氨制冷压力容器

氨制冷压力容器（精选九篇）

氨制冷压力容器 篇1

1 氨制冷压力容器的特点

1.1 数量较多

1.2 它的工作运行状况属于低温度、低应力

1.3 需要很严格的密实性做配合, 通常在对压力试验结束后都要对其进行密实性的测试。

1.4它的内部器壁上存在着一层油膜, 这层油膜的作用是会对压力容器的腐蚀和应力腐蚀倾向起到很好的保护作用。保护的原理是氨气在经过压缩机压缩后, 冷凝后成为带有少量冷冻油的氨液, 而这些少量的冷冻油会依附在容器的内壁, 会在氨液和容器之间形成一层具有保护作用的油膜隔离层。

2 氨制冷压力容器应力腐蚀开裂事故分析

氨制冷压力容器中这种事故一般是出现在16Mn、Q345R制造的氨制冷压力容器中, 在其中的贮氨器和冷凝器发生的机率较大。出现的具体是先从压力容器的内壁产生裂纹源头, 然后慢慢扩展到容器的外部。开裂部位的发生部位主要是在束节或者是接管与筒体T型接头、筒体纵焊缝以及筒体和封头环焊缝等部位, 而这些错综的裂纹就是应力腐蚀裂纹。

2.1 应力腐蚀开裂的分析

所谓的应力腐蚀开裂主要是较为敏感的金属或者是合金在一定应力和腐蚀介质环境两者的共同作用下出现的一种较为特殊的断裂方式。它的发生前提是应力的存在, 是一种低应力脆性断裂, 破环性较为滞后, 虽然对此已有了很多的研究分析, 但是具体的定论到现在还没有出现。从机械—电化学反应的角度来看, 应力腐蚀的开裂只有在特定的弱腐蚀介质中的金属表面具有一定的油膜保护层才会出现的。在具体的选材方面, 钢的强度与对应力腐蚀的敏感性是正比关系, 也就是钢的强度越大, 其对应力腐蚀的敏感性就越高。

2.2

对于应力腐蚀开裂问题的处理对策

2.3 介质方面

在介质方面, 氨制冷压力容器中对氨的用量要控制在适当的范围内, 严格按照相关的氨制冷压力容器专业的标准规定, 在液氨的要求方面, 首先, 要保证其与GB536所要求的标准相一致;其次, 还要注意两方面的问题, 一是对于氨的份量要大于99.995%;二是氨的含量最低标准要大于99.6%, 其中对于分含量也好控制在0.2%以上。在确保液氨的各项标准符合先关要求后, 还需要在日后的使用过程中, 定期的对其内部成分中含氨量、含水量以及含氧量进行检测, 检测的时间要安排为至少一年两次。

2.4 选材方面

从实际的状况来看, 我们针对于某厂的实际进行分析, 从上个世纪的80年代起, 在氨制冷压力容器的制造上, 对于材料的选择方面, 由于自身的综合特点, 把原来的材料由16Mn、Q345R转变为了20钢管或者是Q245R, 这样做的原因同时也是为了减少应力腐蚀开裂事故的出现, 因为氨介质中, Q345R相对于20钢管来说它有很大的应力腐蚀倾向, 这对于氨制冷压力容器的制造及使用是很不利的。

2.5 焊接接头的设计和工艺方面

从大多数的氨制冷压力容器应力腐蚀开裂的事故发生来看, 不难看出事故的发生源头基本上是集中于角焊缝根部, 在这些焊接接头上, 不能有效的对射线进行无损检测, 因而可以向焊接接头的设计部门提出焊接接头设计的改动意见。

第一, 如果筒体的直径比较大, 可以进行双面焊接时, 就可以对前焊接接头进行修改, 把单面焊转化为双面焊, 这样可以改善根部应力过于集中的状况。

第二, 如果筒体的直径较小且不能进行双面焊时, 进行前焊接接头的修改, 要改用机加工来进行坡口的制作, 这样可以确保根部不会被焊透。

第三, 如果接头是要求为全部焊透, 那么对于之前难以全部焊透的, 可以改为从筒体的内侧开坡口进行先焊接, 而后再在根清的基础上进行筒体外侧的焊接。另外, 也可以在筒体的外侧开坡口, 采用氩弧焊打底, 其他焊接方法盖面, 这样也可以保证根部得到焊透, 从而把应力水平有效降低。在对接焊缝中, 对于焊缝的余高要有合理的控制, 不能过度也不能欠缺, 要稳定在适当的范围内, 这样的话可以尽最大可能的使应力不会太过集中, 从而起到减少开裂问题的产生。

2.6 坡口加工的工艺方面

角焊缝根部的质量受到坡口质量的直接影响, 坡口质量是否良好关系着角焊缝的根部质量, 因此, 就要对筒体上的开孔和坡口进行严格的控制, 确保质量合格。如果开孔的直径较小, 可以采用机加工来进行坡口的制作, 而如果开孔的直径较大, 则需要采取火焰切割后打磨至金属光泽。

3 结语

氨制冷压力容器应力腐蚀开裂现象在现代的氨制冷系统中是较为常见的事故, 由于氨制冷压力容器的内壁上存在着一层具有保护作用的油膜, 降低了氨制冷压力容器应力腐蚀的敏感性, 而容器的数量往往又很庞大, 在处理上需要有针对性区分, 在氨制冷设备的介质、材料、结构设计以及焊接的工艺上进行正确合理的控制, 把事故发生的隐患降为最低。

参考文献

[1]马连.氨制冷压力容器制造中无损检测的问题探析[J].化工管理, 2013, (06) :67-68.

氨制冷压力容器 篇2

江苏省特种设备监督检验研究院泰州分院

陆进

化工、食品、制药等行业广为使用的氨制冷装置，这些常见的压力容器有：储氨气（罐），冷凝器、氨液分离器、中间冷却器、低压循环槽、集油器等，其主要介质均为NH3。工作压力一般在1.6Mpa左右。这些设备在使用中往往是单系统运行，根据企业生产的需要，不可能长时间全线停机检验。即使可暂时停机，对容器置换清洗也较困难，尤其是储氨罐等储存容器要将液氨全部排尽也是不现实的。若根据结构和介质要求耐压试验也是很难以做到，低压循环槽等是带保温层的压力容器，如果逐台拆除保温层也会对企业在经济负担和停机时间方面造成较大的压力。因此对上述压力容器检验时，按常规的检验项目和检验方法进行往往受到限制，时间又十分紧迫，对把握设备内在状况，判断其安全可靠性带来困难。为了打开这类容器检验工作局面，经研究我们确定要先搞清这些容器结构特点，运行特征，并找出影响安全的薄弱环节，以便确定相应的检验项目和切实可行的检验方法，这是解决上述问题的关键所在。一． 氨制冷压力容器有关特

（一）氨制冷剂对钢制压力容器腐蚀影响。

根据资料表明：纯氨在-25℃～31.6℃的温度下，腐蚀率为＜0.05mm/年,接触液氨金属表面耐蚀情况良好。浓度＜30%的氨水，在25℃时，腐蚀率亦为＜0.05mm/年，在50℃～100℃时，腐蚀率为0.05～～0.5mm/年，实际事例也证实了这一特性。但是立式氨冷凝器在立管内壁水侧的腐蚀是突出的，有的厂使用三～四年后，原3.5mm的管壁厚有的只剩下1mm左右。立管式冷凝器最易发生腐蚀渗漏部位是列管端部的焊缝处。

(二)带保温层容器的情况

低压循环槽等有保温层的容器，其保温层的作用与一些加热容器保温层的作用稍有不同，前者是起保冷与防潮作用，保温层要整体严密，而后者只是起保温作用。据此，又使我们掌握两个情况：一是外部保温层完好无损时，保温层内的外壁腐蚀极少；二是保温层局部有破损位置，由于潮湿空气的侵袭，往往是反复出现结霜、溶化现象的部位，也是容器外壁容易引起腐蚀生锈的地方。

（三）应力腐蚀问题

碳钢及低合金钢在液氨中都具有应力腐蚀敏感性。温度、液氨纯度、钢的化学成分和强度性能诸因素都对抗应力腐蚀性能产生影响。

液氨中应力腐蚀破裂的敏感温度范围为15～30℃，在＜10℃或＞40℃时，其破裂敏感性显著降低。液氨中的微量氧能促进破裂，但同时存在少量（0.2%）的水或机油，则可防止应力腐蚀破裂。一般钢的含碳量越高，强度、硬度越高，则破裂敏感性越大。

