熱水型二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組出力低分析及防止結(jié)晶控制方法

吳明雨 孫海龍

（北京京能未來(lái)燃?xì)鉄犭娪邢薰?，北?102209）

熱水型二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組出力低分析及防止結(jié)晶控制方法

吳明雨 孫海龍

（北京京能未來(lái)燃?xì)鉄犭娪邢薰?，北?102209）

結(jié)合北京京能未來(lái)燃?xì)鉄犭娪邢薰驹谙募緦?duì)北京市昌平區(qū)北七家鎮(zhèn)未來(lái)科技城區(qū)域的供冷方式，分析熱水型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組達(dá)不到額定出力的原因，介紹預(yù)防機(jī)組結(jié)晶的控制方法，旨在節(jié)約能源，提高機(jī)組運(yùn)行效率。

溴化鋰；冷卻水；冷凝器；蒸發(fā)器

隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平得到了不斷提高，城市化建設(shè)不斷加速，能源與資源消耗屢創(chuàng)新高，特別是以區(qū)域能源為代表的實(shí)現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供正在快速發(fā)展，在很大程度上反映了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)。針對(duì)此，結(jié)合筆者在熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組運(yùn)行中的經(jīng)歷，對(duì)熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組達(dá)不到額定出力及防結(jié)晶控制方法進(jìn)行分析。

1 熱水二段溴化鋰制冷機(jī)組主要設(shè)計(jì)參數(shù)

冷量為7 034kW（2 000RT）；冷水量為1 208.7m3/h；冷卻水量為2 282m3/h；熱水進(jìn)出口溫度為120/70℃；熱水工作壓力為1.6MPa；熱水量為153t/h；冷水供回水溫度為8/13℃；冷水工作壓力為1.6MPa；冷卻水供回水溫度為32/38℃；冷卻水工作壓力為1.0MPa。

2 熱水二段溴化鋰制冷機(jī)組工作原理

熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的內(nèi)部循環(huán)主要包括2個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)，每一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)的循環(huán)過(guò)程都具有相同的循環(huán)過(guò)程［1］。吸收器中的稀溶液主要通過(guò)溶液泵送給發(fā)生器，在這個(gè)途中需要流經(jīng)熱交換器。而進(jìn)入發(fā)生器后的稀溶液則被管內(nèi)熱水的熱量加熱，在發(fā)出冷劑蒸汽之后則濃縮成為濃溶液。濃溶液流過(guò)熱交換器的傳熱管之間，加熱管內(nèi)的則是流往發(fā)生器的稀溶液，當(dāng)溫度降下來(lái)之后則進(jìn)入到吸收器中。熱水二段溴化鋰

吸收式制冷機(jī)組的具體工作流程見(jiàn)圖1。

圖1 熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組工作流程

3 供冷溫度達(dá)不到額定出力分析

3.1 冷卻水進(jìn)口溫度的影響

圖2為冷卻水進(jìn)口溫度與制冷量的關(guān)系，條件為冷水溫度7～12℃，冷卻水進(jìn)出口溫度差5.5℃。由圖2可知，冷卻水進(jìn)口溫度為32℃時(shí)，相對(duì)制冷量為100%；冷卻水進(jìn)口溫度每下降1℃，制冷量上升3%～5%；反之，冷卻水進(jìn)口溫度每上升1℃，制冷量下降5%～8%。值得注意的是，冷卻水進(jìn)口溫度過(guò)低，將引起稀溶液溫度過(guò)低，濃溶液濃度升高，兩者均增加了濃溶液產(chǎn)生結(jié)晶的危險(xiǎn)。反之，冷卻水進(jìn)口溫度過(guò)高，吸收效果大幅下降，制冷量降低，嚴(yán)重的將會(huì)造成結(jié)晶。所以，冷卻水進(jìn)口溫度維持在32℃非常必要。

