指标
氯碱/硫酸钠法烟气脱硫技术的工艺原理和技术可行性满足了工业的要求,其经济指标将成为本技术能否推广应用的关键因素。下面就本技术的投资和运行成本进行估算,所有数据均采自三个模块的工业实际数据。下面以丰城发电厂#4机组的为例进行估算。
5-1:以30万千瓦电站机组燃用含硫量3%的煤时投资脱硫系统为例,估算投资成本及工程报价(公用工程依托原有电厂)
1、氢氧化钠制备模块:采用离子膜电解槽工艺,产量为5.52 T/H(折合约年产3.6万吨100%的NaOH)。投资约6000万元。
2、脱硫洗涤模块:处理烟气量为120万Nm3/H,投资约6000万元(国外引进)。脱硫洗涤塔的设计和选型应避免更换或增加引风机,否则投资成本会相应增加。
3、硫酸钠处理模块:年产10万吨元明粉制取装置,总投资约4500万元。
4、其他及不可预见费用:约2000万元。
5、成本总额约为:18500万元
5-2:以30万千瓦电站机组燃用含硫量3%的煤时脱硫系统为例进行运行成本估算:(机组设计年利用小时为6500小时)
A:运行费用
1:氢氧化钠制备的运行费用:按886.66元/吨的单位工业指标计算,其年运行成本约为3182万元。
2:脱硫洗涤的运行费用:按发电的燃料成本0.10元/度进行计算,其年运行费用约为362万元。
3:副产品如硫酸钠等处理的运行费用:1690万元/年
总运行费用:5234万元
B:副产品的销售收入
1:氯气(31250吨/年):目前,国内氯气市场情况良好。氯碱化工行业的基本经营情况是靠销售氯气以维持利润,而氢氧化钠则降价销售,能保本或有少许亏损都在所不计。所以,氯气的市场不成问题。按市场价1900元/吨计,年净收入达5937万元,即使按市价70%即1,350元/吨计, 年销售收入也有4219万元。
2:氢气(948吨/年):考虑到目前氢气销售前景不明朗以及初投资的因素,暂不将氢气计入销售收入范围。但该部分的市场潜力是非常广阔的,按现在气站的销售价格10万元/吨计算,就约有9480万元的潜在效益。就算在气站销售困难,可以再追加投资7000万元,用氢气去生产浓度为35%的双氧水,产量约4万吨/年,按目前双氧水的市场价格1900元/吨计算,销售收入为7600万元/年,年净收益约5000万元。我们拟在其后的#1机组改造时,将2台装置产生的氢气并用,投资1亿元左右,即可形成年产8万吨的双氧水的生产能力,形
成规模生产的优势,届时可实现年利润1亿元左右,当年收回投资。双氧水主要应用于纺织造纸行业的环保型漂白剂,国内造纸厂采用双氧水漂白工艺的不足2%,而欧美发达国家由于漂白质量和环保的要求,采用双氧水漂白工艺的已经达到75%以上,这是一个非常大的双氧水潜在市场,上海年初刚投产了一个年产10万吨的双氧水装置。随着中国加入WTO,质量的要求和环保的要求将是越来越多的厂家采用双氧水漂白工艺,其销售前景将非常乐观。另外,如果电厂周边有石化企业,石油裂解和加氢需要的大量氢原料,氢气可以就近销售,那会有很大的收益。
3:液体二氧化硫(14976吨/年),目前国内市场容量约为22万吨。按市场价1200元/吨计算,年净收入为1800万元。即使按市价70%即800元/吨计,年销售收入也高达1198万元 4:元明粉(99840吨/年):目前国内稍具规模的元明粉厂家,销售及出口的形势非常乐观,年产50万吨四川眉山芒硝厂,产品供不应求,生产定单今年8月时就已经排到年底。元明粉的出口FOB价约每吨65美元,加上退税约690元人民币/吨,(在这里我们按600元/吨计算),年净收入可高达6000万元。即使按市价70%即420元/吨计,年销售收入也有4200万元。
以上三项相加,年总的净销售收入13737万元。
C:运行费用平衡
脱硫系统运行的经济收益:收入-支出=13737-5243=8503万元(即使按市场价的70%计算,也有4374万元的销售收入)
现电厂目前燃用的是晋北低硫煤(热值约5500大卡),每吨260元,投入本脱硫系统后改烧当地含硫量约3%的高硫煤(热值5600~6000大卡),价格150元/吨。考虑到电厂的购煤差价(高硫煤和低硫煤的差价),按每吨110元差价计算,按现在每台机组年耗煤量86万吨计算,年减支出将高达9570万元。此时的经济效益更为可观。
火电厂燃料成本占每度电的52%,这对今后电厂厂网分开后的竞价上网产生极大的竞争优势。对于丰城电厂#4机组300MW的电站锅炉,采用氯碱/硫酸钠法脱硫技术,每年有约18073万元的实际纯收益。根据国家有关文件的精神,我国将向欧美等发达国家学习,由政府补贴使用高硫煤的价格补贴,人为拉大高硫煤和低硫煤的差价,以鼓励电厂增设脱硫装置并燃用高硫煤。因此,高、低硫煤的差价将会更大,电厂收益会更高,这也符合集中整治的环保政策。
