一種石化行業(yè)專用冷水機組的設(shè)計

吳杰生，黃培炫，林標(biāo)新

（廣東吉榮空調(diào)有限公司，廣東揭陽 522000）

一種石化行業(yè)專用冷水機組的設(shè)計

吳杰生，黃培炫，林標(biāo)新

（廣東吉榮空調(diào)有限公司，廣東揭陽 522000）

以一種節(jié)能防腐防爆石化行業(yè)專用冷水機組的設(shè)計過程為例，介紹了機組在系統(tǒng)設(shè)計方面、防腐方面、防爆方面以及控制方面的特點和設(shè)計選型的相關(guān)情況。

節(jié)能；防腐；防爆；石化行業(yè)；專用冷水機組

0 引言

近年來，隨著我國對能源需求的不斷攀升，節(jié)能環(huán)保日益突顯，作為我國支柱產(chǎn)業(yè)的石油、化工等行業(yè)，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低成本，其生產(chǎn)裝置的技術(shù)改造及升級、新產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)必將對生產(chǎn)環(huán)境及生產(chǎn)工藝提出更高要求，尤其是節(jié)能防腐防爆方面，以保證生產(chǎn)過程的高效、安全和可靠。冷水機組為石化行業(yè)生產(chǎn)過程提供低溫冷源，也需要進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代，以滿足新的要求。筆者以一種節(jié)能防腐防爆型的石化行業(yè)專用冷水機組LS200ZNB的設(shè)計過程為例子，介紹該類機組的設(shè)計重點和設(shè)備特點。

1 設(shè)計原則

1.1 節(jié)能環(huán)保方面

針對石化行業(yè)使用的冷水機組數(shù)量多、制冷量大和耗能大的特點，機組需在節(jié)能和環(huán)保方面具有更大的優(yōu)勢。

1.2 防腐防爆安全方面

由于石化行業(yè)的設(shè)備在使用環(huán)境和安全方面的特殊要求，機組需具備防腐和防爆功能。相對于常規(guī)的冷水機組，由于有特殊的防腐要求，所以機組必須采用先進(jìn)的防腐技術(shù)，對機組外殼表面進(jìn)行防腐處理，使機組能在工業(yè)或沿海等腐蝕性環(huán)境中正常工作，延長使用壽命，降低維護(hù)成本。另外相對于常規(guī)的冷水機組，由于有特殊的防爆要求，機組選用的配套件和電氣等必須進(jìn)行特殊的防爆工藝處理，使機組整機達(dá)到防爆等級ExdibmbⅡBT4的要求，并獲得相關(guān)權(quán)威國家機構(gòu)認(rèn)證。

2 設(shè)計思路

根據(jù)機組設(shè)計選型原則，針對石化行業(yè)對機組的特殊要求，考慮從以下幾個方面對機組的系統(tǒng)設(shè)計和配件選型方面進(jìn)行介紹。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計方面

空調(diào)機組系統(tǒng)部件的優(yōu)化匹配一直是空調(diào)制造廠商孜孜以求的目標(biāo)。螺旋折流板殼管式換熱器已經(jīng)在石油化工領(lǐng)域被證明具有較高的單位壓降換熱性能，在中央空調(diào)冷水機組殼管式蒸發(fā)器中也有一定的應(yīng)用前景。螺旋折流板結(jié)構(gòu)是針對弓型折流板殼側(cè)流動缺陷而提出的新結(jié)構(gòu)形式，具有傳熱效率高，流動阻力小等特點。

圖1 螺旋折流板殼管式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖

本實例機組系統(tǒng)方面進(jìn)行全新設(shè)計，制冷劑采用環(huán)保工質(zhì)R134a，對大氣臭氧層無破壞作用。如圖1所示，蒸發(fā)器采用吉榮公司自主知識產(chǎn)權(quán)科研專利技術(shù)“高效螺旋折流板殼管式干式蒸發(fā)器”［1］，著眼于提高殼管式干式蒸發(fā)器的傳熱性能，從管外傳熱（采用螺旋折流板形式減少水側(cè)換熱死區(qū)）和管內(nèi)傳熱（采用特殊高效內(nèi)螺紋管）兩方面進(jìn)行強化，提高蒸發(fā)器的總體換熱效果。冷凝器采用集中過冷技術(shù)設(shè)計，將冷凝后的液態(tài)制冷劑集中通過過冷腔，使液態(tài)制冷劑的過冷度更大和溫度更均勻。機組系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化匹配，使其達(dá)到最佳效果，以提高水冷冷水機組的性能，從而提高機組整體的運行效率。

