溴化锂吸收式制冷机在焦化行业的应用

溴化锂吸收式制冷机在焦化行业的应用

黄明硕

（松下制冷（大连）有限公司） 辽宁 大连 116600

摘要：结合溴化锂吸收式制冷机的运行特性，以及焦化行业的工艺特点，本文详尽阐述了溴化锂吸收式制冷机在焦化厂的应用形式，并可以达到更高的节能、减排效果。

关键词：溴化锂吸收式制冷机，余热利用，节能减排

我国是焦化生产大国，产品广泛应用于化学、工业等领域。炼焦是一种高能耗产业，随着国家对节能减排工作的高度重视，我国焦化行业面临的资源和环境压力越来越突出。在《焦化行业准入条件》及国家一系列宏观调控政策措施的深入落实，以及炼焦煤资源紧缺和价位不断上涨等高成本压力下，焦化行业淘汰落后产能将进一步加快。要想在行业大洗牌中立于不败之地，就必须进行技术改造，采用先进工艺进行节能降耗改造，尽快降低工艺能耗，是焦化行业发展的需要，更是生存的需要。在降低能耗，降低污染物排放的同时，变废为宝，实现企业生产效益的最大化。

焦化厂在生产过程中需要大量的冷，其中包括荒煤气冷却、化学产品回收加工冷却、车间新风及舒适性空调等。

一、溴化锂吸收式机组介绍

1、溴化锂吸收式制冷机原理介绍

溴化锂吸收式制冷机根据驱动热源的种类不同，一般分为直燃型、蒸汽型、温水型、烟气型、复合能源型等。

本文以焦化厂常用机型，温水型溴化锂吸收式制冷机为例：

图1 溴化锂吸收式制冷机原理

温水型溴化锂吸收式制冷机，由蒸发器、吸收器、冷凝器、再生器、热交换器、溶液泵、冷剂泵等组成。

其工作原理是：冷水在蒸发器内被来自冷凝器减压节流后的低温冷剂水冷却，冷剂水自身吸收冷水热量后蒸发，成为冷剂蒸汽，进入吸收器内，被浓溶液吸收，浓溶液变为稀溶液。

吸收器里的稀溶液，由溶液泵送往热交换器后温度升高，最后进入再生器，在再生器中稀溶液被加热，浓缩浓溶液。浓溶液经热交换器，进入吸收器，滴琳在冷却水管上，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，成为稀溶液。

以上循环如此反复进行，最终达到制取低温冷水的目的。

2、溴化锂吸收式制冷机特点介绍

(1)可以利用余废热、废热水等低品位的能源，耗电量小。

(2)可以利用燃气等清洁能源，调节电力与燃气的季节不平衡，提高能源综合利用率。

(3)运动部件少，易损件少，振动、噪声小，运转安静。

(4)以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，无污染，有利于环保。

(5)机器在真空状态下运行，无爆炸危险，安全可靠。

二、循环氨水余热利用技术

炼焦过程中，从焦炉炭化室经上升管逸出的荒煤气温度为650-750℃，需要在桥管和集气管内用表压为147-196KPa 的循环氨水喷洒，当细雾状的氨水与煤气充分接触时，氨水吸收荒煤气显热部分蒸发进入煤气中，煤气温度急剧降至80-85℃，进入初冷器冷却至21℃。蒸发的循环氨水与煤气混合进入初冷器冷却，在冷却过程中，煤气中的水蒸汽、氨、焦油、萘等被冷凝冷却下来，形成冷凝液。冷凝液在焦油氨水分离器或机械化澄清槽中静止分离，得到氨水，温度一般为75-82℃左右，对于其中的氨水，大部分用于循环喷洒冷却焦炉煤气，少量为很难处理的剩余氨水，需经脱酚、蒸氨、生化处理后循环使用或排放[1]。

炼焦荒煤气显热热量约占焦炉热量的36%，其中喷洒的循环氨水吸收大部分的热量。采用一种直接以循环氨水作为驱动热源的溴化锂制冷机组生产低温水的技术，可以供初冷器下段及其他工艺冷使用。一方面实现荒煤气显热高效安全回收，另一方面还能对现有生产工艺改善、提高产能，主要表现在:

