吸收式制冷機(jī)制冷量減少的原因分析與整改措施

趙首永，于粉林

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司，河南洛陽471012)

1 概述

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司冷凍站吸收式溴化鋰制冷機(jī)共6臺(tái)，其中SXZ8-465DM型雙良機(jī)組5臺(tái)(工藝位號(hào)分別是L101-L105)，NG-83MT型三洋機(jī)組1臺(tái)(工藝位號(hào)是L106)。主要向下游裝置提供7～11℃中央空調(diào)用水。機(jī)組已運(yùn)行14 a，6臺(tái)機(jī)組的制冷量都有不同程度的下降，冷水溫度得不到有效的降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響到下游用戶的產(chǎn)品質(zhì)量。

2 影響機(jī)組制冷量的主要因素

2.1 機(jī)組真空壓力升高

真空壓力是吸收式制冷機(jī)一個(gè)非常重要的參數(shù)。真空壓力升高，蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫度也相對(duì)升高，冷劑水與冷水的溫度差減少，冷劑水噴淋在蒸發(fā)器內(nèi)的銅管表面時(shí)蒸發(fā)量就會(huì)減少，傳熱的動(dòng)力就會(huì)降低。另外，機(jī)組吸收性能變差水蒸氣過多，引起蒸發(fā)壓力的升高，降低了蒸發(fā)與吸收的壓力差，這樣，冷水熱量因冷劑水蒸發(fā)不完全，造成部分熱量不能被帶走，冷水出口溫度會(huì)隨著蒸發(fā)量的減少而升高。

2.2 機(jī)組溶液雜質(zhì)多

機(jī)組經(jīng)過14 a的運(yùn)行，期間經(jīng)歷了多次檢修，L102、L104都經(jīng)過氣割開腔故障處理，在處理過程中因機(jī)組內(nèi)腔直接與空氣接觸，空氣中的氧氣與內(nèi)腔進(jìn)行氧化反應(yīng)，造成內(nèi)腔表面鈍化膜脫落，使溶液直接與內(nèi)腔鋼板接觸產(chǎn)生腐蝕，溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，pH值下降，銅離子、鐵離子的數(shù)量不斷增加，溶液的混濁度增加。溶液中的雜質(zhì)在辛醇粘度的作用下凝聚在一起，在噴淋過程中堵塞吸收器和蒸發(fā)器的噴淋小孔，使溶液和冷劑水噴淋過程不均勻，嚴(yán)重影響了機(jī)組的蒸發(fā)和吸收。最終使冷水溫降升高。機(jī)組的制冷量下降。標(biāo)準(zhǔn)溴化鋰溶液參數(shù)見表1。

表1 溴化鋰溶液的技術(shù)要求Table 1 Technical requirements of the lithium bromide solution

2.3 溶液中辛醇含量不足

為了提高溴化鋰制冷機(jī)換熱器的傳熱效果，在溴化鋰制冷機(jī)中廣泛采用辛醇作為能量增強(qiáng)劑，來達(dá)到使溶液的表面張力降低，提高溶液與水蒸氣的結(jié)合。但在實(shí)際使用過程中，由于溶液中雜質(zhì)含量多，辛醇又具有一定的粘合度與溶液幾乎不相溶，部分辛醇會(huì)積聚在蒸發(fā)器冷劑水表面上，因粘性的存在會(huì)積聚大部分的銹蝕雜物，堵塞蒸發(fā)器的噴嘴，造成冷劑水不能均勻地噴灑，部分傳熱管不能得到冷劑水蒸發(fā)帶走冷水的熱量，影響到蒸發(fā)器局部的冷水溫度不能被降低，最終使冷水溫降升高。為了杜絕這一現(xiàn)象的發(fā)生，采用減少辛醇含量的方法，用以達(dá)到減少部分噴嘴被堵塞的可能。其中，辛醇的添加量與制冷量的關(guān)系如圖1。

圖1 辛醇添加量與制冷量的關(guān)系Fig.1 Octanol add volume and cooling capacity

2.4 外部條件變化對(duì)機(jī)組性能的影響

2.4.1 蒸汽壓力

冷凍站溴化鋰制冷機(jī)所使用的蒸汽是動(dòng)力車間熱電站經(jīng)長絲車間供給機(jī)組使用的，操作人員在蒸汽使用過程中沒有直接調(diào)節(jié)手段，蒸汽壓力經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，嚴(yán)重影響到運(yùn)行機(jī)組的高發(fā)溫度，當(dāng)蒸汽壓力降低時(shí)，高發(fā)溫度也相應(yīng)地降低，這樣引起濃溶液的濃度降低，造成機(jī)組的吸收效果變差，蒸發(fā)器和吸收器壓力差減少，冷劑水不能得到很好的蒸發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組的制冷量逐漸降低。蒸汽壓力變化對(duì)機(jī)組的制冷量影響如圖2所示。

