提高蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機制冷性能的管理方法

1、提高蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機制冷性能的管理方法提高蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機制冷性能的管理方法儀征化纖股份有限公司短纖中心動力裝置211900 胡永明摘 要：本文根據(jù)對冷凍站蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機的長期管理，提出了在氣密性、溴化鋰溶液、冷劑水、冷水及冷卻水的水質(zhì)、運行、設(shè)備等方面進(jìn)行優(yōu)化管理，不僅保證了制冷機組的長期穩(wěn)定運行，而且提高了制冷機組的制冷性能。關(guān)鍵詞：蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機 制冷性能 氣密性 溴化鋰溶液 冷劑水 水質(zhì) 運行 設(shè)備The Method of management which increase refrigerating efficiency with lithium

2、 bromide absorption RefrigeratorHu YongmingYizheng Chemical Fibre Co.Ltd , Yizheng 211900 , ChinaAbstract：Basing on the long-term management on the lithium bromide absorption Refrigerator in the Refrigerating station, I optimized the management on the different aspects, such as Cryogen water, Vacuum

3、, Lithium bromide-water liquid, cooling water, recycle cooling water, circulating and equipments. Because of the optimized management, the long-term stable running of the refrigeration machine is guaranteed and the refrigeration performance is improved as well. Key words： Refrigerating station, Lith

4、ium bromide absorption Refrigerator, Refrigerating efficiency, Cryogen water, Operating management0 前言 蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機是以水作制冷劑，溴化鋰溶液為吸收劑，采用蒸汽為動力，制取0以上冷水的制冷設(shè)備。因其具有以下優(yōu)點： 1、可以利用廢熱等低品位的能源，耗電量??；2、運動部件少，易損件少，振動、噪聲??；3、無污染；4、機組在真空狀態(tài)下運行，無爆炸危險；5、對外界條件變化的適應(yīng)性強；6、對安裝基礎(chǔ)的要求低等優(yōu)點，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用于紡織、電子、化工、賓館等行業(yè)。本單位目前共有制冷機11臺，制冷

5、負(fù)荷為27284Kw，都為蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機組(其中單效機組五臺，雙效機組六臺)。在1983年和1987年分別投入使用各4臺單效制冷機，最近幾年因生產(chǎn)增容需要，對三臺單效機進(jìn)行更新為雙效機組，并增加三臺雙效機組。通過二十多年來對機組的運行管理，特別是最近十年來對機組的性能優(yōu)化，這11臺溴化鋰制冷機組在每年夏季運行狀況都非常良好。對制冷機組的管理主要分工藝方面日常對制冷機組性能的管理、對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)的管理、運行中對機組的性能優(yōu)化這三個方面進(jìn)行。1 工藝方面對制冷機組性能進(jìn)行的管理 工藝方面日常對溴化鋰吸收式制冷機組性能管理主要在真空度、溶液、冷劑水、冷水及冷卻水的水質(zhì)等方面進(jìn)行。1.1

6、 氣密性管理由于溴化鋰吸收式制冷機是在高真空下工作的。蒸發(fā)器、吸收器中的絕對工作壓力僅幾百帕，外部空氣極易漏入，即使制造完好的機組，隨著運轉(zhuǎn)時間的不斷增加，也難以保證機組的絕對氣密性。同時，機組運行過程中，溶液總會不斷地腐蝕鋼、銅等金屬材料而生成氫氣，這類不凝性氣體即使數(shù)量極微，對機組的性能也將產(chǎn)生極大的影響。因此，保持機組氣密性是機組日常管理最重要的工作。在停車保養(yǎng)季節(jié)，將單效機組內(nèi)的溶液放至溶液貯罐中，并進(jìn)行充氮氣保正壓（一般控制在0.05MPa），雙效機組采用真空保養(yǎng)方法。在運行季節(jié)，機組處于真空狀態(tài)，機組內(nèi)真空度一般控制在2.266KPa以下。根據(jù)真空度要求，每周一次定期檢查機組內(nèi)的壓