(1)降低焦炉桥管和集气管喷洒循环氨水的温度，提高循环氨水作为吸热介质零化时吸收高温荒煤气显热的热量；

(2)降低初冷器前荒煤气温度(降低2-4℃)，减轻初冷器冷却负荷以及电捕负荷，同时工艺循环水量减少,塔阻减小；

(3)电捕后煤气中焦油含量明显下降，焦油产率增加；

(4)改善冷鼓风机运行工况；

(5)回收循环氨水的热量，否则热量散发到大气中，节能减排。

以年产120万吨焦化厂为例，使用2台4651kW氨水型溴化锂吸收式制冷机组，年运行8000小时，回收余热量约11627kW。与相同冷量的螺杆机/离心机对比，则年可节约电能约1488万KW，项目回收期不到2年。

在环保效益方面，年可节约标煤5953吨，实现二氧化碳减排15597吨，二氧化硫减排51吨，氮氧化物减排45吨。

三、初冷器上段余热回收技术

目前，大多数焦化厂的煤气初冷器均已从原设计上下两段式结构改造为上、中、下三段式结构。其中，上段的冷却水在冬季做为采暖水被利用。但是，其它季节初冷器上段提取的荒煤气热量仍然通过冷却塔排放至大气中，而初冷器低温段又需要消耗低温水，因此，通过回收初冷器上段余热，作为溴化锂吸收式制冷机的驱动热源，制取16℃冷水供初冷器下段使用，冬季还能供暖，可节约大量的能源。

以某焦化厂为例，采用4台热水型溴化锂制冷机组，回收初冷器上段余热34326kW，制取低温冷水27907kW，与蒸汽型溴化锂制冷机组生产低温水技术相比:该工艺每年节约蒸汽量15.6万吨。

在环保效益方面，年节约标煤1.8万吨，实现二氧化碳减排4.7万吨，二氧化硫减排152吨，氮氧化物减排132吨。

四、余热蒸汽制冷技术

焦化厂中干熄焦余热发电、焦炉煤气发电、余热锅炉等工艺都会产生较多低压蒸汽，大约为0.4-0.6MPa.G蒸汽。回收这部分低压蒸汽，作为溴化锂吸收式制冷机的驱动热源，制取16℃冷水，满足初冷器低温段冷却用。

以某焦化厂为例，采用4台蒸汽型溴化锂制冷机组，制取低温冷水18604kW，与相同冷量的螺杆机/离心机对比，则年可节约电能约2977万kW。

在环保效益方面，年节约标煤1.2万吨，实现二氧化碳减排3.1万吨，二氧化硫减排101吨，氮氧化物减排88吨。

五、焦炉煤气余热利用技术

焦炉煤气中主要含有H2、CO、CH4，不仅是重要的燃料气，而且可以作为合成气生产化工产品。焦化厂50%的焦炉煤气返回焦炉加热燃烧，其余主要进行净化处理后民用、发电或深加工，如制甲醇。但也有部分焦炉煤气进行放散处理，没有得到充分利用，焦炉煤气专用制冷系统可利用焦炉煤气燃烧制取低温冷水供荒煤气冷却、化学产品回收冷却、车间新风及舒适性空调等冷需求。

以某焦化厂为例，采用3台焦炉煤气溴化锂制冷机组，制取低温冷水12209kW，年回收焦炉煤气855万Nm3，与蒸汽型溴化锂制冷机组生产低温水技术相比，该工艺每年节约蒸汽量6.4万吨。

六、结语

炼焦过程中一方面会产生大量余热，如果不能将余热再利用，只能将其排放到大气中；另一方面，炼焦过程产生的焦炭和煤气需要大量的冷媒进行冷却。以往这两个工艺过程需要消耗大量的资源。在焦化行业中采用余热型溴化锂吸收式机组，合理利用炼焦过程中的余废热，产生工艺所需的冷源，可以大幅度降低能源消耗，减少二氧化碳、氮氧化物排放，对焦化厂节能降耗、提高经济性、可持续发展具有非常重要的作用。

参考文献：

[1]张超杰,王铁男，黄明硕.以循环氨水为热源的溴化锂吸收式制冷机在焦化厂的应用[M].科技风2018（09）:42-43.

作者简介：黄明硕（1990-），男，辽宁沈阳人，工程师，制冷。研究方向：溴化锂吸收式机组应用研究。