而且,国家目前对电厂投资脱硫设备予以政策倾斜,其中有示范工程进口设备免税、设备投资的40%金额可以从所得税中返还,即获得国家退税补贴5600万元(设备投资1.4亿元的40%),相当于电厂获得年总收益2.3673亿元,不到1年即可收回全部投资并有赢余。按设计寿命20年计,将会使丰城电厂#4机组成为新的利润增长点,将超过机组本身的发电收益。另外,还有允许电厂多发电上网、从排污费中返还补贴、以及贴息等等政策优惠,电厂实际收益将更大。即使不是示范工程而作为商业装置,而且副产品按市场价格的70%来计算,也能在20月内收回全部投资。所以,丰城电厂#4机组增设氯碱/硫酸钠法烟气脱硫装置,无论从社会效益还是企业经济效益来说,都是一件利国利民的事情,它使火电厂烟气脱硫从企业的沉重负担转化为新的利润增长点,摆脱以往电厂不愿使用脱硫装置的被动局面,进入一个崭新的阶段。
5-3:不同脱硫方法的经济技术指标的比较
在我公司提交的会议论文中有一个关于不同脱硫方法的经济技术比较的表格,即表1,在这里我也不重复叙述了。
我还想在这里强调一点,我今天演讲中所引用的部分数据和论文中的数据有一些差异,这是因为我们在论文中采用了较为保守的计算数据所致,比如副产品的价格仅按实际市场价格的70%计算、煤的差价仅按50元/吨计算等,而今天演讲中所引用的数据则是针对丰城电厂#4机组,并按照实际化工市场价格数据和实际燃煤真实成本来计算等,因此有些差异。
六、深圳柯雷恩环境科技有限公司其他脱硫技术
深圳柯雷恩环境科技有限公司开发的氯碱法系列技术还有氯碱再生法、隔膜再生法、双膜再生法等多个专利技术,作为公司未来发展的储备技术。这些技术在氯碱/硫酸钠法的基础上,对个别单体模块进行适当的中试后即可推广应用,其经济效益还能显著提高。
氯碱再生法是将脱硫洗涤后的副产物亚硫酸钠/亚硫酸氢钠去循环再生脱硫剂氢氧化钠,减少了原盐的消耗;隔膜再生法是利用隔膜制碱的方法再生脱硫剂以降低投资成本;双膜再生法则是利用我公司开发的特殊槽型,一次性处理脱硫废水,大大简化了工艺流程,降低投资成本和运行成本。
论文中的表2就是这些不同技术的简要经济指标。
七、氯碱/硫酸钠法的发展前景和市场需求
环保产业是世纪朝阳行业,在世界范围内已经形成一个巨大的市场。据统计,1992年,全球环保市场规模为2500亿美元,1994年上升为4080亿美元。基本上相当于化工产品的市场规模。据联合国国际开发署1998年预测,到2000年,全球将投资5000亿美元来改善环境设施,完善有关服务。环保产业将达到6000亿美元。这是一个充满商机、极富诱惑力的巨大市场。
大气污染防治是环保产业的重要组成部分,国内90%以上的火力发电厂未安装脱硫设备,二氧化硫直排大气。为了治理酸雨和二氧化硫,国家有关部门加大治理力度,根据国家对“两控区”行动方案的要求,175个地区到2010年总削减二氧化硫排放量1400万吨,总投资1970亿元;另外,根据国务院国家计划发展委员会和国家经贸委的联合发文精神,新建火电厂燃用含硫量超过1%的煤种时必须有脱硫装置,否则不予立项,而按照国家有关规划,未来十年内全国将新增1.5亿千瓦的火电机组,按每万千瓦需脱硫投资为700万元计,即使只有30%的新建机组安装脱硫装置,也需350亿的投资。从上述数据可推断,每年即使只有5%的火电厂进行脱硫治理工程,就可形成60亿元的产业需求。
氯碱/硫酸钠法脱硫等系列脱硫技术,具有技术成熟、低投资,有运行利润(约1~2年收回投资),运行可靠,脱硫效率高,无二次污染,无固体废弃物等优点,是大型电站锅炉脱硫的最佳选择。从技术和市场的角度来看,氯碱法系列技术有着广阔的发展前景。而我们柯雷恩人有决心、勇气、智慧,充分利用我们自主知识产权的技术优势,来改变外国技术装置一统中国脱硫市场的不利局面,作到真正意义上的国产化,为我国的火电厂脱硫事业做出应有的贡献。
谢谢大家。
第四篇:氨制冷系统中的安全装置和安全检查
氨制冷系统中的安全装置和安全检查
氨制冷系统中的安全装置和安全检查
摘 要:从事氨制冷管理及操作人员掌握制冷系统中安全装置的基本常识,及时检查和排除制冷系统的不安全因素,对预防事故发生,实现安全生产有其重要的实际意义。关键词:氨制冷 安全装置 要求▲ 1 氨制冷系统的安全装置及其作用
氨制冷系统常用的主要安全装置有安全阀、氨压力表、温度计、液位计、紧急泄氨器、压力控制器、压差控制器和安全假盖等。1.1 安全阀
