吴杰生，黄培炫，林标新

（广东吉荣空调有限公司，广东揭阳 522000）

一种石化行业专用冷水机组的设计

吴杰生，黄培炫，林标新

（广东吉荣空调有限公司，广东揭阳 522000）

以一种节能防腐防爆石化行业专用冷水机组的设计过程为例，介绍了机组在系统设计方面、防腐方面、防爆方面以及控制方面的特点和设计选型的相关情况。

节能；防腐；防爆；石化行业；专用冷水机组

0 引言

近年来，随着我国对能源需求的不断攀升，节能环保日益突显，作为我国支柱产业的石油、化工等行业，为了提高产品的质量和降低成本，其生产装置的技术改造及升级、新产品的开发、生产必将对生产环境及生产工艺提出更高要求，尤其是节能防腐防爆方面，以保证生产过程的高效、安全和可靠。冷水机组为石化行业生产过程提供低温冷源，也需要进行产品的更新换代，以满足新的要求。笔者以一种节能防腐防爆型的石化行业专用冷水机组LS200ZNB的设计过程为例子，介绍该类机组的设计重点和设备特点。

1 设计原则

1.1 节能环保方面

针对石化行业使用的冷水机组数量多、制冷量大和耗能大的特点，机组需在节能和环保方面具有更大的优势。

1.2 防腐防爆安全方面

由于石化行业的设备在使用环境和安全方面的特殊要求，机组需具备防腐和防爆功能。相对于常规的冷水机组，由于有特殊的防腐要求，所以机组必须采用先进的防腐技术，对机组外壳表面进行防腐处理，使机组能在工业或沿海等腐蚀性环境中正常工作，延长使用寿命，降低维护成本。另外相对于常规的冷水机组，由于有特殊的防爆要求，机组选用的配套件和电气等必须进行特殊的防爆工艺处理，使机组整机达到防爆等级ExdibmbⅡBT4的要求，并获得相关权威国家机构认证。

2 设计思路

根据机组设计选型原则，针对石化行业对机组的特殊要求，考虑从以下几个方面对机组的系统设计和配件选型方面进行介绍。

2.1 系统设计方面

空调机组系统部件的优化匹配一直是空调制造厂商孜孜以求的目标。螺旋折流板壳管式换热器已经在石油化工领域被证明具有较高的单位压降换热性能，在中央空调冷水机组壳管式蒸发器中也有一定的应用前景。螺旋折流板结构是针对弓型折流板壳侧流动缺陷而提出的新结构形式，具有传热效率高，流动阻力小等特点。

图1 螺旋折流板壳管式蒸发器结构图

本实例机组系统方面进行全新设计，制冷剂采用环保工质R134a，对大气臭氧层无破坏作用。如图1所示，蒸发器采用吉荣公司自主知识产权科研专利技术“高效螺旋折流板壳管式干式蒸发器”［1］，着眼于提高壳管式干式蒸发器的传热性能，从管外传热（采用螺旋折流板形式减少水侧换热死区）和管内传热（采用特殊高效内螺纹管）两方面进行强化，提高蒸发器的总体换热效果。冷凝器采用集中过冷技术设计，将冷凝后的液态制冷剂集中通过过冷腔，使液态制冷剂的过冷度更大和温度更均匀。机组系统进行全面优化匹配，使其达到最佳效果，以提高水冷冷水机组的性能，从而提高机组整体的运行效率。

2.2 防腐设计方面

由于石油、化工、炼油、冶金等石化行业的生产环境较为恶劣，对使用的设备有较高的防腐要求。本实例引进国际先进的防腐技术“全新的有机复合涂膜配套体系”对机组外壳表面进行全面的防腐处理。“全新的有机复合涂膜配套体系”是一项极具创新的表面处理工艺，主要包括：表面去油渍、化学底层处理和喷涂最终保护层三种工艺流程。其涂层由底漆、中漆、面漆三层复合组成，使机组能在工业环境或沿海环境等腐蚀性环境中正常工作，延长使用寿命，降低用户维护成本［2］。