7、力以及外界大氣壓，做好記錄并分析機組的氣密性情況，如果壓力發(fā)生變化，則對機組進(jìn)行抽真空作業(yè)。如果真空變化明顯，則進(jìn)行正壓、負(fù)壓檢漏，查出漏點及時消除。充氮機組即使出現(xiàn)泄漏也不會漏入空氣，而且一旦有泄漏時即可隨時進(jìn)行檢漏，十分方便。此外，在對機組的一些部位如閥門、視鏡等進(jìn)行檢修之后都對這些部位進(jìn)行正壓、負(fù)壓檢漏并保壓一段時間以檢查這些部位的氣密性情況。另外，還通過求出反映吸收能力的吸收器損失（冷劑水溫度與溶液飽和蒸汽壓相對應(yīng)的飽和溫度之差稱為吸收器損失）來監(jiān)測機組的氣密性狀態(tài)。吸收器損失增大，表示不凝性氣體增多，因此可由吸收器損失來推測不凝性氣體的含量，也可測定從抽氣裝置排出的氣體量，掌握機組的

8、密封狀態(tài)，以便必要時采取相應(yīng)的措施。若吸收器損失超過1.33，說明機組有泄漏；若超過1.67，則可認(rèn)為機內(nèi)不凝性氣體已達(dá)到一定程度的數(shù)量，必須起動抽氣裝置，排除不凝性氣體。若機組運轉(zhuǎn)時，吸收器損失超過3.33，則機組可能會發(fā)生結(jié)晶。在正常情況下，如果將不凝性氣體完全排除，則吸收器損失應(yīng)在1以下。但吸收器損失僅表示機內(nèi)不凝性氣體含量，并不表示機組氣密性的好壞，檢查機組氣密性的好壞可通過測定吸收器損失上升1所需時間及平均排氣量來判斷。目前冷凍站兩種機組吸收器損失上升1所需時間約為60小時，允許泄漏量分別為16.5ml/h和29ml/h，如吸收器損失上升1所需時間小于60小時或泄漏量大于允許量，則認(rèn)

9、為機組氣密性差，應(yīng)檢漏。同樣如果機組經(jīng)抽真空后制冷量升高，停止抽真空后制冷量下降，如此反復(fù)數(shù)次后，則可確認(rèn)為機組氣密性差，須進(jìn)行檢漏處理。1.2 溴化鋰溶液管理溴化鋰溶液管理的主要內(nèi)容主要包括堿度、緩蝕劑和表面活性劑的管理等等。1.2.1堿度：溴化鋰溶液出廠前pH值一般調(diào)整在9.010.5之間，這對金屬材料的緩蝕較為有利。機組運行后，溶液的堿度會隨運行時間的增長而增大。機組氣密性越差，堿度增長越快。但堿度過高會引起堿性腐蝕。因此PH值應(yīng)定期加以測定，如堿度過高可用氫溴酸（HBr）調(diào)整；過低可用氫氧化鋰（LiOH）調(diào)整。添加時質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能太高，灌注時的速度也不能太快。可以從機內(nèi)取出一部分溶液放在

10、容器中，慢慢加入經(jīng)5倍以上純水稀釋的適當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的HBr或 LiOH，待完全混和后再注入機內(nèi)。1.2.2緩蝕劑：為了抑制溴化鋰溶液對金屬材料的腐蝕，常在溶液中加入緩蝕劑。目前采用最多的緩蝕劑為鉻酸鋰（Li2CrO4）和鉬酸鋰(Li2MoO4)，濃度控制在0.1%0.3%范圍內(nèi)。由于緩蝕劑消耗快，要求定期測定溶液中的含量。也可根據(jù)溶液的顏色來判斷，一般Li2CrO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，溶液顏色越黃，如呈淡黃色或無色，說明緩蝕劑消耗大，含量少（Li2MoO4不可用此方法，因為Li2MoO4為無色）；如呈黑色，說明溶液中氧化鐵多；如呈綠色，說明有銅析出。1.2.3表面活性劑：為提高熱交換設(shè)備的熱質(zhì)交換效

11、果，需在溴化鋰溶液中加入表面活性劑 ，這類物質(zhì)能強烈地降低表面張力，常用的表面活性劑為異辛醇。它可提高機組吸收器的吸收效果和冷凝器的冷凝效果。往溴化鋰溶液中添加辛醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%0.3%，試驗表明，添加辛醇后，制冷量約提高10%15%。 在每年制冷系統(tǒng)開車前和停車后分別對機組的溶液進(jìn)行取樣分析以監(jiān)控溶液的各種成份變化情況。根據(jù)開車前的取樣分析結(jié)果決定溶液的堿度是否需要調(diào)整，以及決定溶液是否需要添加緩蝕劑和表面活性劑等。根據(jù)停車時的取樣分析結(jié)果分析溶液中的鐵、銅等離子的濃度變化情況，可以看出機組內(nèi)部腐蝕速度，從而采取相應(yīng)措施。此外，考慮到機組長期運行，必然有一部分雜質(zhì)進(jìn)入到溶液中，這些雜質(zhì)