氨制冷设备一般采用弹簧式安全阀,其作用是当制冷系统内压力超过限定值时,阀门自动开启,使氨通过安全阀自动泄放,从而保护设备及人员的安全。安全阀安装在氨压缩机上时,连通吸、排气管,当吸排气压力差达到1.6MPa时自动开启,让排气侧气体通向吸气侧。双级压缩机(缸)上的中压安全阀,当吸排侧压力差达以0.6MPa时也应自动开启。按照规定,氨制冷系统各压力容器上也必须安装与设备相适应的安全阀。冷凝压力下工作的高压容器其安全阀的调定压力为1.85MPa,中、低压设备安全阀的调定压力为1.25MPa。安装在安全阀前的截止阀应处于开启状态,加以铅封。安全阀的泄压管应高出氨压缩机间房檐1m以上;高出冷凝器操作平台3m以上。氨制冷系统安全阀口径选用可按以下公式计算:
式中D1为压缩机安全阀口径;0.9为常数;V为压缩机排气量,m3/h。
式中D2为容器安全阀口径;8为常数;D为容器直径,m;L为容器长度,m。
目前,在制冷系统的氨泵回路和中间冷却器中,广泛应用的自动旁通阀是弹簧式安全阀的一种特定形式,也起着安全保护作用,即当压力超过调定值时,阀口自动开启,起旁通降压的功能。1.2 监视器
氨压力表、温度计和液位计都是保证氨制冷系统安全运行不可缺少的监视器。系统中每台氨压缩机的吸排气侧、所有压力容器和氨泵、油泵等设备均须装有相应的氨压力表。因氨对铜等金属有腐蚀,所以氨压力表不得用其他压力表代替,必须有制造厂家的合格证和铅封。其量程应大于最大工作压力的1.5倍,小于最大工作压力的3倍,精度不得低于2.5级。温度计设置在氨压缩机的吸排气侧、密封器端、分配站、热氨站的集管上,以便观察和记录系统的运转工况。为随时掌握容器内液面的变化情况,贮氨器、中间冷却器、氨液分离器等设备均应装设液位计。玻璃液位计采用高于最大工作压力的耐压玻璃管,并有金属保护罩、自动闭塞装置,如采用板式玻璃液位计则更好。1.3 紧急泄氨器
氨制冷系统装设紧急泄氨器是为了防止机房发生火灾等意外事故时贮氨容器的爆炸。紧急泄氨器上钻有许多小孔的进口管与高压贮液桶、蒸发器相连接。当情况紧急时,可将氨液进口阀与进水阀打开,在器内让氨液和水混合稀释后,经泄出口排入下水道中。紧急泄氨器不工作时,应定期检查阀门及连接管道,保证畅通。1.4 压力控制器
压力控制器又称压力继电器,是用于氨制冷设备的重要电器开关之一,其工作原理是以波纹管气箱为动力室,接受压力信号后使波纹管气箱产生位移,推动触点的通和断,达到控制保护的目的。压力控制器分高压及低压两部分,可以单独使用,也可组合成一个整体。压力控制器高压波纹管接在氨压缩机排气端的三通阀旁通孔上,当制冷系统排气压力高于正常值时,控制器动作,切断电动机电源。低压波纹管接在氨压缩机吸气端三通阀的旁通孔上,它也会因吸气压力低于正常值时而自动切断电动机电源。压力控制器高压部分调定压力为1.65~1.7MPa,低压部分调定压力为:比最低蒸发温度低5℃时的压力。1.5 压差控制器
氨压缩机在运行过程中,各相对运动部件需要一定压力的润滑油不断地进行润滑和冷却。由于油压过低,部件润滑不良,会造成机器损坏。所以,应该安装压差控制器(压差继电器)对油压进行控制。在氨压缩机上安装压差控制器时,其高低气箱波纹管通过压力接入管分别与油泵出油管和压缩机吸气管连接,它接受润滑油泵排出压力和压缩机吸气压力(曲轴箱压力)两个压力信号的作用。当这两个压力的差值小于最低断路压力0.15MPa时,控制器开关动作使压缩机断电停车。此外,压差控制器还可用作为断水保护及氨泵空转保护的安全保护装置。
1.6 过滤器干燥器
氨蒸气压缩式制冷循环系统是一个要求严格的密闭系统。其内既不允许有空气、水分、金属粉尘,也不允许有任何脏物,否则就可能带来机器损伤或脏堵、冰堵等危害。因此,不仅压缩机进气侧、供油系统要装设过滤器,而且在贮液桶与节流阀之间的输液管道上要加装干燥器和过滤器。
1.7 安全假盖紧急按纽
氨压缩机每个汽缸排气部分都装有带缓冲弹簧的安全假盖,当气缸遭受液击或机械物冲击时,可以顶起假盖,防止气缸损坏或气缸盖爆炸。为了预防突发事故,在机房门口或外侧方便的位置须设置切断氨压缩机电源的紧急按钮。此按钮应设专用线路,加明显标志,能停止所有压缩机的运转。若机器控制屏设于总控制间内,每台机器旁要增设按钮开关。1.8 其他安全装置
氨压缩机高压排气管和氨泵出液管上的止回阀,冷凝器与贮液桶之间设有的均压管等也为氨制冷系统常用的安全装置。自动控制的压缩机还装有排气温度过高保护、电机温度过高保护的温度控制器,并装有防中间冷却器和循环贮液桶液位过高的保护装置,一旦情况不正常即可自动停车。氨制冷系统安全检查内容及要求
对氨制冷统加强日常安全检查、维护和管理,才能保持设备装置良好的技术状态,达到安全高效运行的目的。
