Oil separator of the circulation receiver of the ammonia refrigeration unit

Abstract

One of the important ways to increase the efficiency of ammonia refrigeration units (ACR), widely used in industry, is the creation of devices with a high degree of oil removal from the refrigerant, which can prevent it from entering the evaporative system.

Full Text

Одно из важных направлений повышения эффективности аммиачных холодильных установок (АХУ), широко применяемых в промышленности, создание аппаратов с высокой степенью очистки хладагента от масла, способных предотвратить его попадание в испарительную систему.

Известно, что замасливание поверхностей тепло обмена в аппаратах и приборах охлаждения значительно снижает эффективность их работы и, как следствие, существенно увеличивает энергозатраты (до 20 %) на производство единицы холода. Наличие масла в циркуляционных ресиверах приводит к вы ходу из строя аммиачных насосов, а попадание его в колонки датчиков уровня отрицательно сказывается на их работе и может вызвать аварийную ситуацию АХУ [3].

Применяемые в настоящее время маслоотделители в какой-то мере решают проблему улавливания масла на стороне нагнетания. На стороне всасывания масло от жидкого аммиака не отделяется из-за отсутствия соответствующих аппаратов.

В связи с постоянным удорожанием энергоносителей проблема создания маслоотделителей с высокой степенью очистки масла в АХУ приобретает все большую актуальность.

В целях повышения экономичности насосно-циркуляционных схем и аммиачной холодильной установки в целом авторами разработан и внедрен в ЗАО “Кубаньоптпродторг” высокоэффективный маслоотделитель [1].

Маслоотделитель (см. рисунок) размещен в нижней части вертикального (горизонтального) циркуляционного ресивера и совмещен с жидкостным стояком для аммиачных насосов.

Для достижения высокой степени очистки хладагента от масла патрубок с от бортовкой в верхней части располагают соосно со стояком ресивера, а патрубок для входа жидкого хладагента с маслом в межтрубное пространство размещают тангенциально на наружной поверхности маслоотделителя. В кольцевой полости жидкий хладагент с маслом раскручивается.

За счет центробежных сил и различной плотности аммиака и масла последнее отбрасывается на периферию, стекает по внутренней стенке корпуса масло отделителя в его нижнюю полость, а жидкий хлад агент с остатками масла, изменяя направление движения на 180 °C, движется по внутренней полости в верхнюю часть маслоотделителя со скоростью около 0,001 м/с, где окончательно очищается от масла.

Уловленное масло, проходя через калиброванные кольцевые зазоры перегородок, собирается в нижней полости маслоотделителя, в которой размещен змее виковый теплообменник. Поскольку масло при низких

температурах имеет высокую вязкость, в змеевик маслоотделителя подаются горячие пары хладагента или теплоноситель. Соприкасаясь с горячей поверхностью змеевика, масло разогревается и быстро удаляется в систему масло снабжения. Кольцевые зазоры перегородок выполняют роль затворов, разделяющих масляную полость от объема жидкого хладагента. Та ким образом, разогрев масла происходит локально, при этом подогрев жидкого аммиака незначителен.

Для разгрузки циркуляционного ресивера направляемый в него из системы охлаждения парожидкостный поток вначале поступает в разделительную колон ку. Жидкость сливается в ее нижнюю полость и затем проходит в маслоотделитель, а пары аммиака через верхний патрубок поступают в ресивер.

Рис.1. Маслоотделитель циркуляционного ресивера аммиачной холодильной установки: 1— корпус циркуляционного ресивера; 2 — корпус маслоотделителя; 3 - разделительная колонка; 4 — патрубок входа в маслоотделитель, 5 — патрубок с от бортовкой; 6 — кольцевые перегородки с калиброванными кольцевыми зазорами; 7 — змеевиковый теплообменник; 8-стояк для аммиачных насосов

Требуемый уровень хладагента в ресивере постоянно поддерживается подачей жидкого аммиака так же в разделительную колонку, а не непосредственно в циркуляционный ресивер, как это делается в существующих аппаратах. Таким образом, масло, находящееся в жидком аммиаке, отделяется в маслоотделителе, а чистый аммиак поступает в аммиачные насосы.

Новая конструкция маслоотделителя позволяет осуществить трехступенчатое улавливание масла и решает проблему быстрого его удаления в маслосборник.

Эксплуатация циркуляционного ресивера с масло отделителем и разделительной колонкой в течение года в системе охлаждения при температуре кипения -35 °C подтвердила его высокую эффективность и надежность в работе.

Хорошо известно, что безопасность эксплуатации АХУ в значительной степени зависит от качества сварных соединений сосудов и аппаратов, которое оставляет желать лучшего. Так, например, приобретенные фирмой “Кубаньоптпродторг” ресиверы дренажные вертикальные 3,5-РДВ (заводские номера 390 и 15), а также ресивер компаундно-циркуляционный РКЦ-4,0 Р (заводской номер 1) Коростеньского завода химического машиностроения не прошли освидетельствование. При проведении наружного и внутреннего осмотров этих сосудов инспектором Госгортехнадзора были обнаружены не провары корня шва глубиной до 6 мм на соединении штуцеров с обечайками.

На безопасность АХУ влияют также патрубки сосудов и аппаратов, не задействованные в технологических схемах, закрытые заглушками, которые на стороне всасывания попадают под изоляцию, в связи с чем являются потенциально опасными при их разгерметизации.

Однако до настоящего времени выпускаемое оборудование изготовляется с большим количеством не нужных патрубков, как например вертикальные дренажные ресиверы.

Несмотря на это, определенные сдвиги в направлении совершенствования и повышения качества оборудования имеются.

Так, с 2001 г. благодаря инициативе руководства и специалистов фирмы ООО “Агрохолодмаш-Сервис” (Ижевск) по заказам предприятий начато производство сосудов и аппаратов нового поколения, таких как циркуляционный ресивер в комплекте с маслоотделителем и разделительной колонкой, высокоэффективный барботажный маслоотделитель [2], дренажный ресивер и другая теплообменная аппаратура.