12、一部分懸浮于溶液中，一部分沉積于機組內(nèi)部，針對這一情況，專門從廠家定制了溶液過濾器，在機組運行時，對溶液進(jìn)行外置旁濾式過濾處理，以降低溶液中的懸浮雜質(zhì)的含量。并且，也通過在系統(tǒng)全部停運后，將制冷機組內(nèi)的溴化鋰溶液從機組內(nèi)抽至溶液貯罐內(nèi)，溶液經(jīng)長期靜置后，也可將溶液中的一些懸浮雜質(zhì)沉淀析出，一方面改善了溶液的品質(zhì)，另一方面也可避免這些雜質(zhì)沉積于機組內(nèi)部。1.3冷劑水管理由于運轉(zhuǎn)條件變化（如熱源溫度突然升高或冷卻水溫度過低），或機組運轉(zhuǎn)初期，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)過稀，加之操作不當(dāng)?shù)仍?，發(fā)生器中的溴化鋰溶液可能隨冷劑水蒸汽進(jìn)入冷凝器和蒸發(fā)器中，使冷劑水中含有溴化鋰，從而造成冷劑水污染。即使正常運轉(zhuǎn)的機組，

13、隨著運轉(zhuǎn)時間的增長，也會產(chǎn)生冷劑水污染。冷劑水污染會使制冷量下降。冷劑水中溴化鋰含量的多少，一般通過測定冷劑水的密度來確定。因此定期測定冷劑水密度，確定是否需要對冷劑水進(jìn)行再生（冷劑水相對密度大于1.04時，需再生）。在實際運行中，如果從蒸發(fā)器視鏡看到的冷劑水液位不斷升高，也從一定程度上說明冷劑水可能發(fā)生了污染，需要進(jìn)行再生處理。1.4冷凍水、冷卻水水質(zhì)管理冷水、冷卻水的水質(zhì)對機組制冷性能的影響非常大。溴化鋰吸收式冷水機組運轉(zhuǎn)一段時間后，在傳熱管內(nèi)壁與外壁逐漸形成了一層污垢，污垢的影響常用污垢系數(shù)來度量。污垢系數(shù)越大，則熱阻越大，傳熱性能越差，機組制冷量下降。（污垢系數(shù)對制冷量的影響見表一）表

14、一：污垢系數(shù)對制冷量的影響污垢系數(shù)(m2/Kw)00.0430.0860.1720.2580.344制冷量 ()冷卻水側(cè)108104100928579冷水側(cè)10610310094/水側(cè)污垢的形成取決于管內(nèi)流動的水質(zhì)，水質(zhì)的變化對制冷量有很大的影響，尤其是冷卻水的水質(zhì)，除了使機組結(jié)垢，還使機組產(chǎn)生腐蝕，影響機組的正常運轉(zhuǎn)與使用壽命，應(yīng)定期對系統(tǒng)用水的水質(zhì)進(jìn)行分析，必要時須進(jìn)行水質(zhì)處理。（水質(zhì)基準(zhǔn)值可參見表二）表二：溴化鋰吸收式冷水機組冷卻水、冷凍水及補充水水質(zhì)基準(zhǔn)值 項 目 冷卻水 冷水循環(huán)式冷卻水塔補充水循環(huán)式冷凍水補充水基準(zhǔn)值PH值（25）6.58.06.58.06.58.06.58.0電導(dǎo)

15、率（25）us/cm<800<200<500<200氯離子mg/l<200<50<100<50硫酸根離子mg/l<200<50<100<50總硬度mg/l<200<50<100<50鐵mg/l<1.0<0.3<1.0<0.3硫化物離子mg/l檢驗不出檢驗不出檢驗不出檢驗不出銨離子mg/l<1.0<0.2<0.5<0.2二氧化硅mg/l<50<30<50<30水質(zhì)處理方法主要有化學(xué)處理法、靜電處理法、磁化處理法、離子交換法、高頻電