二． 我们是怎样实施检验

通过以上各项技术分析准备工作，考虑了设备的安全可靠性与经济合理性，明确了检验的侧重点及基本原则，开始实施检验。

（一）对保温容器以使用15年为期限，凡15年内的原则上可不拆除保温层。按《压力容器安全监察规程》、《压力容器定期检验规则》定期检验中的外部检验项目进行检查，着重检查保温层是否完好，接管、法兰等处有无渗漏，安全附件是否齐全可靠等。若发现保温层有破损、有异常结霜凝水的地方则须仔细检查，甚至局部拆除保温层。使用已逾15年以上的则应全部拆除保温层，同时应按照《压力容器安全监察规程》、《压力容器定期检验规则》的规定用内窥镜，无损探伤等检测手段对内部腐蚀及焊缝进行检测。

（二）储氨罐、集油器等储存容器，我们除了对外表面的强化直观检验外，配以测厚和X射线拍片等手段。肉眼直观检查能迅速扫视大面积范围，观察钢材细微颜色和结构变化，较直观简单方便，只要具有一定经验和责任心，会收到很好效果，实是一种不可轻视的基本方法。储氨罐对其接管、人孔（有的没有人孔）及几何形状不连续等应力集中处，或其他有可能造成应力腐蚀的地方，应予以重点检查。肉眼检查中有怀疑的地方，可用放大镜或着色作进一步检查。对焊缝表面成形差，存在气孔、咬边、错边量超标等缺陷，则必须进行射线探伤检查，储氨罐中的液氨一 般是不可能全部排尽的，这对X射线拍片带来困难。但对单只罐体而言，轮换将液体排放至最低液位，拍摄纵向焊缝时，底片贴置在离液面20cm以上，采用双壁透照方法还是可行的。

（三）立式冷凝器等容器因其管板外部、立管内壁的介质是冷却水，因此除常规的结构、焊缝、测厚等检验之外，还要着重检查管板、管端焊缝和管体外壁的腐蚀情况。而壳体内壁介质还是NH3，腐蚀不至于太严重，管子内壁即使腐蚀严重，但对安全仍不会造成很大的威胁。

探究在用氨制冷压力管道全面检验 篇3

1 氨制冷压力管道的结构和技术性能

1.1 氨制冷压力管道的结构特征

用于冷冻食品的氨制冷压力管道一般由-4℃氨制冷系统、-35℃氨制冷系统、-45℃氨制冷系统构成。这些系统又分别由贮氨器、紧急泄氨器、螺杆压缩机组、集油器、贮氨器等多种设备组成。在这些设备的应用中, 氨制冷压力管道承担着各种压力、温度以及负荷的变化。根据有关标准分析, 氨制冷压力管道由安全管道、热氨管道、吸气管道、液体管道、油管道等组成。

1.2 氨制冷压力管道介质特性

氨制冷压力管道中的氨是现阶段各种管道中应用最多的一种中压和中温制冷剂, 其凝固温度一般在-77.7摄氏度, 蒸发温度在33.3摄氏度, 常温下冷凝压力一般为1.1~1.3MP。同时, 氨具有很强的毒性和可燃性。氨制冷压力管道的技术性能体现在以下几方面:第一, 设计的压力值要为2.0MPa;第二, 最高工作压力要为1.85MPa;第三, 工作温度要为50摄氏度;第四, 工业管道是GC2级。

2 氨制冷压力管道管理和使用现状和存在的问题

2.1 缺乏系统化的指导, 忽视了安全问题的解决

我国主管部门在氨制冷压力管道的管理和使用中形成了一套专业化的技术标准和规范体系, 为氨制冷压力管道的发展提供了安全的保障。但是, 在具体的应用中没有明确氨制冷压力管道由哪个部门进行专业化的负责管理, 由此导致氨制冷压力管道管理处于一种无序的状态。

2.2 制冷系统存在带病运转的现象

伴随企业改革的深入发展, 冷库企业的发展逐渐朝着自负盈亏的方向发展, 一些企业没有按照标准下放相应的基金来完成设备的检修, 由此导致很多冷库的运转缺乏保证, 存在一些设备老化的问题, 导致整个氨制冷压力管道应用出现问题。

2.3 隐蔽性故障问题

氨制冷压力管道中的一些工程属于无证设计、无证安装和无证施工, 因此在设备的隔热材料应用、制冷系统容器和管道的可靠性应用方面存在各种问题, 加上氨制冷压力管道的先天性缺陷, 导致氨制冷压力管道的安全性能无法在真正意义上得到保证。

3 氨制冷压力管道全面检验的方式

3.1 加强对原始材料的审查

原始资料的审查具体包含以下几方面内容:第一, 压力管道设计单位资质、设计图纸、安装施工图及有关计算书等。第二, 压力管道安装单位的潜质、有关资料的验收, 其中验收工作主要包括安装竣工资料和材料检验资料等。第三, 管道的组件构成以及管道的承件质量证明文件。第四, 氨制冷压力管道运行记录的检查、停工和施工记录的检查以及工业管道的修理改造等。

3.2 空视图绘制

很多氨制冷压力管道冷库建造时间较早, 在最开始建造时候应用的大部分原始材料丢失。为了方便日后的检验工作和安全评定工作, 需要相关人员对每条管线的内容进行现场测定, 并利用计算机绘制空间视图。其中, 氨制冷压力管道的空间视图需要在三维坐标上进行绘制, 在坐标上将压力管道的起、止设备号以及管线的走向和各段的坐标进行明确, 压力管道附件上需要设置管件、阀门、支吊架、安全附件、压力表、温度表等工具的数据标准, 从而为管道的强度设置和安全评价提供必要的数据保证。

3.3 管管道使用单位前期的准备工作

第一, 对管道的弯头、三通、变径和焊口两边进行架子的搭设工作, 并要根据实际需要拆除保温装置。第二, 要对埋地管段的位置进行选择性的检验, 第三, 要设定相关的不允许打磨的检验范围;第四, 要在检验地区的就近位置提供需要使用的电源。

3.4 检验方法

第一, 对资料的审查。对资料的审查包括对设计技术资料、管件材料、加工材料、安装记录等方面内容。第二, 泄露检验。利用泄漏检测仪检验氨制冷压力管道的各种设备。第三, 对绝热材料及防腐层的检验。这种检验主要是应用宏观检验法检测管道保温层是否脱落、是否磨损、是否结霜。第四, 振动检验。振动检验首先利用宏观检验法来对管道内部有异常的振动进行检查, 之后利用表面振动测试法检测易产生振动的部位, 第五, 支吊架检验。主要是查看活动支架位移情况和导向支架的导向性能是否完好。

4 结语

综上所述, 根据氨制冷压力管道的应用状态, 在应用氨制冷压力管道时需要严格按照相关检验标准来进行工作, 在完整的管道安全管理制度制定和落实下, 对管道超标缺陷问题进行安全评定, 有针对性地解决管道的安装质量问题。

摘要：随着科技的快速发展, 有关人员加强了对氨制冷压力管道的全面检查。经过反复的检查总结出了氨制冷压力管道全面检查工作中需要重点检验的部位以及如何应对在氨制冷压力管道应用中出现的问题, 旨在促进氨制冷压力管道的有效应用。

关键词：氨制冷,压力管道,全面检验

参考文献

[1]余兵.在用氨制冷压力管道全面检验[J].化工装备技术, 2009, 04:36-40.

[2]贾强.氨制冷压力管道不停机全面检验方法研究[J].压力容器, 2012, 05:75-80.

[3]金波.试析氨制冷压力管道不停机全面检验方法[J].中国高新技术企业, 2015, 07:76-77.

氨制冷装置安全技术规程 篇4

根据国务院的指示精神，为了适应我国冷藏加工工业迅速发展、变化的新情况，切实做好制冷装置安全技术工作，我们组织了有关方面的技术人员，对目前商业系统制冷机器、设备性能和技术装置的状况进行了调查研究，并参阅了国外有关的标准资料，重新制定了《冷藏库氨制冷装置安全技术规程（暂行）》。现将《规程（暂行）》及随文发给你们，请认真执行。执行中遇到的问题，望及时报告我们。

１９６０年，商业部食品局制定的《冷藏库氨制冷装置安全技术规程》同时终止。

冷藏库氨制冷装置安全技术规程（暂行）第一章 总则

第一条 为了认真贯彻国家有关安全生产的方针，确保氨制冷装置的安全运行，保障职工在生产中的安全和健康，促进制冷事业的发展，特制定本规程。

第二条 本规程适用于商业系统冷藏库氨制冷装置的设计、安装、操作、维修和管理。商业系统各有关单位和企业所制定的技术规范、操作规程、专业技术标准、技术条件等，应符合本规程的要求，本规程服从于国家的有关规程和标准。