氨制冷系统安全检查的主要内容及要求如下;(1)压缩机内应无敲击声。氨压缩机正常运转时,除进气和排气阀片有规律的上下起落发出的清晰声音外,不应有其他任何非正常的敲击响声。(2)排气压力和吸(排)气温度须正常。氨压缩机高压排气压力不得超过1.5MPa,压比等于或小于8。吸气温度:单级机或双级机低压缸应比蒸发温度高5~15℃,双级机高压缸一般在-5~5℃。排气温度:单级机应在80~150℃,双级机低压缸应在60~90℃,高压缸应在70~120℃。(3)曲轴箱油面位置正确。当为一个视孔时,应持在下视孔2/3到上视孔的1/2范围内。密封器不可渗油。润滑油不应起泡沫,否则要查明原因,及时处理。(4)油压、油温适中。系列化氨压缩机的油压应比曲轴箱内气体压力高0.15~0.3Mpa,其他采用齿轮油泵的低转速压缩机应为0.05~0.15Mpa。因油温过低,粘度过大,油温过高又影响润滑性能,故曲轴箱内的油温一般在45~60℃,不得超过70℃,油泵及油管内温度不低于5℃。(5)压缩机机件温度无异常。轴承温度一般为35~60℃。密封器温度不得超过70℃,压缩机其它磨擦部件温度不得超过机房室温的25~30℃。另外,还要注意的是除了吸气阀部分应结干霜外,缸盖、缸体和曲轴箱都不应结霜。(6)容器内液位符合规定。如高压贮液桶液面应保持在容积的30%~80%之间;中间冷却器液位应控制在指示器高度的50%左右,并高于进气管口150~200mm以上;循环桶液位保持桶高的1/3左右,不宜超过1/2;集油器的贮油量不应超过其容积的70%等。对一般情况下应无氨液的低压贮液桶,若液面达到30%,应进行排液。(7)设备压力、温度的变化,要保证制冷系统有效安全进行。正常情况下,冷凝压力与冷凝温度,蒸发压力与蒸发温度呈对应关系。冷凝压力,温度随冷却水温度及供水情况而定。冷凝温度一般低于40℃,比冷凝器出水温度高3~5℃,冷凝压力最高不得超出1.5MPa,蒸发压力、温度随制冷温度的要求而定,当蒸发为0℃、-15℃、-28℃、-33℃时,相应的蒸发压力分别为0.44MPa、0.24MPa、0.13MPa和0.11MPa。(8)制冷系统所有设备连接管路密封性能良好,无泄氨现象。管路上过滤器不发冷、不结露霜;节流阀进液端无白霜,但阀体下半部及出液端有薄薄一层松软的白霜。(9)各风机及电机运转平稳,冷却水循环系统水泵运转正常,水循环管路及水池无严重漏水处。(10)压力控制器、压差控制器和温度控制器等安全装置技术状态良好,调整适当,在所要求的压力(温度)数值范围内能起自动控制的保护作用。各氨压力表指示正确,指针稳定。(11)对制冷系统使用的安全阀、氨压力表、温度计、保护开关等应按规定定期校验。其中安全阀、氨压力表每年至少送法定部门校验一次(经检验合格后加铅封),确保灵敏可靠,准确无误.
第五篇:氨制冷系统中的安全装置和安全检查 2
氨制冷系统中的安全装置和安全检查 氨制冷系统的安全装置及其作用
氨制冷系统常用的主要安全装置有安全阀、氨压力表、温度计、液位计、紧急泄氨器、压力控制器、压差控制器和安全假盖、氨气探测器及报警装置等。1.1 安全阀
氨制冷设备一般采用弹簧式安全阀,其作用是当制冷系统内压力超过限定值时,阀门自动开启,使氨通过安全阀自动泄放,从而保护设备及人员的安全。安全阀安装在氨压缩机上时,连通吸、排气管,当吸排气压力差达到1.6MPa时自动开启,让排气侧气体通向吸气侧。双级压缩机(缸)上的中压安全阀,当吸排侧压力差达以0.6MPa时也应自动开启。按照规定,氨制冷系统各压力容器上也必须安装与设备相适应的安全阀。冷凝压力下工作的高压容器其安全阀的调定压力为1.85MPa,中、低压设备安全阀的调定压力为1.25MPa。安装在安全阀前的截止阀应处于开启状态,加以铅封。安全阀的泄压管应高出氨压缩机间房檐1m以上;高出冷凝器操作平台3m以上。
目前,在制冷系统的氨泵回路和中间冷却器中,广泛应用的自动旁通阀是弹簧式安全阀的一种特定形式,也起着安全保护作用,即当压力超过调定值时,阀口自动开启,起旁通降压的功能。1.2 监视器
氨压力表、温度计和液位计都是保证氨制冷系统安全运行不可缺少的监视器。系统中每台氨压缩机的吸排气侧、所有压力容器和氨泵、油泵等设备均须装有相应的氨压力表。因氨对铜等金属有腐蚀,所以氨压力表不得用其他压力表代替,必须有制造厂家的合格证和铅封。其量程应大于最大工作压力的1.5倍,小于最大工作压力的3倍,精度不得低于2.5级。温度计设置在氨压缩机的吸排气侧、密封器端、分配站、热氨站的集管上,以便观察和记录系统的运转工况。为随时掌握容器内液面的变化情况,贮氨器、中间冷却器、氨液分离器等设备均应装设液位计。玻璃液位计采用高于最大工作压力的耐压玻璃管,并有金属保护罩、自动闭塞装置,如采用板式玻璃液位计则更好。1.3 紧急泄氨器