16、子法等。目前，對冷凍水系統(tǒng)在運行過程中適當(dāng)進(jìn)行補水來保證冷水的水質(zhì)；對冷卻水系統(tǒng)，則是采用化學(xué)處理法來保證冷卻水的水質(zhì)。同時，在停機時，將機組換熱管內(nèi)的冷水、冷卻水全部放凈，打開水蓋，檢查傳熱管內(nèi)表面積垢、淤泥及腐蝕等情況，同時考慮進(jìn)行必要的清洗。目前對換熱管的清洗主要機械清洗法。但也根據(jù)積垢、淤泥及腐蝕等情況請專業(yè)清洗公司對機組采用化學(xué)清洗。2 在設(shè)備及維護(hù)保養(yǎng)方面對制冷機組的管理機組的保養(yǎng)分為短期停機保養(yǎng)和長期停機保養(yǎng)。在設(shè)備方面主要抓好電機、泵、閥、自控系統(tǒng)及機組換熱管等方面的管理。2.1制冷機組的保養(yǎng)。在機組進(jìn)行短期停機保養(yǎng)時（主要指停機時間在兩周內(nèi)的保養(yǎng)），此時的保養(yǎng)一是要將機內(nèi)的溴

17、化鋰溶液充分稀釋，二是要保持機內(nèi)的真空度。在機組進(jìn)行長期停機保養(yǎng)時，先將蒸發(fā)器內(nèi)的冷劑水全部旁通至吸收器，并使溶液均勻稀釋，以防在環(huán)境溫度下結(jié)晶。對于單效機組，通常采用充氮保養(yǎng)的方法。另外，專門接了除鹽水進(jìn)站，在單效機組長期停機后，將單效機組內(nèi)的溶液全部抽出放在溶液貯罐中，然后向機組內(nèi)注入除鹽水，啟動溶液泵，對單效機組的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行水洗，一方面可以清洗掉單效機組內(nèi)剩余的溶液，保持機組有一個中性環(huán)境，減少剩余溶液對機組的腐蝕，另一方面也可將機組內(nèi)的一些雜質(zhì)帶出保持機組內(nèi)能有一個清潔的環(huán)境。而且，在溶液出機組后，機組充氮保持一個正壓的環(huán)境，不僅防止外界的空氣進(jìn)入機組內(nèi)，而且對于機組檢修也非常方便。2

18、.2機組的附屬設(shè)備的管理。對于溶液泵和冷劑水泵，則定期或不定期地的檢查以下項目：A、有無不正常音響，這每天都進(jìn)行檢查；B、電動機的電流是否超過正常值；C、溶液泵泵體溫度是否正常；D、電動機的絕緣檢查；E、葉輪拆檢和過濾網(wǎng)的清洗；F、石墨軸承磨損程度的檢查等等。對于真空泵系統(tǒng)則定期檢查以下項目：A、真空泵油的污染和乳化程度；B、阻油器清洗；C、抽真空性能檢查；D、電動機的絕緣檢查等等。對于隔膜式真空閥則著重于密封性檢查和橡皮隔膜老化程度的檢查。以及球閥和真空調(diào)節(jié)閥的密封性檢查等等。對于閥門的檢查，主要先采取正壓檢漏的方法，確定閥門狀態(tài)。對于使用的隔膜閥，如果閥門使用時間較長，但通過檢漏又看不出閥

19、門的密封狀況，我們一般會采取對這些閥門進(jìn)行解體，檢查橡皮頭部，以確保來年機組的穩(wěn)定運行。同時在每年停車保養(yǎng)季節(jié)，還要求電氣、儀表人員對電氣、儀表設(shè)備及自控系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)檢修，以使機組在各方面的性能都處于最佳狀態(tài)，能夠有效地保障來年的順利開車。3 日常運行中對機組性能的優(yōu)化除了在工藝和設(shè)備方面加強管理，確保制冷機組的硬件備件處于最佳狀態(tài)外，在運行過程中，加強機組的運行調(diào)節(jié)，也是提高機組運行性能的重要舉措。目前，主要在冷水、冷卻水的溫差及壓差變化；熱源溫度、壓力的變化以及溶液循環(huán)量等方面加強檢查，并及時調(diào)整，以確保機組運行性能最佳化以及能耗最低化。3.1冷水的調(diào)節(jié)。冷水出口溫度對制冷量有一定影響。當(dāng)