第二章 安全装置

第一节 安全防护

第三条 氨压缩机必须设置高压、中压、低压、油压差等安全防护装置。安全防护装置一经调整、校验后，应做好记录并铅封。

第四条 氨压缩机水套和冷凝器须设冷却水断水保护装置。蒸发式冷凝器须另增设风机故障保护装置。

第五条 为防止氨压缩机湿冲程，必须在氨液分离器、低压循环器、中间冷却器上设液位指示、控制、报警装置。低压贮液器设液位指示、报警装置。

第六条 在机器间门口或外侧方便的位置，须设置切断氨压缩机电源的事故总开关，此开关应能停止所有氨压缩机的运转。若机器控制屏设于总控制间内，每台机器旁应增设按钮开关。

第七条 机器间和设备间应装有事故排风设备，其风机排风量应不小于８次／小时换气次数的要求。事故排风用的风机按钮开关须设在机器间门口，并应用事故电源供电。

第八条 氨压缩机联轴器或传动皮带、氨泵、油泵、水泵等的转动部位，均需设置安全保护罩。

第九条 禁止闲人进入机器间和设备间。

第十条 设在室外的冷凝器、油分离器等设备，应设有防止非操作人员进入的围墙或栏杆。贮氨器（即高压贮液器）设在室外时，应有遮阳棚。

第十一条 检修氨压缩机、辅助设备、库房内冷风机、蒸发管道、阀门等，必须采用３６伏以下电压的照明用具，潮湿地区采用１２伏及以下的。

第十二条 机器间外应设有消火栓。机器间应配置氧气呼吸器、防毒衣、橡皮手套、木塞、管夹、柠檬酸等必须的防护用具和抢救药品，并设在便于取得的位置，专人管理，定期检查，确保使用。操作班组的工人，应熟练地掌握氧气呼吸器等的使用和抢救方法。第二节 仪表和阀门

第十三条 每台氨压缩机的吸排气侧、中间冷却器、油分离器、冷凝器、贮氨器、分配站、氨液分离器、低压循环器、排液器、低压贮氨器、氨泵、集油器、充氨站、热氨管道、油泵、滤油装置以及冻结装置等，均须装有相应的氨压力表。

第十四条 氨压力表不得用其他压力表代替，且必须有制造厂的合格证和铅封。氨压力表量程应不小于最大工作压力的１．５倍，不大于最大工作压力的３倍，精度不得低于２．５级。蒸发压力侧应采用能测量真空度的氨压力表。

第十五条 氨压力表每年须经法定的检验部门校正一次，其他仪表应符合有关部门的规定。

第十六条 氨压力表的装设位置应便于操作和观察，须避免冻结及强烈震动。若指示失灵，刻度不清，表盘玻璃破裂，铅封损坏等，均须立即更换。

第十七条 每台氨压缩机、氨泵、水泵、风机，都应单独装设电流表，应有过载保护装置。

第十八条 氨压缩机间应设有电压表，并定时记录电压数值。当电网电压波动接近规定幅度时，要密切注意电流变化、电机温升，防止电机烧毁。

第十九条 经常检查电气设备的完好性。电缆管用不燃的绝缘材料包裹，大功率负荷电缆不得直接与聚苯乙烯或聚氨脂隔热板型建筑物接触。

第二十条 氨压缩机的吸排气侧、密封器端、分配站供液、热氨站的集管上，应设置温度计，以便观察和记录制冷装置的运转工况。

第二十一条 氨压缩机上的高压安全阀在吸排气侧压力差达到１６公斤力／厘米时应自动开启；双级压缩机之低压机（缸）上的中压安全阀，当吸排气侧压力差达到６公斤力／厘米时，应能自动开启，以保护氨压缩机。

第二十二条 冷凝器、贮氨器、排液器、低压循环器、低力贮氨器、中间冷却器等设备上均须装有安全阀。当高压设备压力达到１８．５公斤力／厘米，中、低压设备压力１２．５公斤力／厘米时，安全阀应能自动开启。

第二十三条 制冷系统安全管公称管径应不小于安全阀的公称通径。几个安全阀共用一根安全管时，总管的通径应不小于Ｄ３２毫米，不大于Ｄ５７毫米，安全阀泄压管应高出氨压缩机间房檐，不小于１米；高出冷凝器操作平台，不小于３米。

第二十四条 氨压缩机和制冷设备上的安全阀，每年应由法定检验部门校验一次，并铅封。安全阀每开启一次，须重新校正。

第二十五条 在氨压缩机的高压排气管道和氨泵出液管上，应分别装设气、液止回阀，以避免制冷剂倒流。

第二十六条 冷凝器与贮氨器之间应设均压管，运行中均压管应呈开启状态。两台以上贮氨器之间应分别设气体、液体均压管（阀）。

第二十七条 贮氨器、中间冷却器、氨液分离器、低压贮氨器、低压循环器、排液器、集油器等设备，均应装设液面指示器。玻璃液面指示器应采用高于最大工作压力的耐压玻璃管，并具有自动闭塞装置。采用板式玻璃液面指示器则更好。

第二十八条 中间冷却器、蒸发器、氨液分离器、低压贮液器等设备的节流阀禁止用截止阀代替。

第二十九条 在氨泵供液系统中，应设自动旁通阀保护氨泵。中间冷却器亦可采用自动旁通阀。

第三章 安全操作

第一节 氨压缩机的安全操作

第三十条 除出厂说明书的规定外，氨压缩机正常运转的标志为：

（一）系列化氨压缩机的油压应比曲轴箱内气体压力高１．５～３．０公斤力／厘米，其他采用齿轮油泵的低转速压缩机应为０．５～１．５公斤力／厘米。

（二）曲轴箱内的油面，当为一个视孔时，应保持在该视孔的１／３～２／３范围内，一般在１／２处；当为两个视孔时，应保持在下视孔的２／３到上视孔的１／２范围内。油温最高不应超过７０℃，最低不得低于５℃。

（三）氨压缩机高压排气压力不得超过１５公斤力／厘米，压比等于或小于８。

（四）单级氨压缩机的排气温度为８０～１５０℃，吸气温度比蒸发温度（双级氨压缩机的高压级吸气温度应比中间压力下的饱和温度）高５～１５℃。

（五）氨压缩机机体不应有局部非正常的温升现象，轴承温度不应过高，密封器温度不应超过７０℃。

（六）氨压缩机在运转中，气缸、曲轴箱内不应有异常声音。

第三十一条 当库房内热负荷突然增加或系统融霜操作频繁时，要防止氨压缩机发生湿冲程。

第三十二条 当机器间温度达到冰点温度时，氨压缩机停止运转后，应将气缸水套和曲轴箱油冷却器内的剩水放出，以防冻裂。

第三十三条 当湿冲程严重而造成停车时，应加大汽缸水套和油冷却器的水量，防止汽缸水套或油冷却器冻裂。为尽快恢复其运转，可在氨压缩机的排空阀上连接橡胶管，延至室外水池内，将机器内积存的氨液通过排空阀放出。必要时可用人工驳动联轴器，加速进程。

第三十四条 将配组双级压缩机调换为单级运行，或将运行中的单级压缩机调换为配组双级运行时，须先停车、调整阀门，然后才能按操作程序重新开车。严禁在运行中调整阀门。

第三十五条 禁止向氨压缩机吸气管道内喷射氨液。

第二节 辅助设备的安全操作

第三十六条 热氨融霜时，进入蒸发器前的压力不得超过８公斤力／厘米，禁止用关小或关闭冷凝器进气阀的方法加快融霜速度，融霜完毕后，应缓慢开启蒸发器的回气阀。

第三十七条 冷风机单独用水冲霜时，严禁将该冷风机在分配站上的回气阀、排液阀全部关闭后闭路淋浇。

第三十八条 卧式冷凝器、组合式冷凝器、再冷却器、水泵以及其他用水冷却的设备，在气温达到冰点温度时，应将停用设备的剩水放出，以防冻裂。

第三十九条 严禁从制冷装置的设备上直接放油。

第四十条 贮氨器内液面不得低于其径向高度的３０％，不得高于８０％。排液器最高液面不得超过８０％。

第四十一条 从制冷系统排放空气和不凝性气体时，须经专门设置的空气分离器放入水中。四重管式空气分离器的供液量以其减压管上结霜呈１米左右为操作适宜。

第四十二条 制冷系统中有可能满液的液体管道和容器，严禁同时将两端阀门关闭，以免阀门或管道炸裂。

第四十三条 制冷装置所用的各种压力容器、设备和辅助设备不应采用非专业厂产品或自行制造。特殊情况下必须采用或自制时，须经劳动部门审核批准，经严格检验合格后方可使用。

第四十四条 制冷系统的压力容器是有爆炸危险的承压设备，应严格按国家有关规程、规定进行定期外部检查和全面检验。除每次大修后应进行气密性试验外，使用达十五年时，应进行一次全面检查，包括严格检查缺陷和气压试验。对不符安全使用的压力容器，应予更新。