氨制冷系统装设紧急泄氨器是为了防止机房发生火灾等意外事故时贮氨容器的爆炸。紧急泄氨器上钻有许多小孔的进口管与高压贮液桶、蒸发器相连接。当情况紧急时,可将氨液进口阀与进水阀打开,在器内让氨液和水混合稀释后,经泄出口排入下水道中,有的地方不允许将氨液排入下水道,需要在园区建设一个储满水的泄氨池,在紧急泄氨时使用。紧急泄氨器不工作时,应定期检查阀门及连接管道,保证畅通。1.4 压力控制器
压力控制器又称压力继电器,是用于氨制冷设备的重要电器开关之一,其工作原理是以波纹管气箱为动力室,接受压力信号后使波纹管气箱产生位移,推动触点的通和断,达到控制保护的目的。压力控制器分高压及低压两部分,可以单独使用,也可组合成一个整体。压力控制器高压波纹管接在氨压缩机排气端的三通阀旁通孔上,当制冷系统排气压力高于正常值时,控制器动作,切断电动机电源。低压波纹管接在氨压缩机吸气端三通阀的旁通孔上,它也会因吸气压力低于正常值时而自动切断电动机电源。压力控制器高压部分调定压力为1.65~1.7MPa,低压部分调定压力为:比最低蒸发温度低5℃时的压力。
1.5 压差控制器
氨压缩机在运行过程中,各相对运动部件需要一定压力的润滑油不断地进行润滑和冷却。由于油压过低,部件润滑不良,会造成机器损坏。所以,应该安装压差控制器(压差继电器)对油压进行控制。在氨压缩机上安装压差控制器时,其高低气箱波纹管通过压力接入管分别与油泵出油管和压缩机吸气管连接,它接受润滑油泵排出压力和压缩机吸气压力(曲轴箱压力)两个压力信号的作用。当这两个压力的差值小于最低断路压力0.15MPa时,控制器开关动作使压缩机断电停车。此外,压差控制器还可用作为断水保护及氨泵空转保护的安全保护装置。
1.6 过滤器干燥器
氨蒸气压缩式制冷循环系统是一个要求严格的密闭系统。其内既不允许有空气、水分、金属粉尘,也不允许有任何脏物,否则就可能带来机器损伤或脏堵、冰堵等危害。因此,不仅压缩机进气侧、供油系统要装设过滤器,而且在贮液桶与节流阀之间的输液管道上要加装干燥器和过滤器。1.7 安全假盖紧急按纽
氨压缩机每个汽缸排气部分都装有带缓冲弹簧的安全假盖,当气缸遭受液击或机械物冲击时,可以顶起假盖,防止气缸损坏或气缸盖爆炸。为了预防突发事故,在机房门口或外侧方便的位置须设置切断氨压缩机电源的紧急按钮。此按钮应设专用线路,加明显标志,能停止所有压缩机的运转。若机器控制屏设于总控制间内,每台机器旁要增设按钮开关。1.8 其他安全装置
氨压缩机高压排气管和氨泵出液管上的止回阀,冷凝器与贮液桶之间设有的均压管等也为氨制冷系统常用的安全装置。自动控制的压缩机还装有排气温度过高保护、电机温度过高保护的温度控制器,并装有防中间冷却器和循环贮液桶液位过高的保护装置,一旦情况不正常即可自动停车。1.9 氨气探测器及报警装置
在制冷机房和设备间设置氨气探测器,有氨气泄漏就会报警,工作人员可在最快的时间感到现场及时处理,避免重大安全事故发生。1.10 制冷机房应有足够的人员操作通道并有良好的通风环境,另外需在机房墙体的上方安装事故轴流风机,风量应达到8次/小时的通风量,轴流风机应为防爆型的轴流风机。2 氨制冷系统安全检查内容及要求
对氨制冷统加强日常安全检查、维护和管理,才能保持设备装置良好的技术状态,达到安全高效运行的目的。
氨制冷系统安全检查的主要内容及要求如下;(1)压缩机内应无敲击声。氨压缩机正常运转时,除进气和排气阀片有规律的上下起落发出的清晰声音外,不应有其他任何非正常的敲击响声。(2)排气压力和吸(排)气温度须正常。氨压缩机高压排气压力不得超过1.5MPa,压比等于或小于8。吸气温度:单级机或双级机低压缸应比蒸发温度高5~15℃,双级机高压缸一般在-5~5℃。排气温度:单级机应在80~150℃,双级机低压缸应在60~90℃,高压缸应在70~120℃。(3)曲轴箱油面位置正确。当为一个视孔时,应持在下视孔2/3到上视孔的1/2范围内。密封器不可渗油。润滑油不应起泡沫,否则要查明原因,及时处理。(4)油压、油温适中。系列化氨压缩机的油压应比曲轴箱内气体压力高0.15~0.3Mpa,其他采用齿轮油泵的低转速压缩机应为0.05~0.15Mpa。因油温过低,粘度过大,油温过高又影响润滑性能,故曲轴箱内的油温一般在45~60℃,不得超过70℃,油泵及油管内温度不低于5℃。(5)压缩机机件温度无异常。轴承温度一般为35~60℃。密封器温度不得超过70℃,压缩机其它磨擦部件温度不得超过机房室温的25~30℃。另外,还要注意的是除了吸气阀部分应结干霜外,缸盖、缸体和曲轴箱都不应结霜。(6)容器内液位符合规定。如高压贮液桶液面应保持在容积的30%~80%之间;中间冷却器液位应控制在指示器高度的50%左右,并高于进气管口150~200mm以上;循环桶液位保持桶高的1/3左右,不宜超过1/2;集油器的贮油量不应超过其容积的70%等。