圖2 蒸汽壓力與制冷量的關(guān)系Fig.2 The relationship of the steam pressure and the cooling capacity

2.4.2 雜質(zhì)、水垢影響換熱器的換熱效果

冷凍站位于循環(huán)水系統(tǒng)管網(wǎng)的末端，使用的循環(huán)水中存在較多雜質(zhì)，特別是一些填料雜質(zhì)，由于顆粒較大，不斷積聚在換熱器銅管端面，阻塞換熱器，影響換熱器的正常流通換熱。另一方面，循環(huán)水中的 Ca2+、CO2-3、SO2-4、Cl-等離子超標(biāo)，冷卻器長期在這樣的水質(zhì)狀況下運(yùn)行，銅管表面就會(huì)形成厚厚一層水垢，降低換熱器的換熱效率。機(jī)組內(nèi)冷凝器、吸收器的熱量將無法得到很好的冷卻，造成冷凝溫度、濃溶液溫度得不到有效的降低，嚴(yán)重影響到機(jī)組的正常蒸發(fā)和吸收。制冷量不斷下降。

2.5 凝水回水管堵塞，影響高發(fā)蒸汽的正常換熱

蒸汽與高發(fā)內(nèi)的稀溶液換熱放出熱量后凝結(jié)成水，凝水再經(jīng)過節(jié)流與稀溶液換熱排出機(jī)組。凝水作為一種高品質(zhì)的水被作為產(chǎn)品需要加以回收。凝水回收系統(tǒng)主要有輸送管線和回水箱組成，回水箱距離較遠(yuǎn)，機(jī)組凝水要經(jīng)過一條較長的凝水管線，中間還需要經(jīng)過兩個(gè)彎道并具有一定的高度才可以到達(dá)回水箱。這樣，凝水在輸送過程中會(huì)夾帶蒸汽、換熱器中的一些銹蝕雜質(zhì)，這些雜質(zhì)逐漸在管內(nèi)積存阻礙了凝水的正常輸送，造成高發(fā)溫度的不斷波動(dòng)，高發(fā)換熱器內(nèi)的稀溶液得不到穩(wěn)定的換熱濃縮，濃溶液的濃度會(huì)直接下降，機(jī)組的吸收效果變差，制冷量下降。

3 整改措施

3.1 穩(wěn)定機(jī)組的真空壓力

1.建立健全溴化鋰制冷機(jī)真空壓力的管理制度，要求每2 h巡檢檢查所有機(jī)組的真空壓力，并做好機(jī)組真空壓力數(shù)值的記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)機(jī)組真空壓力高于10 mmHg時(shí)，要及時(shí)開啟真空泵抽真空。

2.如果機(jī)組的真空壓力在較短的時(shí)間內(nèi)不斷上升，就應(yīng)判斷機(jī)組的部件是否有泄漏，特別是真空隔膜閥閥片是否因閥片老化而產(chǎn)生泄漏，如果老化要及時(shí)更換膜片來保障機(jī)組的真空壓力。曾經(jīng)多次出現(xiàn)因膜片老化導(dǎo)致真空壓力下降。表2是近5年6臺(tái)機(jī)組真空壓力平均數(shù)值對(duì)照表。

表2 近5年6臺(tái)機(jī)組真空壓力平均數(shù)值對(duì)照表Table 2 The vacuum degree average value of 6 units in recent years

3.2 機(jī)組溶液質(zhì)量的改善

1.機(jī)組運(yùn)行半年后，要將機(jī)組內(nèi)部的溶液抽出到儲(chǔ)罐，進(jìn)行沉淀凈化，然后再將溶液用高效過濾器過濾后裝填入機(jī)組。裝入機(jī)組的溶液要進(jìn)行充分循環(huán)，在稀溶液取樣口取出部分溶液進(jìn)行化驗(yàn)分析，各項(xiàng)參數(shù)均符合表1的指標(biāo)后，說明溶液質(zhì)量得到了恢復(fù)，否則根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果添加相應(yīng)的試劑來改善其質(zhì)量。