第四十五条 制冷装置中不经常使用的充氨阀、排污阀和备用阀，平时均应关闭并将手轮拆下。常用阀门启闭时要防止阀体卡住阀芯。

第三节 设备和管道检修的安全操作

第四十六条 严禁在有氨、未抽空、未与大气接通的情况下，焊接管道或设备，拆卸机器或设备的附件、阀门。

第四十七条 检修制冷设备时，须在其电源开关上挂工作牌，检修完毕后，由检修人员亲自取下。

第四十八条 制冷系统安装或大修后，应进行气密性试验。

系统气密性试验的压力值，处于冷凝压力下的部分应为１８公斤力／厘米，处于蒸发压力和中间压力下的部分应为１２公斤力／厘米。第四节 充氨的安全操作

第四十九条 新建或大修后的制冷系统，必须经过试压、检漏、排污、抽真空、氨试漏后方可充氨。

第五十条 充氨站应设在机器间外面，充氨时严禁用任何方法加热氨瓶。

第五十一条 充氨操作应在值班长的指导下进行，并严格遵守充氨操作规程。

第五十二条 制冷系统中的充氨量和充氨前的氨瓶称重数据均须专门记录。

第五十三条 氨瓶或氨槽车与充氨站的联接，必须采用无缝钢管或耐压３０公斤力／厘米以上的橡胶管，与其相接的管头须有防滑沟槽。

第四章 安全规定

第五十四条 为防止损坏库内的蒸发器，货物堆垛要求：距低温库房顶棚０．２米，距高温库房顶棚０．３米，距顶排管下侧０．３米，距顶排管横侧０．２米，距无排管的墙０．２米，距墙排管外侧０．４米，距风道底面０．２米，距冷风机周边１．５米。库内要留有合理的通道。

第五十五条 温度为０℃及０℃以下的库房内，应设置专门的灯光和报警装置。一旦有人困在库内，可发送信号，传送给机器间或值班室人员，及时解救。

第五十六条 制冷设备和管道的涂色（见第６６９页上端表格）

如几条管道包扎在一起，隔热层外面可涂白色或乳白色，再以被包扎管道的性质，按规定颜色划箭头标明其流向。

库房内的管道可不涂色。

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名 称 ｜ 涂

色 ｜ 名

称 ｜ 涂

色

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回气管 ｜ 蓝 色

｜

油 管

｜ 棕 色

排气管 ｜ 红 色

｜

冷凝器、贮 ｜ 银白色

液体管 ｜ 黄 色

｜

氨器

｜

水 管 ｜ 绿 色

｜

氨压缩机及 ｜ 按出厂涂色

盐水管 ｜ 灰 色

｜

辅助设备

｜

｜

｜

截止阀手柄 ｜ 黄 色

｜

｜

各种阀体

｜ 黑 色

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第五十七条 氨制冷系统中设备的注氨量按下表所示：

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

设 备 名 称 ｜注氨量（％）｜ 设 备 名 称 ｜注氨量（％）

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 冷 凝 器

｜ １５

｜ 非氨泵强制循环 ｜

｜

｜ 供液：

｜

洗涤式油分离器

｜ ２０＊

｜

排管

｜ ５０～６０ 贮 氨 器

｜ ７０

｜

冷风机

｜

７０ 中间冷却器

｜ ３０＊

｜

搁架式排管

｜

５０ 低压循环器

｜ ３０＊

｜

平板蒸发器

｜

５０ 氨液分离器

｜ ２０

｜

壳管式蒸发器 ｜

８０ 氨泵强制循环供液：｜

｜

｜

上进下出排管

｜ ２５

｜

｜

上进下出冷风机 ｜ ４０～５０｜

｜

下进上出排管

｜ ５０～６０｜

｜

下进上出冷风机 ｜ ６０～７０｜

｜

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

＊设备注氨量按制造厂规定，氨液重度均以０．６５公斤／升计算。

第五十八条 制冷系统应采用纯度为９９．８％以上的工业用氨作为制冷剂。

第五十九条 检查系统氨泄漏应用化学试纸或专用仪器，禁止用点燃硫烛的方法。

机器间和辅助设备间内严禁用明火取暖。

第六十条 氨压缩机所使用的冷冻油，应符合机器制造厂所提出的要求。一般规定：３６０转／分的氨压缩机可用国产１３号、１８号冷冻油，７２０－９６０转／分的可用２５号冷冻油；１４００转／分以上的可用３０号、４０号冷冻油。

氨制冷压力容器 篇5

1. 检验项目和主要内容如下

(1) 审查技术资料

对该冷冻厂的氨制冷系统压力管道的设计、安装、检测等相关资料, 以及使用过程中的运行、检查维护维修记录等进行审查, 发现该厂氨制冷系统的压力管道管理混乱, 各技术资料记录不齐全或缺失。为了能够更好地管理, 方便检验, 根据实际工艺流程, 梳理管线并完善编号。

(2) 外观检验

氨制冷系统中压力管道的外观检验主要包括:管道是否有变形、挠曲和碰管现象出现;检查外部保冷层是否破损;检查管道外表面是否存在腐蚀;检查焊接接头是否有裂纹、错边、咬边等缺陷;检查管道阀门和法兰以及接头和焊缝等是否有泄漏的现象出现, 以及管道支吊架是否有损坏的情况等。通过检验发现, 不但法兰及阀门存在锈蚀及泄漏的现象, 管道的外表面腐蚀情况也很严重, 还有部分管道焊缝布置不合理。个别阀门因为选型错误, 未采用氨专用的阀门, 所以导致泄漏的现象发生。

(3) 绘制空视图

在原始的氨制冷系统压力管道的档案当中, 没有空视图, 为了满足压力管道安全评价及检验的需求, 利用计算机绘制空视图, 以及对压力管道的每一条管线现场进行现场测绘管线。在三维的坐标上, 绘制氨制冷系统中压力管道的管线空视图, 在管道的空视图中, 对于压力管道的各段的走向有坐标, 以及压力管道的附件及起止的设备号等, 必须要标明。将压力管道的基础数据提供给管道的评估安全及强度校核。

(4) 壁厚测定

对管子和管件进行壁厚测定, 其中直径Φ25~Φ32不锈钢管线, 管壁的厚度大多都是2.2~2.5毫米;管线只有一条两个测点厚度的相对比效小, 其中, 厚度最小的为1.7毫米, 与其它同一直径不锈钢管道的壁厚2.2~2.5毫米进行比较, 相对较小;在进行检测时, 如果检测出壁厚相对较小的状况, 是否是因为刚开始安装时, 采用的是壁厚比较小的管道, 还不能完全地进行确定。所以, 今后在使用的过程中, 检测必须要加强。碳钢管线受腐蚀相对比较严重, 一条管线的壁厚只有2.2毫米, 与同一个管道的其它的部位进行比较, 其它部位基本上是壁厚3.8~3.9毫米, 相比之下, 减薄十分严重。另外一条管线的两个测点厚度也只有2.1~2.3毫米, 与同一个管道的其它部位进行比较, 其它部位基本上是壁厚2.8~3.0毫米, 相比之下, 减薄也非常严重。其它的管线减薄情况不太明显。因为积水对管道的冲淋和雨水的淋湿, 不能尽快使管道干燥, 从而造成管线局部的腐蚀。这是造成管道减薄的主要原因。再有一个原因, 就是此管道的附近区域内, 有蒸汽管道疏水器将蒸汽不停地进行排放, 将碳钢管道腐蚀减薄引发, 再加上管道平时的保养和维护也欠缺, 造成管道腐蚀越来越严重, 从而使壁厚减薄引发。

针对于该次检验的结果, 减薄趋势管道发现后, 应该跟踪监测管道和弯头, 在下一次的检验周期以前, 测厚检查应该每一年或者半年安排一次检查, 对于在刚开始安装时, 是否是由于不同规格材料的错用而引起的进行确定, 如果减薄是由于其它的原因引起的, 不但要进一步地对管道进行监测, 还应该采取有效的措施。

(5) 无损检测

对管道焊缝进行无损检测抽查, 主要采取射线检测和超声检测, 通过检测发现多数焊缝内部存在超标缺陷, 主要缺陷有气孔、未焊透、未熔合、夹渣等类型。

2. 安全评价

(1) 评价腐蚀凹坑的安全

为了确保氨制冷系统压力管道能够安全的使用, 对超过管道壁厚腐蚀裕量的凹坑, 要严格按照《在用工业管道定期检验规程 (试用) 》进行安全地评价。根据检验结果, 对腐蚀严重的五处凹坑进行了安全评价, 其中接近临界值的有二处, 一处腐蚀坑为不合格。所以, 为了保证压力管道的安全, 需要尽快对三处腐蚀凹坑所在管段进行更换。