对一般情况下应无氨液的低压贮液桶,若液面达到30%,应进行排液。(7)设备压力、温度的变化,要保证制冷系统有效安全进行。正常情况下,冷凝压力与冷凝温度,蒸发压力与蒸发温度呈对应关系。冷凝压力,温度随冷却水温度及供水情况而定。冷凝温度一般低于40℃,比冷凝器出水温度高3~5℃,冷凝压力最高不得超出1.5MPa,蒸发压力、温度随制冷温度的要求而定,当蒸发为0℃、-15℃、-28℃、-33℃时,相应的蒸发压力分别为0.44MPa、0.24MPa、0.13MPa和0.11MPa。(8)制冷系统所有设备连接管路密封性能良好,无泄氨现象。管路上过滤器不发冷、不结露霜;节流阀进液端无白霜,但阀体下半部及出液端有薄薄一层松软的白霜。(9)各风机及电机运转平稳,冷却水循环系统水泵运转正常,水循环管路及水池无严重漏水处。(10)压力控制器、压差控制器和温度控制器等安全装置技术状态良好,调整适当,在所要求的压力(温度)数值范围内能起自动控制的保护作用。各氨压力表指示正确,指针稳定。(11)对制冷系统使用的安全阀、氨压力表、温度计、保护开关等应按规定定期校验。其中安全阀、氨压力表每年至少送法定部门校验一次(经检验合格后加铅封),确保灵敏可靠,准确无误.氨制冷与氟制冷的比较
氨和氟(针对R22)都是中温制冷剂,在常温下的冷凝压力和单位容积制冷量相差不大,但为提高制冷量,制冷剂在节流以前一般均需要过冷,实验表明,当冷凝温度tk=30℃, 蒸发温度to=-15℃时,每过冷1℃制冷系数R22增加0.85%,而R717为0.46%.氨对人体有毒,氨蒸气无色,具有强烈的刺激性臭味。一旦泄漏将污染空气、食品,并刺激人的眼睛、呼吸器官。氨液接触皮肤会引起“冻伤”。如果空气中氨的容积浓度达到0.5~0.6%时,人在其中停留半个小时即可中毒,浓度达到11~14%时即可点燃,当浓度达到16~25%会引起爆炸(系统中氨所分离的游离氢积累到一定的程度,遇空气引起强烈爆炸),江浙和福建等地曾多次发生氨压缩机或制冷系统爆炸事故,导致设备毁坏和人员伤亡的惨重损失。而且,我国已明确规定在人口稠密的场合,不能使用易燃、易爆的有毒制冷剂。
氨在润滑油中的溶解度很小,因此氨制冷剂管道及换热器的表面会积有油膜,影响传热效果。氨液的比重比润滑油小,在贮液器和蒸发器中,油会沉积在下部,需要定期放出。
因氨压力在0公斤时,蒸发压力为-33.4℃,为避免制冷系统在负压下工作,目前氨主要用于蒸发温度在-34.4℃以上的大型或中型制冷系统中。
因此,从安全、方便、卫生等方面考虑,特别是对空调、贮藏、-34℃以下制冷系统氨机不理想。氟里昂是一种常用的高、中、低温制冷剂。它无色,无味,不燃烧,不爆炸,化学性能稳定。基本无毒(我国国家标准GB7778-87综合考虑制冷剂的燃烧性、爆炸性、对人体的直接侵害三个方面的因素,对制冷剂进行安全分类,R22被列为第一安全类,而R717被列为第二安全类),又可适用于高温、中温、和低温制冷机,以适应不同制冷温度的要求,能制取的最低蒸发温度为-120℃
氟里昂能不同程度的溶解润滑油,不易在系统中形成油膜,对传热影响很小。同时,氟里昂制冷机组在设计时还考虑到了工质的替代问题,即在使用新工质时,无须对系统进行改动。(二)制冷系统
氨制冷压缩机本身的特点,蒸发温度低于-28℃时要采用双级压缩,且氨机需提供泵供液系统及复杂的回油机构,致使系统庞大、辅机多、管路复杂,阀门多,施工安装程序复杂,施工周期长。同时会带来故障隐患的增加(江浙和两广等地,氨系统曾发生多起蒸发管道和加氨管道、阀门破裂、脱开等引起跑氨事故,氨阀阀芯脱落,陷入阀体内卡死的事故更是频繁发生)。由于氨具有较大的毒性,机房向外开启的门不允许同向生产性厂房, 氨制冷系统的设备间不宜布置在其它厂房的共同建筑之内。而且氨机运行时噪音大,振动较大,产生的动载荷大,对库体的影响不可忽略。因此必须单独设置机房。且氨系统中阀门均为开启式阀门,制冷剂的微量泄漏是无法避免的。
氟里昂的特性决定了氟系统管路较氨系统简单的多。氟里昂机组的配置已经非常完备,只需简单的接管即能投入运行。且氟机组体积小,占地少,不需单独设机房,大大节省了空间,机组噪音低,所有阀件为全封闭阀件,无工质泄漏等问题。
(三)控制系统
氨系统无法完全实现自动控制。其开、停机及供液调节等工作必须由人工操作完成,需设专业人员对氨机进行24小时管理,且保护装置不完备。
氟系统可实现完全自动控制,无需专人看管。保护装置完备,机组配有电压保护、温度保护、电流保护、压力保护等完备的保护措施,并可实现计算机控制,能量调节范围广。
(四)经济性
