氯气洗涤冷却系统优化运行要求

黄健，钱彤，朱生贵，郭振红，邢宝山，张翔，康治国

(焦作煤业(集团)有限责任公司，河南 焦作 454001)

烧碱装置的氯气洗涤冷却工艺是氯气处理的基础步骤，关系到后续氯气干燥系统的良好运行，影响到整个氯气处理系统的稳定，而氯气冷却工艺所使用的冷冻水是由螺杆式冷水机组独立供给，冷冻装置运行的好坏对氯气冷却工艺系统的高效运行以及后期氯气液化效率的高低有着至关重要的作用。焦作煤业(集团)开元化工20万t/a烧碱装置中使用的螺杆式冷水机组凭借着良好的安全运行管理及维护保养，已经连续运行7年之余，设备性能能够持续保持优良状态，对于螺杆式冷水机组进行良好维护的做法值得同行业借鉴。

1 氯气洗涤冷却工艺流程

由电解工序来的湿氯气(温度约88 ℃)进入氯气洗涤塔底部，循环氯水由氯水循环泵打出，经氯水冷却器用循环水冷却换热后进入氯气洗涤塔上部与氯气直接逆流接触，氯气冷却到约45 ℃，氯气中85%～90%的水分得到冷凝，并除去了氯气中所夹带的盐雾。出塔氯气再进入氯气冷却器用冷冻上水进行进一步冷却，氯气出口温度由冷冻水调节阀控制在12～15 ℃。在此冷却过程中，氯气中大约80%水分又被冷凝下来，这样可节约氯气干燥的硫酸用量，也有一部分冷凝水成雾滴状存在于氯气气流中，所以除雾也是一项降低硫酸消耗、减少盐雾夹带的重要措施。冷却后的氯气须经装有高效的MECS过滤芯的水雾分离器过滤后进入干燥系统(如图1所示)。

1—安全水封；2—氯水洗涤塔；3—氯水泵；4—氯水热交换器；5—钛管冷却器；6—除雾器图1 氯气洗涤冷却工艺流程图Fig.1 Process flow diagram of washing and cooling chlorine

螺杆式冷水机组提供了氯气深度冷冻所需要的全部冷媒，其冷冻水直接由机组直接提供，保持冷冻水连续稳定供应以及指标合格对于氯气冷却系统高效运行起着至关重要的作用，因此，做好螺杆式冷水机组的优化运行和良好的维护工作显得十分重要。

2 螺杆式冷水机组的结构及主要性能

螺杆式冷水机组包括螺杆压缩机、冷凝器、干燥过滤器、膨胀阀、降膜式蒸发器、保护装置和控制盘等主要部件，它是以R134a(1，1，1，2-四氟乙烷)为制冷剂，夏季制冷，冬季制热的一种综合的中央空调设备。

换热器冷热交换原理如图2所示。

图2 换热器冷热交换原理图Fig.2 Schematic diagram of heat-cold exchange in heat exchanger

螺杆式冷水机组的压缩机采用的是无轴封结构，可以彻底解决其他冷水机组存在的工质泄漏问题，电动机与机体为组合式设计，易于维护与保养。内部设置了高效油分离系统，分离效率高，保证了压缩机内润滑油的充足，延长了压缩机的使用寿命，彻底避免了制冷剂带走大量的润滑油而产生冷量衰减。

采用了降膜式蒸发器的结构设计，工作方式为制冷剂通过换热器顶部的分配器在压差的作用下均匀喷淋到蒸发器内的高效换热管上，制冷剂在换热管上形成一层薄薄的冷剂液膜，吸收管内的热量而蒸发，蒸发后的冷剂蒸汽沿筒体两侧的上升通道至蒸发器的顶部，而不会与下落的制冷剂液体形成冲击，使换热效率达到最高，可减少换热管的数量，减少蒸发器的体积及制冷剂的充注量。