圖2 冷卻水進(jìn)口溫度與制冷量的關(guān)系

3.2 冷卻水量的影響

圖3為冷卻水量與制冷量的關(guān)系，條件為冷水溫度7～12℃，冷卻水進(jìn)口溫度32℃。由圖2可知，冷卻水量減少10%，制冷量下降3%左右；反之，制冷量上升2%。冷卻水量一般不低于設(shè)定值的80%。但在部分負(fù)荷時(shí)，可通過(guò)減少冷卻水量的方法來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組運(yùn)行工況。

圖3 冷卻水量與制冷量的關(guān)系

3.3 熱源溫度的影響

熱源的影響主要為熱水進(jìn)口溫度對(duì)制冷量的影響。由圖4可知，在其他條件不變的情況下，熱水進(jìn)口溫度降低5℃，制冷量下降10%～15%。運(yùn)行中維持機(jī)組熱水進(jìn)口溫度120℃是非常必要的。如果溫度過(guò)高，容易發(fā)生溴化鋰溶液結(jié)晶事故。

圖4 熱水進(jìn)口溫度對(duì)制冷量的影響

3.4 冷水出入口溫差影響

圖5為冷水出入口溫度與制冷量的關(guān)系，條件為冷水出口溫度7℃，冷卻水溫度32～37.5℃。由圖5可知，當(dāng)冷水出入口溫度差為5℃時(shí)，相對(duì)制冷量為100%。溫差過(guò)大或過(guò)小都會(huì)對(duì)機(jī)組造成影響，如冷水量過(guò)分降低，會(huì)因管內(nèi)流速降低，使制冷量下降，嚴(yán)重時(shí)引起傳熱管凍裂。因此，冷水量不低于額定值80%。

圖5 冷水出入口溫度與制冷量的關(guān)系

此外，還有表面活性劑、不凝性氣體、溶液循環(huán)量、冷劑水純度和污垢系數(shù)等因素對(duì)制冷量的影響。

3.5 熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組真空影響

要讓蒸發(fā)器內(nèi)部形成并保持低壓環(huán)境，就必須要讓吸收式制冷機(jī)始終保持在高真空的狀態(tài)之下。只有這樣，才可以讓冷媒水在低溫（4～5℃）情況下仍然可以蒸發(fā)，進(jìn)而讓制冷工況可以穩(wěn)定地運(yùn)行。如果是其中存在有空氣，那么空氣分壓力就會(huì)讓機(jī)組內(nèi)的壓力上升，導(dǎo)致冷媒蒸發(fā)溫度升高，而不能獲得所需要的冷水溫度與制冷能力，影響吸熱性能［2］。

4 熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組的結(jié)晶

圖6為L(zhǎng)iBr溶液結(jié)晶情況，其中橫坐標(biāo)為L(zhǎng)iBr溶液濃度，縱坐標(biāo)為溫度。一定溫度下的溴化鋰飽和水溶液，當(dāng)溫度降低時(shí)，由于溴化鋰在水中溶解度的減小，就會(huì)形成結(jié)晶現(xiàn)象，造成事故。作為機(jī)組的工質(zhì)，溴化鋰溶液應(yīng)始終處于液體狀態(tài)，無(wú)論是運(yùn)行或停機(jī)期間，都必須防止溶液結(jié)晶，這一點(diǎn)非常重要。

圖6 LiBr溶液結(jié)晶情況

機(jī)組運(yùn)行期間最容易結(jié)晶的部位是熱交換器的濃溶液側(cè)及濃溶液出口處。熔晶管發(fā)燙是溶液結(jié)晶的重要標(biāo)志。但熔晶管發(fā)燙不都是結(jié)晶引起的，溶液循環(huán)量不當(dāng)也會(huì)使熔晶管發(fā)燙。如果結(jié)晶引起熔晶管發(fā)燙，熱交換器稀溶液出口溫度、濃溶液噴淋溫度及熱交換器表面溫度會(huì)降低。