☆设备投资比较:对于相同的制冷量、相同的温度范围,不同的制冷机初期投资是不同的。大型工程从设备投资来看,氨制冷系统的整体设备投资比氟里昂低。
氨系统包括的设备较多,主要有压缩机、冷风机、冷凝器、油分离器、高低压贮液桶、中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶、紧急泄氨器、放空气器、集油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀等。氨对钢铁不起腐蚀作用,但当含有水分时,腐蚀锌、铜、青铜及其铜合金,只有磷青铜不被腐蚀。一般氨系统管路不用铜和铜合金材料而采用无缝钢管,只有连杆衬套、密封环等零件才允许使用高锡磷青铜,无缝钢管比铜管造价要低,但其传热性能要比铜管差。
氟包括的主要设备有压缩机、冷风机、冷凝器、油分离器、气液分离器、集油器、贮液器及相应的阀件等,一般氟系统采用铜管,而且氟系统旁通管少,管路用量要比氨系统的少。总之,从大型项目设备投资来看,氨系统要比氟系统低。
(五)安装施工投资比较:由于氨系统结构复杂,安装施工工程量比较大,因而,工程的安装施工投资也是不可忽略的,显然,氨系统的安装施工投资要比氟系统的大。
氨系统设备较多,管路及旁通阀连接较复杂,因此,安装施工必须有专业人员现场指导,所需人力物力较多,相应的安装施工费用也多。
氟设备比较简单,系统管路、旁通阀件及辅助制冷设备较少,因此安装施工方便。☆安装调试比较
氨系统阀件较多,安装调试较困难,安装调试人员必须对于氨系统相当熟悉,调试中对各阀件进行认真调节,直到系统运行稳定为止。氟系统的安装调试比起氨系统要简单的多,只要对于氟系统比较了解,有一定现场经验的施工人员即可进行系统的调试。
(六)运行费用比较:
1、对于制冷量大,全年运行时间长的制冷装置,显然运行管理费的高低极其重要,甚至比初期投资更加重要。因而,我们应该针对实际工程做出比较全面的考虑,从而选择合适的制冷机。
氨系统由于很难实现自动控制,因而,不能达到最佳运行工况调节,导致制冷效率低,能量损失较多。氟系统可以完全实现自动控制,包括最佳运行工况的调节、蒸发器供液量调节、冷间温度及蒸发温度的调节、自动融霜、冷凝压力自动调节、制冷机自动启停及能量调节、制冷辅助设备的自动控制等,这就使的氟机可以根据实际情况进行能量的调节和机组启停的自动化控制管理,这大大提高了制冷效率,同时也使运行费用降低。小的温差对降低库房储藏食品的干耗也是极为有利的。因为小的温差能使库房获得较大的相对湿度,能减缓库房内空气中热质交换程度,从而达到减少储藏食品的干耗。氨制冷系统由于难于实现自动控,库房温度波动幅度较大,容易引起食品干耗;而氟制冷可以实现制冷工况自动调节,库房温度稳定,从而达到减少或避免温差所带来的干耗现象。
当制冷系统负荷不稳定时,因氟系统制冷机组为多机头构成,机组会根据系统负荷自动开停部份压缩机和冷却水泵及冷凝风扇。因此当制冷系统负荷不稳定时,氟系统比氨系统节省电力。在设备运行过程中,随着外界外界负荷大幅度的变化,虽然螺杆式压缩机可以采用滑阀来调节其输气量,调节中气体的压缩功随着输气量的减少而成正比地减少,但作为整台压缩机来说,运转中的机械损耗几乎仍然不变。因此在同一系统中采用多台螺杆式压缩机并联来代替单台机运行,在调节工况时,可以节省功率,特别是在较大输气量的系统中尤为有利,比如在四台主机的并联机组中,当制冷量调节至75%时,主机可以停开一台,这时四台主机组成的并联机组比单台机组节能42%.多台主机并联运行机组不但对工况调节带来好处,同时也带来其它一系列的优点:其一是可以用较少的机型来满足不同输气量的需要,便于制造厂生产,降低成本;其二是使用时可以逐台启动主机,对电网冲击小;其三是运转效率可以提高,当其中某一台主机出现故障时,可以单独维修而系统仍可以维持运转,不影响生产。七)系统无效制冷消耗比较:氨系统设置在常温环境的低温设备较多,主要有中间冷却器、再冷却器、氨液分离器、低压循环桶、集油器、氨泵及相应的阀件和旁通阀、供液、回汽管路;氟系统设置在常温环境的只有回汽管路、分液器,且氟系统为完全蒸发,氨系统为不完全蒸发,同样大小的系统,氨系统管路比氟系统管路通径大4~5倍,分液器容积氨系统比氟系统大50倍以上。
同时由于氨的毒性特性,一旦泄漏时,会危及人身安全或使食品受损,所以氨制冷系统不能采用直接冷却方式,只能采用间接冷却方式,间接冷却方式是冷间的空气不直接与制冷剂进行热交换,而是与冷却设备中的载冷剂进行热交换,然后,带有一定热量的载冷剂再与制冷剂进行热交换的冷却方式。间接冷却系统常用的冷媒是盐水、水。间接冷却方式的装置较多,费用高;且盐水对金属有腐蚀作用。由于存在二次传热温差,即制冷剂冷却载冷剂,载冷剂再冷却库房内的空气或货物,热交换效率较低,能量损失大。使经济性下降,因此只有在特定情况下,不宜直接使用制冷剂的地方(如盐水制冰、空调系统中)使用。