2.2 防腐設(shè)計方面

由于石油、化工、煉油、冶金等石化行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，對使用的設(shè)備有較高的防腐要求。本實例引進(jìn)國際先進(jìn)的防腐技術(shù)“全新的有機復(fù)合涂膜配套體系”對機組外殼表面進(jìn)行全面的防腐處理。“全新的有機復(fù)合涂膜配套體系”是一項極具創(chuàng)新的表面處理工藝，主要包括：表面去油漬、化學(xué)底層處理和噴涂最終保護(hù)層三種工藝流程。其涂層由底漆、中漆、面漆三層復(fù)合組成，使機組能在工業(yè)環(huán)境或沿海環(huán)境等腐蝕性環(huán)境中正常工作，延長使用壽命，降低用戶維護(hù)成本［2］。

2.3 防爆設(shè)計方面

由于機組設(shè)計的使用對象為石化行業(yè)，石化行業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境又有各種易燃、易爆氣體，所以機組的設(shè)計必須首先考慮其使用的安全性。

本實例設(shè)計時從各個方面充分考慮機組的防爆要求，所有用電部件都采用可靠的防爆措施。如壓縮機選用專用防爆型半封閉螺桿式壓縮機，該壓縮機防爆標(biāo)志為ExdmbibⅡBT4，具有高效、噪聲小、壽命長、多級能量調(diào)節(jié)和能效高等特點，特別適合在需要防爆的環(huán)境使用。電控箱選用通過防爆認(rèn)證的專用防爆電控箱，具有使用更安全更可靠等特點。

對于目前沒有專用防爆的部件及電氣接線，設(shè)計時采用特殊的防爆處理工藝，并編制專門的防爆工藝文件指導(dǎo)生產(chǎn)。如供液電磁閥，由于目前沒有專門用于制冷劑的防爆電磁閥，故在設(shè)計時采用將電磁閥線圈按照圖2所示進(jìn)行澆封處理，通過澆封處理后的電磁閥線圈能夠很好的滿足防爆要求。

2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計方面

控制系統(tǒng)采用西門子專用可編程序多功能PLC控制器，核心控制程序為自主開發(fā)的高智能專用控制程序。控制系統(tǒng)具有智能化程度高、觸摸屏全中文顯示、可顯示機組運行時的全部參數(shù)及各個控制元件的運行狀況、具備RS485標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，方便用戶實現(xiàn)機組的集中控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控、具備多系統(tǒng)均衡運行功能、采用三級密碼保護(hù)、故障自動檢測和顯示等特點。控制系統(tǒng)能夠根據(jù)機組的冷凍水進(jìn)出水溫度，自動控制機組運行，具有高智能化、高可靠性。

圖2 電磁閥線圈澆封示意圖

3 結(jié)束語

按照以上原則和思路設(shè)計的本實例LS200ZNB機組，是一種全新的環(huán)保型石化行業(yè)專用冷水機組，該機組具有節(jié)能、防腐和防爆功能，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、煉油、冶金等環(huán)境較為惡劣的場所。

圖3 LS200ZNB機組外形圖

本實例LS200ZNB機組經(jīng)“國家壓縮機制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”檢測，機組性能系數(shù)COP值為4.76W/W［3］，按GB19577-2004《冷水機組能效限定值及能源效率等級》［4］，達(dá)到國家2級以上節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能效果明顯。機組并經(jīng)“國家防爆電氣產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”檢測，產(chǎn)品符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，機組防爆等級達(dá)到Ex?dibmbⅡBT4，獲得國家防爆合格證書。

綜合本實例的設(shè)計選型過程和機組達(dá)到的結(jié)果分析，按照以上選型和設(shè)計的機組，能夠滿足石化行業(yè)對專用冷水機組在節(jié)能、防腐和防爆方面的特殊要求，適合在石化行業(yè)推廣使用。

［1］趙薰，高強，王秋旺，等.ZL 2008 2 0047461.4，高效螺旋折流板殼管式干式蒸發(fā)器［P］.

［2］吳杰生，陳鎮(zhèn)凱，黃培炫，等.ZL 2009 2 0265868.9，石化行業(yè)專用冷水機組［P］.

［3］GB/T 18430.1-2007.蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的冷水（熱泵）機組［S］.

［4］GB 19577-2004.冷水機組能效限定值及能源效率等級［S］.

Design of a Special Chiller Unit for Petrochemical Industry

WU Jie-sheng，HUANG Pei-xuan，LIN Biao-xin
（Guangdong Jirong Air-Conditioning Co.，Ltd.，Jieyang522000，China）

In this article，the author combine with an example of design process of a special water chiller unit for petrochemical industry with energy conservation and corrosion protection＆explosion-proof，introduce the characteristics of this kind of unit in refrigeration system design，corrosion protection，explosion-proof，electrical control design and components selection.

energy conservation；corrosion protection；explosion-proof；petrochemical industry；special chiller unit

TE65

B

1009－9492(2014)05－0100－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.025

吳杰生，男，1971年生，廣東揭陽人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：制冷設(shè)備系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。

(編輯：向 飛)

2013－11－16