西部化工廠公用工程優化設計

李 強，王 霞

（1.江蘇揚農化工集團西部項目辦，江蘇 揚州225009；2.江蘇揚農錦湖化工有限公司，江蘇 揚州225009）

1 公用工程系統組成

2009 年，江蘇揚農化工集團在寧夏中衛投資建設新廠區， 新廠區一期占地1 000 畝主要發展精細化工系列產品，冷凍站位于新廠區中心。新廠區位于沙漠邊緣，晝夜溫差大，冬季溫差最高達20 ℃，凍土厚度達1 m 多深，風沙周期長且風力大，瞬間最高達8 級以上。

新廠區公用工程主要由冷凍站、 空分站、 空壓站、循環系統水站等構成。公用工程規模為-10 ℃鹽水（普冷）920.92 萬kJ/h、-20 ℃鹽水（深冷）41.86 萬kJ/h，0.2 MPa 99.6%氧氣550 m3/h、0.6 MPa99.9%氮氣800 m3/h、0.8 MPa 壓力露點-39 ℃壓縮空氣800 m3/h（13 m3/min）、30 ℃循環水2 000 m3/h、系統水300 m3/h。

2 工藝系統設計

2.1 冷凍站設計

制冷機壓縮機主要有活塞式、螺桿式。與傳統的活塞式壓縮機相比，螺桿機組優勢明顯。

因而，決定選用制冷工質為液氨的開式雙螺桿壓縮機組，普冷機組選JZ2LG25Z-B 型3臺，深冷機組選JJZ2LG16Z-B 型帶經濟器2 臺。根據當地水資源緊張及氣溫低、風沙大等氣候特點，壓縮機油冷選制冷工質熱虹吸方式冷卻。 冷凝器選用能耗低、投資省、操作彈性大、檢修方便、集冷卻塔、冷凝器、循環水于綜合體的蒸發式冷凝器3 臺，此型式蒸發器能夠充分利用當地的氣候特點，氣溫低時停止水循環，室外溫度更低時，可以停開頂部的風機。以達到降耗節水的效果。 蒸發器選面積360 m2的干式蒸發器5 臺，此蒸發器具有結構緊湊、效率高、制冷工質儲量少等優點，其中深冷1 臺，普冷4 臺。

2.2 空分空壓站設計

根據當地風、電資源豐富、水資源緊缺等特點，空分空壓用壓縮機選用風冷型。 空分與空壓用壓縮機及空氣處理并在一起，簡化流程、節省投資、便于操作與統一管理，空壓機選用1 臺0.86 MPa（G）4 500 m3/h 的無油離心式空氣壓縮機。 因部分壓縮空氣為各裝置提供儀表風， 考慮裝置的安全可靠，同時備一臺20 m3/min 雙螺桿無油空壓機， 在空分裝置停車時啟動此備用壓縮機提供儀表風。空分冷箱選用內增壓型，省去氧氣、氮氣壓縮機簡化操作過程，此空分裝置在生產氧氣、氮氣同時，副產少量液氧、液氮，輸送到液氧液氮儲槽供空分停車時使用，保證其他生產裝置安全可靠運行[2]。 空分空壓站流程見圖1。

圖1 空分空壓站流程

2.3 循環系統水設計

針對西北地區冰凍期較長， 水池易凍裂漏水等危害，在設計時充分考慮水池防凍，水池及泵房下沉地下， 僅高出地面0.5 m 并在上面覆蓋1 m 厚凍土層。 另外，根據西北地區風沙大特點，涼水塔在普通形式的基礎上進行改進，涼水塔的框架全部為混凝土結構，并在外墻增加保溫措施；在涼水塔框架內部周圍增加一圈熱水管道用來化冰；為保持循環水的清潔，在涼水塔的迎風面增加一道百葉窗型式的收沙墻，阻止沙塵進入水池，收沙墻及涼水塔結構見圖2。根據供水范圍及廠房高度，循環水泵揚程選用60 m。

圖1 熱虹吸系統進液與回氣、擾液管道簡圖

圖2 吸沙墻及涼水塔結構

3 設備布置與配管

新廠區為一次規劃分步實施， 但公用工程考慮投資效益與以后擴建方便， 超前完成設備基礎澆筑而設備分期安裝，在總管預留相應的接管口，對室外放置空氣過濾器、 蒸發式冷凝器等的進風側加裝絲網防止大風將物體吹， 并根據玫瑰風向圖將設備進風側背向風的一面。

本裝置螺桿機油冷選用熱虹吸重力供液， 油冷供液管道長一百多米，回氣管道因受廠房影響有Π型彎存在，其中的積液不符合重力供液的技術要求，易產生積液使油冷產生的氣體無法及時排出而使油冷卻器溫度升高發生設備跳停事故[3]。 為了解決這一問題，在滿足回氣管路壓力降情況下，在Π 型彎前管道的最底部，引1 根積液排盡管道至氨儲槽，定期排液，防止液袋產生。圖3 為熱虹吸系統進液與回氣、排液管道簡圖。

4 調試、運行總結

該公用工程至今已安全可靠運行兩年多， 經歷了2011 年整個冬季的嚴峻考驗，裝置沒有發生一起因溫度低、風沙大等引起的停車事故。循環水水質完全符合要求，從而減少循環水置換次數及補水量。根據裝置運行情況有計劃地停開涼水塔、 蒸發式冷凝器等風機，減少水耗、電耗。 制定油冷回氣積液管道排液規程，定期排液，螺桿制冷壓縮機油溫維持在正常范圍之內。 由于設置足夠大液氧、液氮儲槽，在空分非正常停車時，液氧、液氮通過氣化器仍能夠正常供氣，既不影響其他裝置，也給自身設備留出足夠時間來處理故障。

［1］商業部設計院編．冷庫制冷設計手冊．北京：農業出版社，1991：92－513．

［2］毛紹融，朱朔元，周智勇．現代空分設備技術與操作原理．杭州：杭州出版社，2005．

［3］李軍．熱虹吸油冷卻系統：系統安裝篇．制冷與空調，2009，12（6）：13－17．