(2) 强度校核

针对氨制冷系统中压力管道而言, 分析管道的有限元应力, 是强度校核及评价安全所需。压力管道的附件以内压力自重引起的集中力, 是计算管道有限元应力的主要条件。首先要考虑温度对操作所造成的影响, 因为操作需要在常温下进行。考虑到氨制冷中压力管道的薄膜及弯曲应力, 所有进行检验的管线, 都应该认真分析和计算管道的有限元应力。主要对管道的弯曲应力和薄膜应力进行考虑, 对于分析有限应力, 主要根据实限测管线最小的壁厚, 利用CAESARII软件中的对工业管道比较适用的ASMEB31.3的规范进行应力的分析校核。氨制冷中压力管道的管线, 分析校核管道的有限元应力全部通过以后, 计算的结果显示, 所有压力管线的规范压力相对较低, 管线也比较富足。在进行计算的同时, 将氨系统的管线应力的计算强度校核结果给出来了, 此外, 分析相应的超标缺陷处计算结果的提取也给出了。

(3) 缺陷评价

对于氨制冷系统中压力管道进行检验, 发现没有超出标准规定的缺陷, 在进行安全保证的情况下, 利用合乎使用原则对缺陷进行评价。对于安全评价不合格的缺陷, 必须返修进行处理。本次评价了10个最严重的缺陷, 根据评价缺陷的最终结果, 其中3个缺陷需要返修处理。通常是依据检验结果, 进行返修或者判废, 但是, 本次采用合乎使用的原则对缺陷进行评价, 既减少了返修工作量, 又能够达到经济而安全的使用效果。

该次检验对于根据质量控制的标准判断为超出标准, 并且缺陷比较严重的, 对于24个进行了评定缺陷检验, 根据评定缺陷的最终的结果, 焊口评定没有达到标准、不合格的情况没发现。常规的方法是, 根据检验结果判废进行返修, 利用合乎使用原则的检验与常规的检验进行比较, 无论是焊接及切割返修的工作量, 还是焊接及切割返修以后的工作量, 都在很大程度减少了, 从而使经济使用和安全保证的根本目的得到了有效地实现。

(4) 综合评价

①氨制冷系统的压力管道中, 法兰和阀门的腐蚀及泄漏现象都很严重, 管道的腐蚀坑也存在。此外, 通过对氨制冷系统中压力管道进行检查, 还发现有些压力管道的支架没有达到规定的标准, 应该进行修复处理;压力管道中的一些阀门选型错误, 应该换氨专用的管道阀门;部分管道结构不合理应该进行改造。②对压力管道中检验发现的五处腐蚀凹坑, 进行安全评定, 有一处没有达到安全评定的要求, 还有二处与临界值比较接近, 这两处作为不合格进行处理。所以, 为了安全, 应该尽快更换凹坑安全评定不合格的管段。③对于管线的巡回检查需要加强, 压力管道在日常的维护上, 必须要加强, 为了使由于管道的腐蚀等一系统因素而导致压力管道的泄漏事故出现, 必须要对压力管道进行定期防腐蚀措施, 从而使系统安全生产的运行得到有效地保证。④对氨制冷系统中压力管道最小的壁厚进行检测, 对于腐蚀比较严重的局部管段, 必须要进行更换处理。其余管段经强度校核及分析管道有限元应力分析计算后, 强度校核和应力分析都满足要求。⑤对于较小壁厚情况的检测, 在进行使用的过程中, 应该跟踪加强进行检测, 对于刚开始安装时所采用的管道壁厚就比较小进行准确的确定。该次检测的结果, 对于局部的管段腐蚀非常严重的一部分管段, 应该进行更换。⑥按照合乎使用的原则, 在安全条件得以保证的前提下, 采用相关的方法, 对于经过24个质量控制的标准, 判断为超出标准, 并且对于比较严重缺陷, 进行缺陷的评定, 评定焊口都能够达到标准, 没有不合格的现象。⑦对于压力管道的检验, 针对有限无应力, 应该按照最小的壁厚进行强度的校核和分析, 利用国际上公认的软件包CAESAII (4.40版) 进行计算, 计算结果显示, 计算所有压力管道的强度校核都合格, 并且, 将超标缺陷处的应力分析计算的结果进行提供, 将计算的数据提供给超标缺陷的评定。

3. 讨论及建议

(1) 应按要求建立健全氨制冷系统中压力管道的档案, 最好能够实行计算机的管理模式。 (2) 对于氨制冷系统中压力管道, 必须要定期进行检验和维护, 建立巡回进行检查的相关制度, 根据压力管道特点, 提前制定管道的维护及检验计划。 (3) 为预防制冷系统中压力管道的泄漏, 致使人身和财产得到有效地保证, 应建立预防及救援安全措施。 (4) 对于定期的维修和检验都是非常有必要实施的, 应该结合管道特点, 根据压力容器的维修及检验, 将压力管道的维修及检验计划制定出来。 (5) 对管道结构不合理的部分进行改造。对于氨制冷系统压力管道的技术资料一定要健全, 并且, 对于管道必须要按照要求进行有效地改造, 将相关的安全措施必须要制定, 该氨制冷系统的压力管道经改造以后, 至今为止, 已经运行了两年, 运行的状况比较好, 没有泄漏等相关事故发生。

4. 总结

氨制冷系统中压力管道经过全面检验, 对缺陷进行处理, 对不合理结构进行改造措施已经两年了, 使用效果比较好, 没有发生过压力管道的泄漏事故。综上所述, 针对氨制冷系统中压力管道而言, 如果想要达到使用上的安全, 需要健全并落实管道安全管理各项制度, 完善管道的技术档案, 最好能够实施计算机的管理模式。同时, 对于压力管道应该定期进行检验及维护, 建立预防及应急救援的安全措施, 从而使管道安全得到有效的保障。

摘要：从当前来看, 无论是食品行业, 还是啤酒行业, 氨制冷系统都在广泛地进行应用, 主要是在生产过程中, 应该在冷藏制冷和制冷中进行。在设定好的工作参数及环境下, 运行氨制冷系统的压力管道, 压力管道的安装和设计与使用以及试验检验与安全性都有很大的关系。因此, 对于氨制冷系统的压力管道在运行中, 经常出现的一些问题一定要重视起来, 从而使氨制冷系统压力管道的安全性得到有力的提升。

关键词：氨制冷系统,压力管道,安全评价

参考文献

[1]程龙.氨制冷系统安全分析及其工程应用研究[D].哈尔滨商业大学, 2015.

单级压缩式氨制冷系统氨泄漏分析 篇6

关键词：氨,制冷,泄漏

1 序言

近年来环境污染问题日益突出, 据相关调查报告显示, 济南市首要污染物PM2.5中, 铵根离子含量占据了相当的比重, 制冷系统中氨气的泄漏是其中不可忽视的重要因素之一。随着科技发展及国民生活水平的不断提高, 制冷系统已经逐渐应用到各个行业、各个领域当中。但是在目前的工业企业、冷库等大规模制冷系统中, 应用最为广泛的还是以氨作为制冷剂的单级压缩式制冷系统。

2 单机压缩式氨制冷系统

作为经典的单机压缩式氨制冷系统, 其主要设备有压缩机、节流装置、冷凝器、蒸发器四大部分。辅助设备有油氨分离器、集油器、空气分离器、贮氨器、低压循环桶、气液分离器、紧急泄氨阀、氨泵等。GB18218-2000《重大危险源辨识》中规定, 氨在生产场所的临界量为40t, 贮存区的临界量为100t。而在最新的GB18218-2009《危险化学品重大危险源辨识》中, 将有毒气体氨的临界量规定为10t。氨制冷系统各设备氨填充量如表1所示。

按照制冷量、制冷形式、设备选型等的不同, 制冷系统中氨的填充量从小于1吨到几十吨不等。系统中氨的填充量较大, 系统运行、设备、操作、管理等各环节均有可能发生氨气泄漏。