3 机组优化运行要求

3.1 开机前电气系统的检查

首次开机前应检查配电容量与机组功率是否相符，所选用电缆线径是否能够承受主机最大工作电流，供给机组的电源线上是否安装短路开关。开机前要求确认外接电气线路紧固正确，其对地绝缘电阻应大于2 MΩ。要确保接地保护正确、接线准确，要求所有触点无腐蚀或积灰。

3.2 压缩机及制冷剂管路系统的检查

日常要严格确认压缩机的油位负荷从视油镜观测油面在大于视油镜高度的25%。认真确认压缩机容调电磁阀线圈锁紧，容调毛细管无破损。确认系统中的全部制冷剂阀(压缩机的吸气、排气截止阀、管路上的维修阀、角阀、球阀)是否打开，阀的盘根是否锁紧，检查高、低压力值是否异常。仔细检查压缩机润滑油是否预热8 h以上。检查各电气元件是否能正常上电。初次调试或进行电气变动后，检查压缩机接线是否正确，压缩机启动后应立即关机，观察瞬间系统压力变化，确保排气压力上升，吸气压力下降。

3.3 水系统的检查

日常巡检中岗位人员要勤于检查冷却水和冷却水管路是否冲刷干净，冷却塔、水池等与外界相同的部分是否有杂物，确保管内无杂质和异物。检查水侧的压力表和温度计的连接是否正确，压力表应与水管成90°垂直安装，温度计的安装应保证其感温探头直接插入水管路中。检查出水侧流量开关是否正确安装，确认流量开关与控制柜已正确接线。启动冷水和冷却水水泵，检查水泵转向。正确的水泵转向应为顺时针方向，否则请重新检测水泵接线。开启冷水和冷却水水泵，使水流开始循环。检查水管管道是否泄漏，有无明显漏水和滴水现象。

3.4 正常运行操作

机组启动前，首先要先开启冷水泵、冷却水泵，检查水流量符合机组要求。在合上控制回路开关后，显示屏上应有各项数值显示。其次，要检查或重新设定电控柜显示屏上各类设定内容符合使用要求。启动压缩机电源，机组运行后确认压缩机无异常振动或噪声。最后，正常运行后应用钳型表检测各项运行电流是否符合要求。

4 机组维护及日常管理

4.1 严格水质管理

为了长期、高效率地运转冷水机组，须对冷水、冷却水进行水质管理，要严格执行表1中的水质基准值，防止结垢和腐蚀。

表1 冷却水、冷水的水质基准值Table 1 Reference value of cold water quality and cool water quality

4.2 注意结冰保护

首先，如果机组停止使用且当环境温度低于0 ℃时，应将蒸发器与冷凝器中的水排净，卸下端盖，用压缩空气将管道吹干。其次，在机组运行过程中，如果冷水断流，也极有可能在蒸发器及管道中结冰。此外，当向主机内冲注制冷剂或维修机组向外排放制冷剂时，也有可能冻结蒸发器及冷凝器管道。为了防止冻结，务必要在确认冷水泵和冷却水泵同时运转的情况下输送制冷剂。

4.3 日常维护管理精细化

日常维护中要尤其注意冷却水中的泥沙、藻类容易沉积在冷凝器管束中，将会大大降低机组效率。因此，要根据水质变化要在一定的周期内拆开冷凝器的端盖并进行清洗水管。另外，使用频繁季节，每月要进行一次水质分析，确认水质符合要求。如遇结垢等问题，必要的时候可使用化学清洗，将化学药剂注入换热器中，使溶液腐蚀杂质并将其带走。在清洗完成后，必须用符合标准的洁净水冲走化学溶液并清洗整个系统，以免化学溶液腐蚀金属表面。

4.4 严格日常维护

岗位员工要按时间对机组进行巡检，通过触摸屏检查机组的蒸发压力和冷凝压力，检查蒸发温度与冷水出水温度的差值、冷凝温度与冷却水出水温度的差值，还要注意其变化趋势。要定期检查制冷剂过滤干燥器，若发现过滤器干燥出口位置有结霜现象，则说明存在堵塞。应注意及时更换制冷剂过滤干燥器。检查油箱中的油位，正常的油位一般高于油镜中1/4的位置。