5 熱水二段溴化鋰吸收式制冷機(jī)組結(jié)晶控制

5.1 熱水二段溴化鋰化鋰機(jī)組冷卻水流量調(diào)節(jié)

變頻循環(huán)水泵運(yùn)行正常，根據(jù)運(yùn)行情況，1號(hào)溴化鋰機(jī)組冷卻水入口門(mén)保持10%開(kāi)度，冷卻水入口壓力0.1～0.2Mpa，冷卻水出入口溫差6～8℃，冷卻水出口溫度不大于38℃。如果出口溫度大于38℃，需要就地手動(dòng)打開(kāi)1號(hào)溴化鋰機(jī)組冷卻水入口電動(dòng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)冷卻流量，保證冷卻效果。

5.21 號(hào)溴化鋰機(jī)組冷卻水溫度的恒定

溴化鋰機(jī)組循環(huán)冷卻水溫度恒定是非常必要的。由于制冷系統(tǒng)和主機(jī)循環(huán)水共用機(jī)力塔水池，沒(méi)有獨(dú)立的制冷循環(huán)水水池。這樣循環(huán)水溫度會(huì)受到主機(jī)負(fù)荷、機(jī)力塔風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況、環(huán)境溫度等影響，從而引起溴化鋰溶液結(jié)晶的事故。需要注意的是，運(yùn)行人員應(yīng)時(shí)刻關(guān)注冷卻水溫度變化，必要時(shí)稍開(kāi)或稍關(guān)溴化鋰機(jī)組冷卻水入口電動(dòng)門(mén)。

5.3 溴化鋰機(jī)組熔晶方法

①機(jī)組手動(dòng)控制，重新啟動(dòng)，稍開(kāi)熱水閥門(mén)；②停冷卻水，使得稀溶液溫度升高，控制在60℃，不能超過(guò)70℃，冷凍水出口溫度高于進(jìn)口溫度后停冷凍水；③為使得溶液濃度降低，或者吸收器液位不低，可將冷劑水旁通閥緩慢打開(kāi)，使得部分冷劑水旁通到吸收器，持續(xù)運(yùn)行一般可以消除結(jié)晶；④如果結(jié)晶非常嚴(yán)重，可采用蒸汽、熱水、火烤等方法對(duì)結(jié)晶部位直接加熱［3］。

［1］李乾波.熱水二段型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組［J］.中國(guó)建設(shè)信息供熱制冷，2009（7）：70.

［2］楊燕燕.單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)組性能研究及其應(yīng)用［D］.大連：大連理工大學(xué)，2013.

［3］李平陽(yáng).溴化鋰制冷技術(shù)在低溫?zé)峄厥绽弥械膽?yīng)用［J］.中外能源，2010（2）：96-99.

Analysis of Low Output of Two Hot Water Type Lithium Bromide Absorption Refrigeration Unit and Control Method for Preventing Crystallization

Wu MingyuSun Hailong
（Beijing Jingeng Future Gas Power Co.Ltd.Beijing 102209）

According to the cooling mode for Future Techno Mart region of Beiqijia Town,Changping District,Beijing City of Beijing Jingneng Future Gas Thermal Power Co.Ltd.in summer,the reasons of failing to reach the rated out?put of the hot water type lithium bromide absorption refrigeration unit were analyzed,the control methods to prevent unit crystallization were introduced,in order to save energy and improve the operation efficiency of the unit.

lithium bromide；cooling water；condenser；evaporator

TB651

A

1003-5168（2016）10-0091-03

2016-09-06

吳明雨（1990-），男，本科，研究方向：電廠燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱電冷三聯(lián)供運(yùn)行、節(jié)能；孫海龍（1984-），男，本科，中級(jí)工程師，研究方向：生產(chǎn)運(yùn)行熱能與動(dòng)力工程，電廠集控運(yùn)行。