3 氨气泄漏分析

单级压缩式氨制冷系统中, 可能发生氨泄漏的环节有很多。

3.1 操作、管理环节

(1) 氨制冷机与设备操作调整、管理不符合安全技术要求, 导致系统超压运行、吸入空气或未及时放油、放空气、冲霜。

(2) 氨制冷机与设备未按规程要求进行定期检查、修理维护, 或者在维修过程中未按维修规程关闭有关阀门, 抽空;修理后未抽空试运行即交付使用。

(3) 氨制冷系统放空气操作未按规程操作或自动放空气装置故障, 放空气阀开启过大。

(4) 放油操作未按照规程操作, 集油器中的油含有氨制冷剂, 未减压或减压不符合要求。

(5) 热氨冲霜或水冲霜未按操作规程操作, 或液体调节站和气体调节站的阀门年久失修, 导致泄漏。

(6) 制冷系统加注制冷剂未按操作规程进行操作, 导致泄漏。

(7) 冬季停机期间, 未按操作规程放净机器、冷凝器中的冷却水。

3.2 设备、运行环节

(1) 制冷系统的压力容器、压力表、安全阀、液位计未按规定定期安全检查、鉴定和维修。

(2) 氨冷却排管设计、制造、安装不符合要求, 或机械除霜不当导致泄漏。

(3) 氨冷凝器及其管路阀门设计、制造、安装不符合安全技术要求, 或操作调整、检修失误导致泄漏。

(4) 氨制冷系统压缩机、设备、管路及阀门管件使用年限超过使用寿命, 或操作、维修保养不当。

(5) 氨制冷系统不洁净, 使用的制冷剂含水量超标, 导致系统设备及管路阀门腐蚀泄漏。

(6) 氨储液器未按安全规定要求存放、安装、使用、检查、维护。 (7) 氨压缩机密封器损坏, 阀门盘根磨损未及时检修。

(8) 氨中冷器、储液器、循环桶的液位计、阀门损坏, 未及时检修。

(9) 制冷压缩机开机时, 排气管路上截止阀未打开或者单向阀失灵, 导致超压泄漏。

(10) 制冷压缩机开机时, 未按照操作规程正确调整, 导致泄漏。

参考文献

[1]张晓凯, 周玉静, 王彤彤等.济南地区春季大气中细颗粒物分布状况及形态的透射电镜实验研究[J].环境科学与管理, 2015, 40 (05) :44-46.

[2]楚光临.冷库氨制冷系统突发泄漏事故与应急标准化操作程序[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014 (19) :404-406.DOI:10.3969/j.issn.2095-2104.2014.19.284.

[3]申伶俐, 蔡小明.专业技术难题分析报告--关于氨制冷系统的高压改造问题[J].科技创新与应用, 2013 (34) :40.

氨制冷机换热器的思考 篇7

我们知道介质在换热器内的流速越大, 其传热系数也越大。因此提高介质在换热器内的流速可以大大提高换热效果, 但增加流速带来的负面影响是增大了通过换热器的压力降, 增加了泵的能量消耗, 所以要有一定的适宜范围。采用特殊设计的换热管表面结构, 如翅片管, 钉头管, 螺纹管等, 一方面增大了传热面积, 另一方面特殊表面的扰流作用大大增加了管外流体的湍流程度, 两方面都能提高换热器的整体换热效果, 所以这些表面结构要比光管表面的性能优异。

空冷器也是换热器的一种。空气冷却器是以环境空气作为冷却介质, 横掠翅片管外, 使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备, 简称“空冷器”, 也称“空气冷却式换热器”。空冷器也叫做翅片风机, 常用它代替水冷式壳-管式换热器冷却介质, 水资源短缺地区尤为突出。

空冷器主要由管束、风机、构架及百叶窗所组成。

1 空冷器与传统水冷器相比有何优点

2 空冷器如何分类

以空冷器冷却方式分类, 可分为:干式空冷器, 湿式空冷器, 干-湿联合空冷器, 两侧喷淋联合空冷器;以空冷器管束布置型式分类, 可分为:水平式空冷器, 斜顶式空冷器, 立式空冷器, 圆环式空冷器;以空冷器通风方式分类, 可分为:自然通风式空冷器、鼓风式空冷器、引风式空冷器。

3 空冷器翅片管有哪些型式

空冷器翅片管有L型翅片管, LL型翅片管, G型 (镶嵌式) 翅片管, KL滚花型翅片管, DR型双金属轧制翅片管, TC型椭圆管套矩形片翅片管, T60型板翅片翅片管等结构形式。

4 空冷器管箱有哪些型式

空冷器管箱有丝堵型管箱, 可卸盖板管箱, 集合管式管箱, 可卸帽盖板管箱, 全焊接圆帽管箱, 整体锻造管箱等结构形式。

5 空冷器的风机有哪些基本型式

6 空冷器与传统水冷器相比有何缺点

7 引风式风机有哪些优缺点

引风式风机的优点有:1) 气流分布均匀;2) 噪音较小;3) 管束下部空间可以利用, 缺点有:1) 风机安装在管束的上部, 受管束高温的影响, 不利于维护风机。2) 经管束后进入风机的空气温度较高, 故引风式比鼓风式消耗功率约大10%。3) 管束需从下部检修, 操作不方便。

8 鼓风式风机有哪些优缺点

鼓风式风机的优点有:1) 易于产生湍流, 对传热有利。2) 操作费用较低。3) 可以从上部检修管束, 操作方便。缺点有:1) 气流分布不均匀。2) 管束上部敞开容易受日光和雨水的影响。

9 空冷器检修包括哪些主要内容

检修内容:

1) 清扫检查管箱及管束。

2) 更换腐蚀严重的管箱丝堵、管箱法兰的联接螺栓及丝堵、法兰垫片。

3) 检查修复风筒、百叶窗及喷水设施。

4) 处理泄漏的管子。

5) 校验安全附件。

6) 整体更换管束。

7) 对管束进行试压。

8) 检查修理轴流风机。

喷射式氨-水吸收制冷系统的研究 篇8

吸收制冷循环以低品位的热能作为驱动热源,在很多情况下,可以代替压缩式制冷循环,因此可以节省大量宝贵的高品位的电能。对于驱动热源,可以是太阳能、地热以及工业废热等。系统运转过程中,没有任何废物排出,既节能又环保。

如何以更低品位的能量作为驱动能源 如太阳能、工业废热等,向用户提供所需的冷量,是吸收制冷面临的一个新的课题。因此,有必要对当前的吸收制冷循环进行改进。喷射器其结构简单、成本低,被广泛应用于流体输送、真空操作、制冷和余热回收等领域。Lin Shi等[1]将喷射器引入到第二类吸收式热泵,结果表明,喷射器的引入可以提高吸收器温度,获得更高品位热量。Da-wen Sun等和赵宗昌等[2,3]对带有喷射器的第一类吸收式热泵进行了研究,结果表明喷射器的引入,对性能的提高起着积极的作用。本文将喷射器引入氨-水吸收制冷系统中,使其构成喷射-吸收复合式制冷循环,同时对喷射器及整个制冷系统进行模拟计算,对发生温度、性能系数等制冷循环的主要参数与常规吸收制冷系统进行了比较,同时对压缩比、冷凝温度等参数对系统的影响进行了分析。

1 系统工作原理

如图1所示,与常规氨-水吸收制冷系统[4]相比,喷射-吸收制冷系统在蒸发器和吸收器间增加了喷射器。可以看到,加入喷射器后,系统的结构变化并不大。由发生器产生的(1+u)个单位的氨蒸汽,其中u个单位的氨蒸汽经过冷凝器和蒸发器,完成放热和吸热的过程;而剩下的1个单位的氨蒸汽作为工作流体直接进入喷射器,引射来自蒸发器的u个单位的低压氨蒸汽。其中u为喷射器的喷射系数,定义为引射流体与工作流体的质量流率之比。

图2给出了喷射器的基本结构。喷射器有两个输入流股和一个输出流股,工作流体具有很高的压力,在经过喷嘴时,静压能转化为动能,以很高的速度喷出,带走接受室的介质,接受室内形成局部的真空,在接受室与引射流体的压力差的驱动下,引射流体被吸入到接受室内,在混合室内,两股流体混合成一股流体,混合室的截面积逐渐增大,流体速度降低,动能转化为静压能,形成具有一定压力的压缩流体后被排入到吸收器中。

整个循环过程可分为两个循环,制冷剂的循环和吸收剂循环。制冷剂的循环:在发生器中,浓的溶液吸收发生热,经过精馏塔的提纯作用后,浓度大于0.998 kg/kg的氨蒸汽由塔顶排出(流股2),然后被分成两部分,一部分进入喷射器(流股4);另一部分进入冷凝器(流股12),在冷凝器中,冷凝至饱和液体(流股9),同时放出热量Qc,然后经过过冷却器,进一步被冷却成过冷液体(流股7)后,经节流阀进入蒸发器(流股7 a),在低压下吸收热量Qe气化成饱和蒸汽(流股8),经过冷器升温后,过热低压蒸汽进入喷射器(流股1),在喷射器混合成压缩流体进入吸收器(流股11)。吸收剂的循环:从发生器底部流出的稀溶液(流股3)经过热交换器(流股10)后,经节流阀(流股10 a)进入吸收器,吸收来自喷射器的压缩流体,放出热量Qa成饱和液体,混合后的浓溶液(流股6),经溶液泵(流股6 a)、热交换器(流股5)后,再次进入精馏塔进行再生,完成整个循环过程。在整个循环过程中,发生热Qg作为驱动热,Qe为冷负荷,供用户使用;而Qa和Qc则以较低品位的热排放到环境中。

