蒸發(fā)式冷凝器的節(jié)能降耗講解

1、蒸發(fā)式冷凝器的節(jié)能運用史金安（郴州華湘化工有限責(zé)任公司動力廠 ）摘要：對制冷系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)改造，把冷凍站的立式冷凝器改為蒸發(fā)式冷凝器，制冷系統(tǒng)運行工況改善，降低冷凝壓力，提高制冷效率，降低電耗。關(guān)鍵詞：蒸發(fā)式冷凝器 制冷 節(jié)能降耗 冷凝壓力The evaporative condenser's energy conservation utilizesShi jinan (Chenzhou China Hunan chemical industry limited liability company power plant)Abstract: Carries on the energy

2、conservation to the refrigeration system to suppose the transformation, stands the vertical condenser the freezing to change the evaporative condenser, the refrigeration systems operation operating mode improvement, reduces the condensing pressure, raises the refrigeration efficiency, reduces the el

3、ectricity to consume. key word: The evaporative condenser， refrigeration ，energy conservation falls consumes， condensing pressure0、引 言 “十一五”規(guī)劃提出了節(jié)能降耗和污染減排目標(biāo)，并作為約束性指標(biāo)。堅定不移地實現(xiàn)這兩個約束性目標(biāo)，對于推動經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變、加強節(jié)能環(huán)保工作具有十分重要的意義。充分認識節(jié)能工作的重要意義，進一步做好節(jié)能降耗工作。制冷行業(yè)的能耗問題也越來越受到重視，對制冷系統(tǒng)進行節(jié)能設(shè)計與節(jié)能改造并制定了一系列的能效標(biāo)準，對節(jié)約能源是十分重要的。根據(jù)

4、公司工作會精神，做好節(jié)能降耗工作。按照公司的節(jié)能降耗指標(biāo)，對冷凍站制冷系統(tǒng)做節(jié)能改造。1、 制冷系統(tǒng)改造前的情況冷凍站是我分廠供冷凍水的關(guān)鍵崗位，直接關(guān)系到公司的安全和生產(chǎn)。總制冷量1.3萬kW，為公司PVC糊樹脂生產(chǎn)提供5冷凍水。為了確保冷凍水的正常供給，工藝指標(biāo)合格，必須優(yōu)化制冷系統(tǒng)，提高系統(tǒng)運行效率。以前用的冷凝器是建廠初期的設(shè)備，長期滿負荷運行，腐蝕老化，換熱管結(jié)垢，換熱效果差。特別是夏季高溫天氣冷凝溫度、壓力升高，導(dǎo)致制冷量下降。還使氨制冷系統(tǒng)處于高壓危險狀態(tài)。為此，必須對制冷系統(tǒng)冷凝器做節(jié)能改造，提高制冷效率。通過把冷凍站的立式冷凝器改為蒸發(fā)式冷凝器，使制冷系統(tǒng)運行工況大大改善，降

5、低冷凝壓力，提高制冷效率，達到節(jié)能降耗的目的。2、 蒸發(fā)式冷凝器的工作原理蒸發(fā)式冷凝器是一種高效節(jié)能的換熱設(shè)備。由于傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和安裝方便等優(yōu)點，目前已經(jīng)在制冷系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)調(diào)查美國和加拿大62 個公用冷庫制冷裝置中，蒸發(fā)式冷凝器的應(yīng)用約占81%?！?】上世紀8O年代起，我國的化工行業(yè)和食品冷庫工程也開始采用蒸發(fā)式冷凝器代替水冷式冷凝器，二十多年來的應(yīng)用實踐證明它有明顯的節(jié)能效果。蒸發(fā)式冷凝器的優(yōu)點：可使介質(zhì)冷卻至環(huán)境濕球溫度5： 占地面積節(jié)省1倍以上；操作費用節(jié)省355；投資費用節(jié)省15：傳熱效率提高40以上：適用于溫度<170 ，壓力<20 MPa”的場合：

6、節(jié)水、節(jié)電效果顯著：特別適合于目前全球氣溫變暖、水源緊張的情況；適用于石油化工、食品冷藏、醫(yī)藥衛(wèi)生、化工化肥生產(chǎn)、煤炭開采、水利建設(shè)等眾多領(lǐng)域?！?】蒸發(fā)式冷凝器是以水和空氣共同作為冷卻介質(zhì)，主要是利用部分水蒸發(fā)時吸收制冷劑氣體的熱量實現(xiàn)制冷劑的冷凝。主要由冷凝管組、淋水裝置、擋水柵、集水盤、循環(huán)水泵及風(fēng)機等組成。其工作原理是：制冷系統(tǒng)中壓縮機排出的制冷劑高壓過熱氣體經(jīng)過蒸發(fā)式冷凝器中冷凝排管，使高壓高溫氣態(tài)的制冷劑與排管外的噴淋水和空氣進行熱交換。相當(dāng)于把殼管式冷凝器和水冷卻塔系統(tǒng)，水泵綜合為一體。能耗低，安裝簡便，阻垢性能好。 2-1 蒸發(fā)式冷凝器原理示意圖3、 蒸發(fā)式冷凝器選型的方法目前