直接冷却方式是指冷却设备在库房内,制冷剂在冷却设备中直接吸收库内热量而蒸发,从而使库温下降的冷却方式。直接冷却方式的特点是:!制冷剂在蒸发器内直接蒸发吸热,发生相态变化,传热温差只有一次,能量损耗小;"与间接冷却方式比较,系统简单,操作管理方便,投资及运行费用都较低。
☆系统操作维护管理费用比较:不同的制冷机,它们的操作调节和日常维护的方便性也各不相同。显然,应该尽可能选择操作维护方便的制冷装置,以减少操作维护管理的人员和工作量。
氨系统的很多操作管理都必须靠人工实现,因而,现场必须有专业操作人员进行24小时值班,这使得现场的操作维护管理人员和工作量增加,相应的操作维护管理费用也增加。
氟机由于可以实现完全自动化控制,因而,使得现场的操作维护管理人员和工作量减少,可以实现24小时无需专人监控,而机组能够安全可靠的运行。同时随着自动控制程度的提高,控制精度提高,制冷的产品质量提高,产品成本将得到控制并降低。
在制冷装置的设计中,控制方式的选择是一个重要课题。从节能的角度,自动控制的水平越高,制冷装置节能降耗的水平越高。在《冷库冷藏冷冻新技术新工艺实用手册》一书中,国内有关专家在经过实际测试得出结论,与手工操作相比,自动控制的最大节电效果达44%。同时,随着自动控制程度的提高,控制精度提高,制冷的产品质量提高,产品成本降低。另一方面,自动控制可以明显防止事故发生,保障操作人员人身安全。自动控制使操作调节的劳动强度和工作量大大减少,可以减少操作人员,因此有条件时可以选用较高程度的自动控制方式。
(八)维修费用比较:对于大型工程,设备的维修费用也是不可忽略的一部分。
氨系统阀件及辅助设备较多,易漏点也就增多,这就无疑增加了系统的维修管理费用。氨系统设备的检修周期为一年(更换易损零部件),大修周期一般为三年(对整个设备进行维修)。设备的检修和维修的工作量和时间较长。这样长的维修期,一方面会增加支出,另一方面也可能影响正常的生产。
氟系统压缩机的使用寿命一般为10-15年,无易损件,在使用期间,除日常的维护保养,不需要进行大的维修,这样就节省了大量的维修费和管理费。
(九)运行的可靠性比较:根据制冷对象的不同,对制冷过程的可靠性要求也不同。对于制冷降温过程不允许中断的重要场合,显然应选择可靠性高的制冷机,防止由于维修等原因造成重大经济损失。氨系统辅助设备较多,管路比较复杂,因而,易损件也多,一旦某个部件出现故障,将会影响整个氨系统的制冷效果,严重时甚至会导致整个制冷系统的瘫痪。
氟系统比起氨系统要简单的多,易损件也少,因而,氟机并联机组运行可靠,即使某个部件或一台压缩机出现故障,也不会影响到整个制冷系统,其维修期较短。
(十)配属项目投资比较:
配电要求:氨压缩机单机装机功率大,启动电流大,配电要求高;氟压缩机单机装机功率小,启动电流小,配电要求低。制冷机房配置:因氨为剧毒、易燃、易爆工质,氨机房防震等级为10级;氟机房标准无要求,室内室外均可。因氨系统附属设备大且多,设备占地面积比氟机大5~10倍。
从很多实际工程来比较,大型工程从设备投资来看,氨制冷系统的整体设备投资比氟里昂略低。但从附属设施投资及长期使用及维修、管理费用来看,氨制冷系统的投资并不低于氟里昂制冷系统的投资。而中小型工程的投资氨系统则明显高于氟里昂系统
塞式是一种传统的气体压缩方式。利用曲轴连杆机构,把原动机轴的旋转运动转化为活塞在气缸中往复运动来提高冷媒压力。螺杆式压缩机是一种回转式的容积气体压缩机。利用螺杆回转压缩提高冷媒压力。
活塞式压缩机使用范围较小,一般适用于中小规模的建筑,而且往复式的气体压缩只能通过调整气缸的工作个数进行上、卸载控制,使得在容量控制方面只能做到级别调节(如100%-76%-33%-0%的三级调节)。而且活塞式压缩机容易发生液击而损坏。螺杆式压缩机通常适用于中大规模的建筑,而且通过滑阀调节能进行无级能量控制。大金的单螺杆压缩机可以在12%~100%的宽泛的范围内进行无级容量调节。
活塞往复式的运动由于有吸气、压缩、排气等不同过程,故运动中有相当大的噪音和振动。而单螺杆压缩机内螺杆和门转子处于匀速旋转状态,圆周运动平稳圆滑,几乎没有摩擦,故噪音很低。而在低负荷的情况下机组运行平稳,振动小。活塞式压缩机,金属与金属间的往复运动需要大量油进行润滑和冷却。油泵、油箱和油冷却器等部件使得整个系统变得复杂。而单螺杆压缩机使用了大金独立研制的高性能工程塑料门转子,其良好的气密性和自身润滑性,无需油冷却器和油泵,少量的喷油就能使机器长期稳定的运行。降低了因辅件损坏而造成机组故障的可能性。