4.9　制冷站制冷系統

4.9.1　制冷站制冷能力應符合下列規定：

1　氨、鹽水及冷卻水三個系統的能力，應在設計規定的時間內能滿足形成凍結壁的冷量需要；

2　根據地層溫度、巖性、凍結深度及鹽水降溫設計，凍結器單位面積吸熱負荷應在840kJ/（m2·h）～1050kJ/（m2·h）之間；

3　地面冷量損失應控制在凍結管總熱負荷的15%以內；

4　鹽水溫度、流量及冷卻水溫度、水量應滿足設計要求。

4.9.2　制冷站制冷能力計算應符合下列規定：

1　凍結管吸熱能力應按下式計算：

式中：QT——凍結管總吸熱能力（kJ/h）；

d——凍結管外直徑（m）；

H——凍結管長度（m）；

N——凍結管數量（個）；

qf——凍結管單位面積吸熱負荷，采用840kJ/（m2·h）～1050kJ/（m2·h）。

2　制冷站制冷能力計算應符合下列規定：

1）一個制冷站服務于一個井筒應按下式計算：

式中：Q′——制冷站制冷能力（kJ/h）；

m——冷量損失系數，采用1.1～1.15。

2）一個制冷站服務于兩個井筒應按下式計算：

式中：Q1、Q2——兩個井筒所需的冷量（kJ/h）；

M——先期凍結井筒凍結壁維持期的冷量供給系數，采用0.4～0.6。

4.9.3　氨壓縮機工作制冷量確定、氨循環系統附屬設備選擇及充氨量應按本標準附錄C執行。

4.9.4　鹽水循環系統設計計算應符合下列規定：

1　鹽水（氯化鈣水溶液）循環系統管路的允許流速應符合下列規定：

1）凍結器環形空間應為0.1m/s～0.3m/s；

2）供液管應為0.6m/s～1.5m/s；

3）干管及配集液圈應為1.5m/s～2.0m/s。

2　氯化鈣水溶液應符合下列規定：

1）凝固點應低于鹽水設計溫度8℃～10℃；

2）比重應在1.25～1.28之間，應采用純度為96%的無水氯化鈣或純度為70%的晶體氯化鈣配制；

3）氯化鈣水溶液性質應符合表4.9.4的規定；

4）氯化鈣水溶液應充滿循環系統中所有的容器和管路。氯化鈣用量應按下式計算：

式中：V1——凍結器內鹽水體積（m3）；

V2——干管及配集液圈內鹽水體積（m3）；

V3——蒸發器內鹽水體積（m3）；

g——單位鹽水體積固體氯化鈣含量（kg/m3），由表4.9.4查得；

ρ——固體氯化鈣純度，一般無水氯化鈣取96%，晶體氯化鈣取70%。

3　鹽水泵選擇應符合下列規定：

1）鹽水泵流量應按下式計算：

式中：W——鹽水泵流量（m3/h）；

γ——鹽水密度（kg/m3）；

c——鹽水比熱［kJ/（kg·℃）］；

Δt——去回路鹽水溫差：

凍結深度小于250m，Δt選取2℃～4℃；

凍結深度大于或等于250m，Δt選取4℃～6℃。

2）鹽水泵揚程應按下列公式確定：

h1、h2、h3按下式計算：

當處于紊流狀態時：

當處于層流狀態時：

式中：h1——鹽水干管和集配液圈中的壓頭損失（m）；

h2——供液管中的壓頭損失（m）；

h3——凍結器環形空間的壓頭損失（m）；

h4——鹽水管路中彎頭、三通、閥門等局部阻力，取值為（h1+h2+h3）的20%（m）；

h5——鹽水泵的壓頭損失（取3m～5m）；

h6——封閉式循環系統中回路鹽水管高出鹽水泵的高度（取1.5m）；

d——鹽水管的直徑（m）；

L——鹽水管的長度（m）；

g——重力加速度（取9.81m/s2）；

