某放射性廠房制冷系統(tǒng)熱源優(yōu)化設(shè)計

肖瑤 楊少東

摘要：通過對某放射性廠房能源利用進(jìn)行綜合分析，提出利用高溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水罐產(chǎn)生的二次蒸汽作為本廠房制冷系統(tǒng)的驅(qū)動熱源，并從制冷系統(tǒng)性能評價、經(jīng)濟和環(huán)保方面對二次蒸汽作為熱源驅(qū)動蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機組實現(xiàn)制冷進(jìn)行了比較分析。該系統(tǒng)既充分利用了二次蒸汽，提高了能量利用率，又防止環(huán)境熱污染，極具有推廣價值。

關(guān)鍵詞：二次蒸汽;熱源;制冷系統(tǒng)

某放射性廠房的制冷系統(tǒng)用于工藝循環(huán)冷卻水冷卻，總冷負(fù)荷約為1500kW。根據(jù)該廠房原有設(shè)計方案，選用30HR-250型電動壓縮式制冷機組，單機制冷量880 kW，耗電功率233 kW，選用2臺，耗電取自廠用電。電能屬于高品味能量，若對該放射性廠房的能源利用進(jìn)行綜合分析，選擇更加合適的驅(qū)動熱源能實現(xiàn)本廠房制冷，不僅會節(jié)約大量成本，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，且符合國家節(jié)能減排總體要求。

一、優(yōu)化方案

對該放射性廠房綜合能源利用進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在該廠房中有一套蒸汽轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，來自鍋爐房的軟化水蒸汽（1.1MPa（a））在汽汽換熱器內(nèi)與去離子水換熱后將變成飽和凝結(jié)水，這部分凝結(jié)水是接近汽汽換熱器壓力的飽和水，飽和冷凝水自流進(jìn)入疏水罐，后再經(jīng)疏水冷卻器與二次側(cè)凝結(jié)水進(jìn)行換熱后進(jìn)入冷凝水回收系統(tǒng)。其中疏水罐內(nèi)壓力約為0.6MPa（a），由能量守恒可知，高壓的冷凝水將會閃蒸成大量蒸汽（又稱二次蒸汽）。蒸汽蓄熱器即根據(jù)這一原理進(jìn)行設(shè)計的。當(dāng)然，不是所有情形都會出現(xiàn)閃蒸蒸汽，當(dāng)高壓水的溫度比低壓水的飽和溫度低，將不會出現(xiàn)閃蒸蒸汽。閃蒸蒸汽的比例由蒸汽和冷凝水中所含有的能量決定，一般閃蒸蒸汽的質(zhì)量占高壓冷凝水的3%-15%。閃蒸蒸汽與水在鍋爐中被加熱產(chǎn)生的蒸汽（也稱直接蒸汽）相比，性質(zhì)并無任何不同，僅僅是蒸汽來源有一些區(qū)分，他們在相同壓力下都含有相同的潛熱，都是能量的載體。如果利用這部分閃蒸蒸汽，作為制冷系統(tǒng)的驅(qū)動熱源，不僅意味著可以充分利用蒸汽所蘊含的熱量，降低單位能耗，而且能節(jié)省大量電能，降低全廠用電負(fù)荷，也能在一定程度上減少廠房火荷載。

二、技術(shù)經(jīng)濟性分析

1.制冷系統(tǒng)評價

對于制冷系統(tǒng)評價標(biāo)準(zhǔn)，壓縮式制冷機通常用制冷系數(shù)作為其制冷能機性能評價的指標(biāo)，而對于吸收式制冷機，其評價指標(biāo)通常稱為熱力系數(shù)，二者統(tǒng)稱為性能系數(shù)COP。

這樣，蒸汽壓縮式制冷機與吸收式制冷機效相比，使用相同性質(zhì)的驅(qū)動熱源，就具有可比性。一般的，采用壓縮式制冷，根據(jù)發(fā)電廠具體情況，效率 在0.3-0.45之間，未修正之前的壓縮式制冷機制冷系數(shù)在1.5-6之間，根據(jù)機組和運行情況電動壓縮式制冷機等效性能系數(shù) 在0.45-2.7之間。

選用30HR-250型電動壓縮式制冷機組，單機制冷量880 kW，耗電功率233 kW，選用2臺，耗電取自廠用電，COP為3.77，考慮到發(fā)電廠效率，取0.34，由式（4）可求得電動壓縮式等效制冷機性能系數(shù)為1.28. 若選用SG-22M蒸汽溴化鋰吸收式制冷機組，額定制冷量777 kW，蒸汽額定壓力為0.6MPa（a），制冷所用蒸汽取自飽和凝結(jié)水流經(jīng)疏水罐產(chǎn)生的0.6MP（a）閃蒸蒸汽，蒸汽量0.972t/h，制冷機性能系數(shù)為1.307，經(jīng)比較，蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機性能系數(shù)大于修正后的電動壓縮式制冷機性能系數(shù)。因此，工程若選用蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機作為工藝循環(huán)冷卻水用冷的制冷機形式，設(shè)計2臺，可滿足其用冷需求。

2.經(jīng)濟效益

獲得1500 kW制冷量，溴化鋰吸收式制冷機組較電動壓縮式制冷機組少耗電約466kW，按照該廠房制冷系統(tǒng)設(shè)計，其夏季使用冷水機組進(jìn)行制冷，按照夏季運行5個月，即3600h計，節(jié)約能量466 kW ×3600h=1 677 600KW.h，按電價0.6/ kW h計，節(jié)約費用1006560元，兩臺SG-22M蒸汽溴化鋰機組投資100萬元，1年即可回收。

3.環(huán)保效益

電動壓縮式制冷機組在夏季制冷時，向室外排出熱量并產(chǎn)生較大噪聲，給周圍環(huán)境帶來熱污染和噪聲污染，而以蒸汽為熱源的蒸汽溴化鋰制冷機組具有運轉(zhuǎn)部件小，噪聲低，振動小，無爆炸危險，無公害的優(yōu)點，不僅充分利用了二次蒸汽，提高了能量的利用率，又防止環(huán)境熱污染，極具有推廣價值。

三、結(jié)語

通過對某放射性廠房能源利用進(jìn)行綜合分析，提出利用高溫凝結(jié)水進(jìn)入疏水罐產(chǎn)生的閃蒸蒸汽作為本廠房制冷系統(tǒng)的驅(qū)動熱源，并從制冷系統(tǒng)性能評價、經(jīng)濟和環(huán)保方面對閃蒸蒸汽作為熱源驅(qū)動蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機組實現(xiàn)制冷進(jìn)行了比較分析。該系統(tǒng)既充分利用了二次蒸汽，提高了能量利用率，又防止環(huán)境熱污染，極具有推廣價值。

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作者簡介：肖瑤（1994.01-），女，漢族，湖南邵陽市人，碩士學(xué)歷，中國核電工程有限公司助理工程師，主要研究方向：蒸汽、壓空系統(tǒng)等。

（作者單位：中國核電工程有限公司）