某放射性厂房制冷系统热源优化设计

肖瑶 杨少东

摘要：通过对某放射性厂房能源利用进行綜合分析，提出利用高温凝结水进入疏水罐产生的二次蒸汽作为本厂房制冷系统的驱动热源，并从制冷系统性能评价、经济和环保方面对二次蒸汽作为热源驱动蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组实现制冷进行了比较分析。该系统既充分利用了二次蒸汽，提高了能量利用率，又防止环境热污染，极具有推广价值。

关键词：二次蒸汽;热源;制冷系统

某放射性厂房的制冷系统用于工艺循环冷却水冷却，总冷负荷约为1500kW。根据该厂房原有设计方案，选用30HR-250型电动压缩式制冷机组，单机制冷量880 kW，耗电功率233 kW，选用2台，耗电取自厂用电。电能属于高品味能量，若对该放射性厂房的能源利用进行综合分析，选择更加合适的驱动热源能实现本厂房制冷，不仅会节约大量成本，产生经济效益，且符合国家节能减排总体要求。

一、优化方案

对该放射性厂房综合能源利用进行分析，发现在该厂房中有一套蒸汽转换系统，来自锅炉房的软化水蒸汽（1.1MPa（a））在汽汽换热器内与去离子水换热后将变成饱和凝结水，这部分凝结水是接近汽汽换热器压力的饱和水，饱和冷凝水自流进入疏水罐，后再经疏水冷却器与二次侧凝结水进行换热后进入冷凝水回收系统。其中疏水罐内压力约为0.6MPa（a），由能量守恒可知，高压的冷凝水将会闪蒸成大量蒸汽（又称二次蒸汽）。蒸汽蓄热器即根据这一原理进行设计的。当然，不是所有情形都会出现闪蒸蒸汽，当高压水的温度比低压水的饱和温度低，将不会出现闪蒸蒸汽。闪蒸蒸汽的比例由蒸汽和冷凝水中所含有的能量决定，一般闪蒸蒸汽的质量占高压冷凝水的3%-15%。闪蒸蒸汽与水在锅炉中被加热产生的蒸汽（也称直接蒸汽）相比，性质并无任何不同，仅仅是蒸汽来源有一些区分，他们在相同压力下都含有相同的潜热，都是能量的载体。如果利用这部分闪蒸蒸汽，作为制冷系统的驱动热源，不仅意味着可以充分利用蒸汽所蕴含的热量，降低单位能耗，而且能节省大量电能，降低全厂用电负荷，也能在一定程度上减少厂房火荷载。

二、技术经济性分析

1.制冷系统评价

对于制冷系统评价标准，压缩式制冷机通常用制冷系数作为其制冷能机性能评价的指标，而对于吸收式制冷机，其评价指标通常称为热力系数，二者统称为性能系数COP。

这样，蒸汽压缩式制冷机与吸收式制冷机效相比，使用相同性质的驱动热源，就具有可比性。一般的，采用压缩式制冷，根据发电厂具体情况，效率 在0.3-0.45之间，未修正之前的压缩式制冷机制冷系数在1.5-6之间，根据机组和运行情况电动压缩式制冷机等效性能系数 在0.45-2.7之间。

选用30HR-250型电动压缩式制冷机组，单机制冷量880 kW，耗电功率233 kW，选用2台，耗电取自厂用电，COP为3.77，考虑到发电厂效率，取0.34，由式（4）可求得电动压缩式等效制冷机性能系数为1.28. 若选用SG-22M蒸汽溴化锂吸收式制冷机组，额定制冷量777 kW，蒸汽额定压力为0.6MPa（a），制冷所用蒸汽取自饱和凝结水流经疏水罐产生的0.6MP（a）闪蒸蒸汽，蒸汽量0.972t/h，制冷机性能系数为1.307，经比较，蒸汽型溴化锂吸收式制冷机性能系数大于修正后的电动压缩式制冷机性能系数。因此，工程若选用蒸汽型溴化锂吸收式制冷机作为工艺循环冷却水用冷的制冷机形式，设计2台，可满足其用冷需求。

2.经济效益

获得1500 kW制冷量，溴化锂吸收式制冷机组较电动压缩式制冷机组少耗电约466kW，按照该厂房制冷系统设计，其夏季使用冷水机组进行制冷，按照夏季运行5个月，即3600h计，节约能量466 kW ×3600h=1 677 600KW.h，按电价0.6/ kW h计，节约费用1006560元，两台SG-22M蒸汽溴化锂机组投资100万元，1年即可回收。

3.环保效益

电动压缩式制冷机组在夏季制冷时，向室外排出热量并产生较大噪声，给周围环境带来热污染和噪声污染，而以蒸汽为热源的蒸汽溴化锂制冷机组具有运转部件小，噪声低，振动小，无爆炸危险，无公害的优点，不仅充分利用了二次蒸汽，提高了能量的利用率，又防止环境热污染，极具有推广价值。

三、结语

通过对某放射性厂房能源利用进行综合分析，提出利用高温凝结水进入疏水罐产生的闪蒸蒸汽作为本厂房制冷系统的驱动热源，并从制冷系统性能评价、经济和环保方面对闪蒸蒸汽作为热源驱动蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组实现制冷进行了比较分析。该系统既充分利用了二次蒸汽，提高了能量利用率，又防止环境热污染，极具有推广价值。

参考文献：

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作者简介：肖瑶（1994.01-），女，汉族，湖南邵阳市人，硕士学历，中国核电工程有限公司助理工程师，主要研究方向：蒸汽、压空系统等。

（作者单位：中国核电工程有限公司）