2 系统热力过程的模拟

1972年舒尔茨[5]提出氨-水混合物Gibbs自由能的气液相关联式,利用常规热力学关系式,经过数学变换可以推导出氨-水溶液各热力学性质计算式[6,7]。对于喷射器模型,本文选用索科洛夫基于气体动力学函数建立的喷射器计算模型[8]。为了简化计算模型,模拟中做出如下假设:

(1)整个系统处于热平衡和稳态流动状态;

(2)喷射器内蒸汽流动是一维稳态等熵过程;

(3)离开发生器、吸收器的溶液为饱和溶液;

(4)离开冷凝器、蒸发器的工质为饱和状态;

(5)忽略流阻和溶液泵的功率;

(6)放气范围取0.06 (质量分数)。

2.1 喷射器数学模型

在计算喷射器的时候,应用气体动力函数是比较方便的。以下是本文用到的气体动力函数。

相对压力

${\displaystyle \prod =}\frac{p}{p{}_0}=(1-\frac{k-1}{k+1}\lambda {}^2){}^{\frac{k}{k-1}}(1)$

相对密度:

$\epsilon =\frac{\rho }{\rho {}_0}=(1-\frac{k-1}{k+1}\lambda {}^2){}^{\frac{k}{k-1}}(2)$

以上各式中,λ为折算等熵速度,k为氨的绝热指数,k=Cp/Cv=1.31。

气体喷射器中,喷射器工作性能由喷射系数u来表示,文献[8]给出了计算喷射系数的方法

$u\sqrt{\theta }=\frac{{\rm K}{}_1\lambda {}_{\text{Ρ}\text{Η}}-{\rm K}{}_3\lambda {}_{\text{C}3}}{{\rm K}{}_4\lambda {}_{\text{C}3}{\rm K}{}_2\lambda {}_{\text{Η}2}}(3)$

式中 Ki——喷射器内流体的速度系数;

θ——引射流体与工作流体温度之比(即θ=Th/Tp)

速度系数

K1=φ1φ2φ3 (4)

K2=φ2φ3φ4 (5)

${\rm K}{}_3=1+\phi {}_3\frac{{\rm P}{}_{\text{C}}}{{\rm P}{}_{\text{Ρ}}}\frac{{\displaystyle {\prod }_{C3}-}{\rm P}{}_{\text{Η}}/{\rm P}{}_{\text{C}}}{k{\displaystyle {\prod }_{*}\lambda }{}_{\text{C}3}q{}_{\text{Ρ}\text{Η}}}(6)$

${\rm K}{}_4=1+\phi {}_3\frac{{\rm P}{}_{\text{C}}}{{\rm P}{}_{\text{Η}}}\frac{{\displaystyle {\prod }_{\text{C}3}-}{\displaystyle {\prod }_{\text{C}2}}}{k{\displaystyle {\prod }_{*}\lambda }{}_{\text{C}3}q{}_{\text{Η}2}}(7)$

式中 φi——常数;

q——折算质量速度,q=λε/ε*;

ε*——临界相对密度,即λ=1时的相对密度;

Pp/Ph——定义为膨胀比;

Pc/Ph——定义为压缩比。

当工作流体达到临界速度时,喷射器内产生极限状态,极限状态下的喷射系数(u)2可由式(8)来表示。

$(u){}_2\sqrt{\theta }=\frac{\frac{{\rm P}{}_{\text{Η}}}{{\rm P}{}_{\text{C}}}\frac{1}{q{}_{\text{C}3}}-\frac{{\rm P}{}_{\text{Η}}}{{\rm P}{}_{\text{Ρ}}}\frac{1}{q{}_{\text{Ρ}\text{S}}}}{1-\frac{{\rm P}{}_{\text{Η}}}{{\rm P}{}_{\text{C}}}\frac{1}{q{}_{\text{C}3}}}(8)$

式(3)～式(8)为计算喷射系数的关联式,计算时应在u<(u)2和λC3≤1的条件下,计算不同的喷射系数,取其最大。

2.2 平衡计算

求得喷射器的喷射系数u后,对整个系统,各部件可根据物料平衡和能量平衡来进行计算。

发生器和精馏塔

m5=m2+m3 (9)

m5ζ5=m2+m3ζ3 (10)

Qg+m5h5=m2h2+m3h3 (11)

吸收器

m6=m11+m10a (12)

m6ζ6=m11+m10aζ10a (13)

Qa+m6h6=m11h11+m10ah10a (14)

冷凝器

m12=m9 (15)

Qc+m9h9=m12h12 (16)

蒸发器

m8=m7a (17)

Qc+m7ah7a=m8h8 (18)

喷射器

m1=um4 (19)

m11=m1+m4 (20)

热交换器与过冷却器

Qex1=ηm3(h3-h10)=m5(h5-h6a) (21)

Qex2=ηm1(h9-h7)=m1(h1-h8) (22)

式中 mi——各流股的质量流率,kg/s;

ζ——氨的质量浓度,kg/kg;

h——各点状态的比焓,kJ/kg;

Q——各部件热负荷,kW;

η——换热器效率,本文取0.9。

求得各部件热负荷后,性能系数及有效能效率就可根据的其定义求得

$C{\rm O}{\rm P}=\frac{Q{}_{\text{e}}}{Q{}_{\text{g}}}(23)$

$EC{\rm O}{\rm P}=\frac{Q{}_{\text{e}}({\rm T}{}_0/{\rm T}{}_{\text{e}}-1)}{Q{}_{\text{g}}(1-{\rm T}{}_0/{\rm T}{}_{\text{g}})}(24)$

式中,Ti为温度,下标0表示环境温度。

3 计算结果与讨论

在喷射器的模拟过程中,喷射器的喷射系数u仅是压缩比和膨胀比的函数,如图3所示。在压缩比一定、膨胀比增大时,工作流体和引射流体的压差增大,工作流体对引射流体做功的能力增加,因此u增大。同时当膨胀比一定、压缩比增大时,引射流体和压缩流体的压差值增加,使做功难度增大,因此u减小。由图3还可以得到,当膨胀比较小时,不宜采用过大的压缩比,导致喷射系数显著降低,喷射器失效。

图4为吸收温度40℃,冷凝温度40℃,蒸发温度0℃时系统性能系数(COP)、系统有效能效率(ECOP)随压缩比改变时的变化情况。当压缩比为1时,引射流体压力等于压缩流体压力,即没有喷射器时,系统的COP、ECOP都是最大的。随着压缩比的增大,COP、ECOP都在减小。喷射器的引入,使得发生器经过精馏设备后产生的氨蒸汽,其中一部分作为工作流体进入喷射器来提升吸收器的压力,而没有进入蒸发器进行制冷。因此,与常规吸收制冷系统相比,会有较小的COP和ECOP。同时,随着压缩比的增大,进入蒸发器制冷的氨蒸气比率逐渐减少,COP和ECOP不断下降。

图5为吸收温度40℃、冷凝温度40℃、放气范围为0.06时,不同蒸发温度下的发生温度随压缩比变化的曲线图。在同一蒸发温度下,喷射器的引入使得吸收压力提高,从而吸收器和发生器内氨的浓度升高,所需的发生温度降低。随着压缩比的增加,吸收压力不断提高,发生温度不断降低。因此发生温度随着压缩比的增大而减小。从图中还可以得到,而同一压缩比下,发生温度随蒸发温度的降低而升高。蒸发温度的降低使得蒸发压力和吸收压力降低,从而吸收器和发生器内氨的浓度降低,发生温度升高。

图6(a)为常规吸收制冷在吸收温度为40℃、放气范围为0.06时,COP与冷凝温度和蒸发温度的关系,当蒸发温度一定时,COP随冷凝温度的降低而升高。当冷凝温度降低时,发生器内的压力降低,需要的发生热减少,COP升高。图6(b)为同样的条件下,加入喷射器后,压缩比为1.2时,COP与冷凝温度的关系。与常规吸收制冷系统不同,COP随冷凝温度的升高出现了先增大后减小的趋势。因为,一方面冷凝温度升高,发生器内压力升高,使COP减小;另一方面,冷凝压力升高的同时,膨胀比增加,喷射系数增大,COP增大。在这两种因素的作用下,COP出现了先增大后减小的趋势。

图7为冷凝温度40℃,吸收温度40℃时,不同压缩比下,COP随蒸发温度的变化而改变的曲线。当压缩比为1时,即常规吸收制冷时,COP随蒸发温度的下降,出现明显减小的趋势。而当压缩比大于1时,COP随蒸发温度的升高,出现了先升高,后下降的趋势。这是因为,蒸发温度的升高,导致吸收器内压力的升高,吸收器内溶液浓度增加,放气范围不变的情况下,发生器内溶液浓度增加,所需发生热减少,COP将增加。同时膨胀比会减小,引射系数u减小,导致COP会减小,以上两种因素的作用结果导致了COP先增大后减小。