2.3 防爆设计方面

由于机组设计的使用对象为石化行业，石化行业的生产环境又有各种易燃、易爆气体，所以机组的设计必须首先考虑其使用的安全性。

本实例设计时从各个方面充分考虑机组的防爆要求，所有用电部件都采用可靠的防爆措施。如压缩机选用专用防爆型半封闭螺杆式压缩机，该压缩机防爆标志为ExdmbibⅡBT4，具有高效、噪声小、寿命长、多级能量调节和能效高等特点，特别适合在需要防爆的环境使用。电控箱选用通过防爆认证的专用防爆电控箱，具有使用更安全更可靠等特点。

对于目前没有专用防爆的部件及电气接线，设计时采用特殊的防爆处理工艺，并编制专门的防爆工艺文件指导生产。如供液电磁阀，由于目前没有专门用于制冷剂的防爆电磁阀，故在设计时采用将电磁阀线圈按照图2所示进行浇封处理，通过浇封处理后的电磁阀线圈能够很好的满足防爆要求。

2.4 控制系统设计方面

控制系统采用西门子专用可编程序多功能PLC控制器，核心控制程序为自主开发的高智能专用控制程序。控制系统具有智能化程度高、触摸屏全中文显示、可显示机组运行时的全部参数及各个控制元件的运行状况、具备RS485标准通讯接口，方便用户实现机组的集中控制和远程监控、具备多系统均衡运行功能、采用三级密码保护、故障自动检测和显示等特点。控制系统能够根据机组的冷冻水进出水温度，自动控制机组运行，具有高智能化、高可靠性。

图2 电磁阀线圈浇封示意图

3 结束语

按照以上原则和思路设计的本实例LS200ZNB机组，是一种全新的环保型石化行业专用冷水机组，该机组具有节能、防腐和防爆功能，可广泛应用于石油、化工、炼油、冶金等环境较为恶劣的场所。

图3 LS200ZNB机组外形图

本实例LS200ZNB机组经“国家压缩机制冷设备质量监督检验中心”检测，机组性能系数COP值为4.76W/W［3］，按GB19577-2004《冷水机组能效限定值及能源效率等级》［4］，达到国家2级以上节能标准，节能效果明显。机组并经“国家防爆电气产品质量监督检验中心”检测，产品符合相关国家标准要求，机组防爆等级达到Ex⁃dibmbⅡBT4，获得国家防爆合格证书。

综合本实例的设计选型过程和机组达到的结果分析，按照以上选型和设计的机组，能够满足石化行业对专用冷水机组在节能、防腐和防爆方面的特殊要求，适合在石化行业推广使用。

［1］赵薰，高强，王秋旺，等.ZL 2008 2 0047461.4，高效螺旋折流板壳管式干式蒸发器［P］.

［2］吴杰生，陈镇凯，黄培炫，等.ZL 2009 2 0265868.9，石化行业专用冷水机组［P］.

［3］GB/T 18430.1-2007.蒸气压缩循环冷水（热泵）机组第1部分：工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组［S］.

［4］GB 19577-2004.冷水机组能效限定值及能源效率等级［S］.

Design of a Special Chiller Unit for Petrochemical Industry

WU Jie-sheng，HUANG Pei-xuan，LIN Biao-xin
（Guangdong Jirong Air-Conditioning Co.，Ltd.，Jieyang522000，China）

In this article，the author combine with an example of design process of a special water chiller unit for petrochemical industry with energy conservation and corrosion protection＆explosion-proof，introduce the characteristics of this kind of unit in refrigeration system design，corrosion protection，explosion-proof，electrical control design and components selection.

energy conservation；corrosion protection；explosion-proof；petrochemical industry；special chiller unit

TE65

B

1009－9492(2014)05－0100－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.025

吴杰生，男，1971年生，广东揭阳人，大学本科，工程师。研究领域：制冷设备系统和结构。

(编辑：向 飞)

2013－11－16