7、蒸發(fā)式冷凝器選型方法主要有兩個：一是依據(jù)冷凝器的熱負荷進行選擇；二是依據(jù)制冷系統(tǒng)的制冷量進行選擇。目前常用的方法主要是依據(jù)冷凝器熱負荷選型，其步驟為：a) 確定系統(tǒng)所需的總排熱量，總排熱量為壓縮機制冷量與電機耗功之和；b) 確定設(shè)計條件、冷凝溫度和濕球溫度；c) 根據(jù)排熱系數(shù)圖表（由冷凝溫度和濕球溫度確定）查出負荷修正系數(shù)；d) 系統(tǒng)的總排熱量乘以排熱系數(shù)，確定修正后的排熱負荷，選擇合適的型號；本選型方法只適用于活塞式或螺桿式制冷壓縮機組成的制冷系統(tǒng)。如果螺桿式制冷壓縮機的油冷卻器的冷卻水是獨立的，則上面的總排熱量應(yīng)減去油冷卻器的熱量，然后再選型。4、 蒸發(fā)式冷凝器節(jié)能分析一般情況下，立式水冷

8、式冷凝器的進出口水溫差為23，臥式水冷式為46。理論上，在水冷式冷凝器中，1kg 的冷卻水能帶走8.3725.12kJ 的熱量，而1 kg 水在35的常壓下汽化潛熱為2418kJ/kg。因此，蒸發(fā)式冷凝器所需的理論耗水量只為水冷式冷凝器的0.31。同時它省去了冷卻水在冷凝器中顯熱傳遞階段，使冷凝溫度有可能更接近空氣的濕球溫度，其冷凝溫度可比冷卻塔水冷式冷凝器系統(tǒng)低35，比風(fēng)冷式冷凝器低811，這大大降低了壓縮機功耗?！?】蒸發(fā)式冷凝器制冷系統(tǒng)與風(fēng)冷式冷凝器制冷系統(tǒng)相比，壓縮機的動力消耗可節(jié)約30%以上；與冷卻塔-水冷式冷凝器制冷系統(tǒng)相比壓縮機的動力消耗可節(jié)約10%以上 ?！?】同時，由于循環(huán)水

9、量的減少，水泵的動力消耗也明顯降低。蒸發(fā)式冷凝器的風(fēng)機動力消耗，與水冷式的冷卻塔相近。由于降低了水泵的揚程與流量，泵的動力消耗約為冷卻塔和管殼式冷凝器相結(jié)合的系統(tǒng)的四分之一。文獻5指出，蒸發(fā)式冷凝器相對于立式水冷式冷凝器可節(jié)電80以上，相對于臥式水冷式冷凝器可節(jié)電10左右。因此，蒸發(fā)式冷凝器受到國內(nèi)外工業(yè)制冷用戶的普遍青睞。為了節(jié)能降耗，降低冷凝壓力，提高制冷效率, 我廠把冷凍站6臺立式冷凝器改用3臺蒸發(fā)式冷凝器。冷凝壓力下降了近0.4 MPa，提高了制冷效率。4.1制冷系統(tǒng)性能曲線圖以一臺LG25螺桿冷凍機組系統(tǒng)為列，冷凝溫度35，蒸發(fā)溫度0；圖4-1 LG25螺桿冷凍機組系統(tǒng)性能曲線圖如上

10、圖所示：當(dāng)冷凝壓力P1 =1.07 Mpa,冷凝溫度TK1 =30時,制冷量Q1 =2850kW，當(dāng)冷凝壓力P2=1.46 Mpa,冷凝溫度TK2 =40時,制冷量Q2 =2600kW，可以得出：降低冷凝壓力，制冷量明顯提高。冷凝壓力的高低對系統(tǒng)運行的效率影響很大。通常來講，冷凝壓力過高，會使得壓縮機排氣溫度上升，壓縮比增大，制冷量減少，功耗增加，甚至有可能引發(fā)安全事故；所以適當(dāng)降低冷凝壓力可以提高制冷效率。圖 4-2改造前制冷工藝系統(tǒng)示意圖圖 4-2改造后制冷工藝系統(tǒng)示意圖4.2 改造運行效果改造前后06、07年12月08年5月制冷系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，月份最高冷卻水溫最高冷凝溫度最高