4 结 论

(1)常规吸收制冷系统在冷凝温度40℃,吸收温度40℃,蒸发温度为0℃时所需的发生温度为100℃左右,性能系数为0.46。喷射器的引入,可以明显降低所需的热源温度,但以系统效率的降低为代价,同样的蒸发温度下,当压缩比为1.2时,发生温度为90℃,但性能系数为0.3。如果采用更高的压缩比,发生温度可以降至90℃以下。在太阳能、地热等品位不高的热源丰富的地区,喷射-吸收制冷系统在制冷、食品保鲜等领域,有着广阔的发展空间。

(2)喷射-吸收系统的工作性能受环境温度的影响很大。水冷系统中,当地的湿球温度和传热温差决定了冷凝温度的高低。可根据蒸发温度的高低,选取合适的传热温差,从而使系统性能系数得到提高。

(3)系统所需发生温度受到蒸发温度的影响,在冷凝温度和吸收温度一定时,发生温度随蒸发温度的升高而降低。可以通过强化蒸发器与待降温系统的热交换,这样有利于提高蒸发温度,降低驱动热源的温度。

参考文献

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氨制冷压力容器 篇9

关键词：制冷车间,有毒有害,气密性,试压试漏,验收规范,安全生产

1 工程简介

陈蛮庄煤矿位于山东省单县李田楼乡陈蛮庄村,在单(县)丰(县)公路北4Km处,交通便利,隶属于肥城矿业集团。陈蛮庄煤矿主、副、风三井筒均采用冻结方案施工,经公开招投标,其中风井井筒冻结由中煤特殊凿井(集团)有限责任公司施工。该井井筒深度890m,净径Φ5.50m。该矿地质条件极其复杂,表土厚度达572.45m,粘土占62%以上,且部分粘土单层厚度较大,另外基岩段含水丰富。为加快矿井建设速度,风井井筒采用局部冻结方案,冻结深度644m。冻结站设计安装18组螺杆机组,工况制冷量990×104kcal·h-1,属特大型制冷车间。系统安全和稳定运行是第一要务,要求严格按照《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》进行冻结制冷车间的施工安装及验收,遵守《螺杆式双级压缩机操作规程》。2008年8月26日进场筹备,2009年2月2日开机运转,2010年1月1日停机竣工。

2 工艺流程

双级压缩氨制冷系统是用管道和阀门把低级压缩机、中间冷凝器、高级压缩机、冷凝器、高压储液桶和蒸发器依次连接形成一个密闭系统,通过汽化、压缩、冷凝、储液和节流,完成一个制冷循环。

2008年12月22日

3 氨制冷车间的特点

氨制冷车间属有害有毒车间,其安装要求非常严格,对系统气密性要求很高,管路、焊缝和阀门的试压试漏必须达到标准,系统方准投入使用。

4 氨制冷车间试压试漏标准

4.1 系统试压:

氨系统管道安装完毕后,应以压缩空气进行吹除排污,反复几次将系统中污物排净后,再以压缩空气进行试压,高压部分用1.80Mpa(表压力),低压部分用1.20Mpa(表压力)试压,开始六十小时内,气体冷却的压力降不大于0.03Mpa,以后18小时内,压力不再下降为合格,要防止草率从事,严格遵守国标《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》(GB50274)有关规定。

4.2 系统氨试漏:

氨系统经压力试验和抽真空试验合格后,方可用少量氨气试漏,充氨试验压力为0.20Mpa(表压力)。氨试漏应分段、分间进行,氨气试漏不得向系统灌入大量氨液。氨试漏可用PH试纸和酚酞试纸检漏。检漏完毕后发现有漏点时,必须将系统内的氨气抽净,并与大气连通后方能进行补焊,严禁在系统含氨的情况下补焊。

4.3 气密试验:

高压部分:1.80MPa(表压力);低压部分:1.20MPa(表压力)。

5 现状调查

2008年11月18日冻结站开始安装,同年12月22日安装结束并进行系统试压试漏。主要通过对管路焊缝、盘口焊缝、管帽焊缝、盘口压垫及紧固、管材质量、阀门盘根和阀门内漏等检测,达到系统的气密性。

高压部分:高压级压缩机组排出口起经冷淋器、高压储液桶至螺旋管蒸发器的节流阀,系统试漏压力为1.80MPa(表压力)。

中、低压部分:节流阀经蒸发器至高压级机组吸气阀,系统试漏压力为1.20MPa(表压力)。

氨制冷系统首次打压渗漏点统计表见表1。

从统计表中看,打压试漏合格率仅达75%,满足不了系统使用要求。

在打压试漏过程中发现,造成系统试压不合格的因素有:管材质量、焊缝焊接质量、阀门气密性和法兰压垫及紧固等问题。针对系统试压不合格的问题,进行了调查,具体如表2(影响系统试压不合格因素的统计表)所示。

从表2可以看出,法兰压垫及紧固和焊缝焊接质量分别占系统试压试漏合格率低问题影响因素的60.44%和32.96%,因此,重点解决的是:法兰压垫及紧固和焊接质量问题,其次是更换部分不合格的阀门和严把管材质量关。

6 目标设定

符合《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》,氨制冷系统试压试漏合格率100%。

7 制定对策

①更换法兰盘高压垫,重新平衡紧固螺栓。②认真检查焊缝并进行探伤,发现砂眼挖去重新焊接直到合格,严禁带压施焊。③对气密性差的阀门进行更换新的合格产品。④把好管材进货关。

8 对策实施

①由于氨管路安装法兰对接时首先就把高压密封垫加在盘口对称四条螺栓连接带紧,定位后进行施焊,焊接产生的热量对高压密封垫有一定烧毁损坏,造成密闭性能降低,所以在打压试漏就保不住压力。为此,必须全部更换同规格型号盘口高压密封垫。方法:去掉旧垫,清理干净盘口,再压上新密封垫所有螺栓对称紧固。每个盘口处理完毕打压合格后并作好标记,标记内容:合格、时间、责任人等记样。②氨管路错综复杂,焊缝较多。有管与管、管与管帽、管与法兰对接等,所有这些对接均以焊缝方式连接而成,焊缝焊接质量的好坏直接影响到焊缝的气密性能。在实际中工作中焊工的技术水平、责任心、作业条件及环境等都影响作业成果的质量,有的焊接质量差,所以在打压试漏时出现跑气渗漏,保不住压力。采取的措施是:焊工必须持证上岗,严禁无证作业;管与管、管与管帽、管与法兰对接首先做齐平管口再做坡口并清理干净,定位后才可以实施焊接作业,每道焊缝至少三遍,每次焊接前要清理干净药皮,认真检查,确保焊接质量;尽量改善作业条件和作业环境,下雨尽量不被雨淋或停止作业,冬季应有保温措施,空中作业的确保安全的同时又要确保焊缝质量;贴地面的管路对接一定挖出大坑留有足够空间保证下部焊缝的焊接质量;对每道焊缝焊接完成后进行探伤检查,对焊接不到位或有砂眼的,卸压后重新进行处理、焊接直到合格;作业中,做到岗位明确,责任到人。③气密性差的阀门找供应商进行调换新的同规格型号的合格产品。安排专业人员进行鉴定鉴别,要有质保书和合格证,合格证过期的到质量技术监督部门进行监测效验,合格后方可投入工程中使用。④氨制冷系统管路应采用高标准流体管材,对管材把好进货关,每批货要有质保书和合格证,必要时做材料成分和力学性能试验。确保所用管材符合设计要求,不得随意更换。另外,注重现场不同规格型号的管材分类入棚堆放管理,做好防腐防锈,尽快投入使用。

9 效果检查

通过以上对策措施实施后,再对氨制冷系统进行了试压试漏的检测:全部符合规范要求,合格率达到100%,氨制冷系统试压试漏合格后,加注冷冻机油,然后对系统进行抽真空试验,系统的气密性也满足要求。经检验各项指标均符合《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》SBJ12-2000.J38-2000,达到充氨运转条件,目标实现。

附:陈蛮庄风井冻结站氨制冷系统试压试漏验收表见表3。

10 经济效益

由于高度的责任心,娴熟技巧及严谨细致的工作,对氨制冷系统管路、焊缝及阀门等各疑点的认真检测,及时发现了氨制冷系统渗漏的部位,并采取了补救措施,使得氨制冷系统打压试漏这一环节相对提前了6天,因此缩短了工期,取得了一定的经济效益。

参考文献

[1]杨一凡.氨制冷技术的应用现状及发展趋势[J].制冷学报,2007(04).

[2]岑吕义.氨制冷系统的一些建议[J].冷藏技术,1998(02).