Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Энергосберегающая технология управления процесса дренирования флегмы в испарителях абсорбционных холодильных установок агрегатов синтеза аммиака

Абсорбционные холодильные установки (АХУ) нашли широкое применение в различных энерготехнологических системах производств химической промышленности, в частности в агрегатах синтеза аммиака большой мощности, благодаря возможности утилизации низкопотенциального тепла, что существенно повышает экономичность технологических процессов.

Одним из основных аппаратов участка вторичной конденсации, в котором собственно и происходит выделение продукционного аммиака из циркуляционного газа (ЦГ), является испаритель, включенный в схему работы двух АХУ. Опыт эксплуатации АХУ свидетельствует о нестабильности их работы [1], что приводит к колебаниям температуры ЦГ в испарителе, с увеличением которой хотя бы на 1 0С энергозатраты компрессорной системы возрастают на 32 кВт×час. При среднегодовой работе агрегата 8 тыс. часов общее энергопотребление увеличивается на 256 тыс. кВт. При этом расходные коэффициенты по природному газу и обессоленной воде увеличиваются соответственно на 0,77 нм3×NH3 и 7,36 кг/т×NH3 [2].

Особенность процесса испарения заключается в том, что жидкий хладагент, поступающий в испаритель, содержит некоторое количество воды, и весовая концентрация хладагента на входе по проекту составляет 0,998 кг/кг. При абсолютном давлении кипения 0,29 МПа в испарителе накапливается вода, удаление которой, как правило, предусматривается периодическим дренированием в виде флегмы. Однако данные по влиянию процесса дренирования флегмы из испарителя отсутствуют, как и отсутствуют в литературе данные по количественным зависимостям и их характеру на эффективность охлаждения ЦГ в испарителях АХУ.

С целью установления вышеуказанных зависимостей и их характера была проведена статическая идентификация математической модели испарителя на основе данных, полученных путем пассивного регистрационного эксперимента. Целью идентификации было установление основного параметра связи – коэффициента теплопередачи К, определяемого коэффициентами теплоотдачи и термическим загрязнением стенок труб RЗ.

По результатам идентификации было установлено выражение для термического загрязнения стенок RЗ2×К/Вт) [3]:

 

R3= - 3,14×10 –4 +5,6638×10 –5MСК , (1)

 

где МСК – средний расход аммиачного конденсата внутритрубного пространства испарителя, т/час.

Как показывают результаты расчетов погрешность вычислений коэффициента загрязнений не превышает 10-12 %, а сама его величина выше общепринятых значений, рекомендуемых в литературе и заложенных в проектный расчет. Это обусловлено, по всей видимости, наличием конденсата во внутритрубном пространстве и катализаторной пылью. Исследования по установлению характера и количественных зависимостей влияния расхода флегмы на эффективность процесса охлаждения осуществлялись по математической модели.

Разработанная модель испарителя включает в себя уравнения теплоотдачи, теплопередачи, материальных и тепловых балансов, учитывающих изменения расхода флегмы из испарителя, концентрации жидкой и газообразной фаз хладагента, термодинамические зависимости, формулы для расчета теплофизических свойств и ряд допущений и ограничений (насыщенность паров аммиака по всему объему, тепло гидравлических потерь пренебрежимо мало, отсутствие теплообмена с окружающей средой, равномерное распределение концентрации аммиака в объеме кипящей жидкости, среднелогарифмическая разность температур); основные из уравнений следующие:

-          уравнение материального и энергетического балансов для двухфазного пространства

1 2 3