ω——鹽水流速（m/s）；

λ——鹽水流動阻力系數；

Re——雷諾數；

μ——鹽水動力黏度系數（kg·s/m2）。

3）電動機功率應按下式計算：

式中：N——鹽水泵電動機功率（kW）；

η1——鹽水泵的效率（取0.75）；

η2——電動機的效率（取0.85）。

4）鹽水泵臺數按設計配備，應設備用泵。

4.9.5　制冷站冷卻水循環系統設計計算應符合下列規定：

1　制冷站冷卻水總用水量應滿足冷凝器和壓縮機冷卻水的用量，并應符合下列規定：

1）蒸發式冷凝器用水量由廠家提供，立式殼管冷凝器用水量可按下式計算：

式中：Qc——冷凝器總熱負荷（kJ/h）；

Δt——冷凝器進出水溫差，Δt=3℃～5℃。

2）壓縮機冷卻用水量W2，由廠家提供；

3）制冷站總用水量：

2　水源供水量可按下式計算：

式中：W3——水源供水量（m3/h）；

t2——冷卻水回水池溫度（℃）；

t1——冷凝器進水溫度（℃）；

t0——水源入水池溫度（℃）。

采用立式殼管冷凝器時，應采用冷卻塔、水池循環水。

3　冷卻水水溫水質應符合下列規定：

1）冷凝器進水溫度，制冷站單級壓縮制冷運轉時應低于22℃；雙級壓縮運轉時應低于25℃；螺桿機組運轉時應低于28℃；

2）冷卻水pH值應為6.5～8.5，碳酸鹽硬度和渾濁度應符合表4.9.5的規定：

4　主要設備選擇應符合下列規定：

1）水源供水及循環水的水泵應根據流量、揚程來選擇，電機功率宜稍大；循環水池設備用泵。

2）宜選用100m3/h～200m3/h的玻璃鋼冷卻塔。

3）采用蒸發式冷凝器安設水質處理儀，立式殼管冷凝器在深井凍結中應安設水質處理器。

4.9.6　制冷站設備容量及負荷計算應符合下列規定：

1　設備負荷計算應采用分組方式，并應符合下列規定：

1）成組設備有功功率應按下式計算：

2）成組設備無功功率應按下式計算：

3）成組設備視在功率應按下式計算：

式中：Pt——每臺電動機額定容量（kW）；

Kx——成組設備需用系數；

cosψ——成組設備功率因素；

tgψ——功率因素正切值。

2　變壓器容量計算應根據最大用電負荷來選擇。宜選用多臺變壓器，當運行變壓器因故障或定期停電檢修時，其余變壓器應能承受用電最大負荷的75%以上；

3　高壓電纜截面選擇應采用最大負荷時線電流，按經濟電流密度選擇電纜截面，并應采用電壓損失、長期允許電流校核。

4.9.7　根據設計鹽水溫度和實際冷卻水溫度，合理選擇單級或雙級壓縮制冷模式。

4.9.8　一個制冷站服務于2個或3個井筒時，氨及鹽水循環系統應能分組運轉。

4.9.9　冷卻水水源為地下水時，水源井應布置在水流上方，凍結壁應在水源井的抽水影響半徑以外。

4.9.10　鹽水循環宜采用配、集液圈集中回液的封閉式系統，且應制訂保障凍結器配、集液均衡措施。

4.9.11　鹽水管路、鹽水箱及低溫管路、設備應有保溫層和防潮層，冷量損失應控制在設計范圍內。保溫層應符合下列規定：

1　平壁、桶形、管道保溫層厚度應使其外表面溫度比環境露點溫度高2℃左右，不產生凝結水；

2　保溫層宜采用聚苯乙烯等泡沫塑料制品，其密度應為20kg/m3～50kg/m3，導熱系數不應大于0.17kJ/（m·h·℃），抗壓強度應大于或等于0.15MPa。

4.9.12　配電室應單獨設置在制冷站附近，供電設備應有繼電保護裝置和可靠的接地裝置。