11、系統(tǒng)壓力改造前改造后改造前改造后改造前改造后12月282134311.2 MPa1.1MPa1月292036281.30 MPa1.0 MPa3月322238341.37 MPa1.2 MPa4月322339341.42 MPa1.2 MPa5月322440351.45 MPa1.25 MPa改造前后的能耗比較表改造前改造后設(shè)備6臺立式殼管式冷凝器，循環(huán)水冷卻塔系統(tǒng)2組水泵，2組風(fēng)機3臺蒸發(fā)式冷凝器(只開兩臺)能耗電費2組132kW、90kW水泵，3OkW風(fēng)機，年耗電費149.68萬元按開兩臺計算，2臺7.5kW水泵，8臺4.5kW風(fēng)機，年耗電費13.2萬元改造后制冷系統(tǒng)運行工況大大改善，降低

12、冷凝壓力，提高制冷效率，降低能耗,年節(jié)約電費130多萬元。5、運行管理5.1 應(yīng)盡量降低冷凝溫度制冷機運行與管理中，應(yīng)盡量降低冷凝溫度。蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度越高，制冷機的單位耗功越大，單位制冷量越小。在制冷機實際操作和管理中，可采用以下方法降低冷凝溫度：對于蒸發(fā)式冷凝器，可增加冷卻水量或增加冷卻風(fēng)量。冷凝器應(yīng)定期清潔除垢，經(jīng)常放空氣、放油。因為不凝性氣體會占據(jù)一定的空間，減少冷凝器換熱面積，影響傳熱。水垢和油的導(dǎo)熱系數(shù)都較小，在傳熱表面形成熱阻，會使冷凝溫度升高。降低冷卻水溫度可以提高蒸發(fā)式冷凝器換熱系數(shù)，資料表明：在相同的 操作條件下循環(huán)冷卻水溫度降低1.12.0，蒸發(fā)式冷凝器傳熱系數(shù)分別

13、提高了7.2%16.9%。6所以運行中盡量降低冷卻水溫度，也可以提高制冷效率。5.2 腐蝕和結(jié)垢處理蒸發(fā)式冷凝器是靠水的蒸發(fā)吸熱，然而水中的礦物質(zhì)會逐漸吸附在換熱器表面形成水垢，而水垢的導(dǎo)熱系數(shù)僅為1.7 W/ (.)。據(jù)實驗數(shù)據(jù)，當(dāng)結(jié)垢厚度為05時，冷凝壓力會增加 O.15 MPa，增加耗電19，結(jié)垢厚度為 1，冷凝壓力上升022 MPa，增加耗電39%。6空氣中的雜質(zhì)經(jīng)常進入循環(huán)水，使危害更加嚴重，如果這些雜質(zhì)和污物不能有效控制，會引起結(jié)垢、腐蝕和泥漿積聚，從而降低傳熱效率，增加運行成本。因此，蒸發(fā)式冷凝器的用水應(yīng)軟化處理，還應(yīng)定期沖洗PVC填料，進行除垢。冷卻水PH值在6.58.0范圍內(nèi)

14、，冷卻水盤每一月?lián)Q水清洗一次。防止設(shè)備“白銹”，白銹就是積聚在鍍鋅鋼表面上的白色、蠟狀和破壞鋅層的腐蝕物?？梢酝ㄟ^從系統(tǒng)中定期放出一部分循環(huán)水來控制濃縮周期，排出的污水可以通過用新鮮水重新補足，從而控制雜質(zhì)的積聚，排污可根據(jù)水質(zhì)情況來確定。6 結(jié)語蒸發(fā)式冷凝器具有系統(tǒng)運行費用低、節(jié)省初投資、節(jié)約場地等優(yōu)點，制冷系統(tǒng)改用蒸發(fā)式冷凝器后，優(yōu)化了制冷冷系統(tǒng)，降低了冷凝壓力，提高了制冷系統(tǒng)的安全性和制冷效率。確保了公司生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定運行，為公司節(jié)能降耗做出了貢獻。蒸發(fā)式冷凝器要按要求定期維護清洗，提高設(shè)備的換熱效率和延長使用壽命，這樣讓才能更好的達到節(jié)能的效果。參考文獻1 邱嘉昌、劉龍昌。蒸發(fā)式冷凝器的應(yīng)用與管系設(shè)計研究J。冷技術(shù)，2003，28-33。2 秦叔經(jīng)，葉文邦化工設(shè)備設(shè)計全書(換熱器)M化學(xué)工業(yè)出版社，8-10。3 張建一、秘文濤。制冷用蒸發(fā)式冷凝器的選型與節(jié)能，2008。4 莊友明蒸發(fā)式冷凝器和水冷式冷凝器的能耗比較及經(jīng)濟性分析J制冷，2001