20、機組運行時，其他外界條件和內(nèi)部條件不變時，在一定范圍內(nèi)，冷凍水出口溫度每升高1，制冷量約提高4%7%。即當(dāng)機組在相對較高的冷水出口溫度下運轉(zhuǎn)時，制取同樣冷量所耗的蒸汽與冷卻水量相對降低。因此，在滿足用戶要求和機組其他參數(shù)許可的情況下，機組應(yīng)盡量在較高的冷水出口溫度下運轉(zhuǎn)，以便提高機組運行時的經(jīng)濟(jì)性。但是，當(dāng)冷水出口溫度過度升高會使蒸發(fā)器液囊冷劑水液位下降，造成冷劑水泵吸空，同時制冷量的上升也趨于平緩。3.2冷卻水的調(diào)節(jié)。冷卻水進(jìn)口溫度是通過開停冷卻塔風(fēng)機來調(diào)節(jié)的，因而冷卻塔的冷卻能力又和周圍空氣的干濕球溫度有關(guān)，故冷卻水溫度隨季節(jié)而變化。若其他條件不變，冷卻水進(jìn)口溫度變化時，制冷量隨之也發(fā)生變

21、化。當(dāng)其他外界條件、內(nèi)部條件不變時，在一定范圍內(nèi)，冷卻水進(jìn)口溫度每升高1，制冷量約下降5%7%，同時，雖然蒸汽總耗量下降，但因機組的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差減小，熱力系數(shù)也下降，單位耗汽量上升。但是，冷卻水進(jìn)口溫度過低，將引起稀溶液溫度過低與濃溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，兩者均增加了濃溶液產(chǎn)生結(jié)晶的危險。同時還因稀溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，使發(fā)生器中溶液劇烈沸騰，溶液液滴極易通過發(fā)生器擋液板進(jìn)入冷凝器中，造成冷劑水污染。故機組運轉(zhuǎn)中不允許冷卻水進(jìn)口溫度過低，一般將冷卻水進(jìn)口溫度控制在2832之間運行。冷卻水量變化對制冷量的影響與冷卻水進(jìn)口溫度變化對制冷量的影響相似。在其他條件不變的情況下，在一定范圍內(nèi)，冷卻水量如減少10%，

22、則制冷量下降3%左右；反之，制冷量上升。而冷凍水量對制冷量影響幾乎沒有。同時，必須注意設(shè)計流量的管內(nèi)流速已在2m/s左右，故無論冷卻水量、冷凍水量都不要超過設(shè)計值太大，一般不應(yīng)超過設(shè)計值的120%，否則將使傳熱管內(nèi)流速過高，引起水側(cè)的沖刷腐蝕，影響機組的使用壽命。3.3蒸汽的調(diào)節(jié)。加熱蒸汽壓力對制冷量有著很大的影響。當(dāng)外界條件、內(nèi)部條件不變時，對單效機組，加熱蒸汽壓力每提高0.01MPa，制冷量約增加；對雙效機組，加熱蒸汽壓力每提高0.1MPa時，制冷量約增加9%11。如對于NCC-62型機組，額定蒸汽壓力為0.8Mpa。在耗同樣蒸汽量的情況下，當(dāng)蒸汽壓力為0.6Mpa時，制冷量為84%；當(dāng)蒸

23、汽壓力為0.4Mpa時，制冷量僅為65%。因此，提高加熱蒸汽壓力是提高機組制冷量的方法之一。但隨著加熱蒸汽壓力的提高，濃溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，機組在高質(zhì)量分?jǐn)?shù)下運行，極易產(chǎn)生結(jié)晶。特別是雙效機組，若加熱蒸汽壓力過高，高溫再生器中溶液溫度超過一定值時，會使鉬酸鋰緩蝕劑失效而影響緩蝕效果。因此，在作業(yè)指導(dǎo)書中嚴(yán)格規(guī)定供雙效型機組蒸汽壓力不超過0.8Mpa，再生溫度不超過165；供XZ-150型單效型機組蒸汽壓力不超過0.10Mpa，再生溫度不超過103。3.4溶液循環(huán)量的調(diào)節(jié)。對于溶液循環(huán)量，在機組運行后，對溶液的濃度分別進(jìn)行測定，當(dāng)濃度差小于4%時，即濃溶液未達(dá)到65%而稀溶液濃度超過60%時，說明稀溶液循環(huán)量太大，必須關(guān)小稀溶液調(diào)節(jié)閥。當(dāng)濃度差大于5%時，即濃溶液濃度超過65%而稀溶液濃度低于60%，說明稀溶液循環(huán)量太小，必須將稀溶液調(diào)節(jié)閥開大。同時，還必須把發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器的液位結(jié)合起來觀察機組的溶液運行情況，必要時需要對溶液濃度進(jìn)行分析和并對溶液循環(huán)量進(jìn)行調(diào)整。4 結(jié)束語 綜上所述，提高溴化鋰吸收式制冷機制冷性能是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不是一兩天或者