2.及時(shí)補(bǔ)充添加新溶液。添加新溶液時(shí)嚴(yán)格對(duì)新溶液的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，安排專人對(duì)溶液的監(jiān)測(cè)報(bào)告和合格證進(jìn)行查驗(yàn)，保證加入機(jī)組的溶液質(zhì)量合格。溶液最好選擇溴化鋰制冷機(jī)生產(chǎn)廠家配套生產(chǎn)的溴化鋰溶液。我們選擇的是常熟制冷公司的溴化鋰溶液，所加緩蝕劑為鉬酸鋰，充裝時(shí)溴化鋰溶液的濃度為50%，pH值為9.5，質(zhì)量達(dá)到了要求。

3.3 改善溶液中辛醇的含量

當(dāng)溶液經(jīng)過高效過濾器過濾后，溶液中的雜質(zhì)幾乎被清除干凈。檢驗(yàn)溶液中辛醇的含量，在裝填溶液時(shí)就可以按照辛醇的裝填標(biāo)準(zhǔn)(0.1% ～0.3%)進(jìn)行添加補(bǔ)充。這樣的添加措施就會(huì)減少銹蝕物的積聚，降低機(jī)組噴嘴堵塞的機(jī)會(huì)，同時(shí)機(jī)組的制冷量也得到了進(jìn)一步的提高。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有雜物出現(xiàn)，重復(fù)第3.2節(jié)的操作步驟對(duì)溶液進(jìn)行過濾處理。

3.4 機(jī)組外部條件的優(yōu)化

3.4.1 穩(wěn)定蒸汽壓力

根據(jù)現(xiàn)有的控制手段，只有利用每臺(tái)機(jī)組上的蒸汽自動(dòng)調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定控制機(jī)組蒸汽壓力，經(jīng)過檢查各機(jī)組蒸汽調(diào)節(jié)閥，因運(yùn)行時(shí)間長，且在高溫下工作，個(gè)別調(diào)節(jié)閥已經(jīng)不能準(zhǔn)確地控制。和保運(yùn)人員一起對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行逐一排查、試運(yùn)、調(diào)整，恢復(fù)調(diào)節(jié)閥的靈敏度，同時(shí)做好調(diào)節(jié)閥的日常保養(yǎng)，確保調(diào)節(jié)閥靈活好用，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定蒸汽壓力的作用。

3.4.2 控制雜質(zhì)、水垢措施

1.建議供水車間采取措施，對(duì)循環(huán)水中的雜質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止雜物帶入管網(wǎng)，造成換熱器堵塞。同時(shí)我們?cè)谲囬g內(nèi)部也采取了相應(yīng)措施:對(duì)溴化鋰制冷機(jī)的冷卻水流程進(jìn)行優(yōu)化，在上水總閥前增加一條旁路，同時(shí)增加兩組V型過濾器，對(duì)V型過濾器進(jìn)行定期檢查清洗，有效控制了進(jìn)入溴化鋰制冷機(jī)組的循環(huán)水中的雜質(zhì)。

2.加強(qiáng)盯表，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水的上水溫度有明顯上升趨勢(shì)或超過32℃，及時(shí)與調(diào)度和供水車間聯(lián)系，要求降低循環(huán)水溫，防止循環(huán)水在高溫下加劇水垢的形成。

3.5 凝水回水管堵塞的處理

1.每半年把機(jī)組的凝水管線兩頭法蘭打開，用低壓水槍進(jìn)行反向沖洗，直到管線內(nèi)的雜物徹底沖洗干凈為止。

2.凝水的排泄閥要定期打開泄壓，將出凝水換熱器中的雜物帶走，減少輸送凝水中的雜物，避免堵塞管路。

4 效果

1.機(jī)組的制冷量增加。尤其是2014年夏季，冷凍水各用戶(短絲、合纖)用量最大時(shí)，車間只開啟2臺(tái)溴冷機(jī)，冷水溫度就可以穩(wěn)定在10℃以下，完全滿足用戶需求。

2.蒸汽消耗減少。機(jī)組的換熱效果得到了改善，降低了蒸汽能耗。每臺(tái)機(jī)組由原來的3.5 t/h蒸汽耗量降低至目前的2.5 t/h。

3.電力消耗減少。溶液質(zhì)量提高，機(jī)組的腐蝕減緩，不凝氣減少，從而減少了真空泵的開啟次數(shù)。之前2 h開啟1次，現(xiàn)在只需要6～8 h開1次，就可以保持機(jī)組真空度在10 mmHg以下，降低了電力消耗。

5 結(jié)束語

通過對(duì)吸收式制冷機(jī)制冷量不足的原因進(jìn)行分析并采取了相應(yīng)的措施，極大的提高了機(jī)組的制冷量，同時(shí)也達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。