提高蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷性能的管理方法

1、提高蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷性能的管理方法提高蒸汽型溴化锂吸收式制冷机制冷性能的管理方法仪征化纤股份有限公司短纤中心动力装置211900 胡永明摘 要：本文根据对冷冻站蒸汽型溴化锂吸收式制冷机的长期管理，提出了在气密性、溴化锂溶液、冷剂水、冷水及冷却水的水质、运行、设备等方面进行优化管理，不仅保证了制冷机组的长期稳定运行，而且提高了制冷机组的制冷性能。关键词：蒸汽型溴化锂吸收式制冷机 制冷性能 气密性 溴化锂溶液 冷剂水 水质 运行 设备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 蒸汽型溴化锂吸收式制冷机是以水作制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，采用蒸汽为动力，制取0以上冷水的制冷设备。因其具有以下优点： 1、可以利用废热等低品位的能源，耗电量小；2、运动部件少，易损件少，振动、噪声小；3、无污染；4、机组在真空状态下运行，无爆炸危险；5、对外界条件变化的适应性强；6、对安装基础的要求低等优点，现已被广泛地应用于纺织、电子、化工、宾馆等行业。本单位目前共有制冷机11台，制冷

5、负荷为27284Kw，都为蒸汽型溴化锂吸收式制冷机组(其中单效机组五台，双效机组六台)。在1983年和1987年分别投入使用各4台单效制冷机，最近几年因生产增容需要，对三台单效机进行更新为双效机组，并增加三台双效机组。通过二十多年来对机组的运行管理，特别是最近十年来对机组的性能优化，这11台溴化锂制冷机组在每年夏季运行状况都非常良好。对制冷机组的管理主要分工艺方面日常对制冷机组性能的管理、对设备进行维护保养的管理、运行中对机组的性能优化这三个方面进行。1 工艺方面对制冷机组性能进行的管理 工艺方面日常对溴化锂吸收式制冷机组性能管理主要在真空度、溶液、冷剂水、冷水及冷却水的水质等方面进行。1.1

6、 气密性管理由于溴化锂吸收式制冷机是在高真空下工作的。蒸发器、吸收器中的绝对工作压力仅几百帕，外部空气极易漏入，即使制造完好的机组，随着运转时间的不断增加，也难以保证机组的绝对气密性。同时，机组运行过程中，溶液总会不断地腐蚀钢、铜等金属材料而生成氢气，这类不凝性气体即使数量极微，对机组的性能也将产生极大的影响。因此，保持机组气密性是机组日常管理最重要的工作。在停车保养季节，将单效机组内的溶液放至溶液贮罐中，并进行充氮气保正压（一般控制在0.05MPa），双效机组采用真空保养方法。在运行季节，机组处于真空状态，机组内真空度一般控制在2.266KPa以下。根据真空度要求，每周一次定期检查机组内的压

7、力以及外界大气压，做好记录并分析机组的气密性情况，如果压力发生变化，则对机组进行抽真空作业。如果真空变化明显，则进行正压、负压检漏，查出漏点及时消除。充氮机组即使出现泄漏也不会漏入空气，而且一旦有泄漏时即可随时进行检漏，十分方便。此外，在对机组的一些部位如阀门、视镜等进行检修之后都对这些部位进行正压、负压检漏并保压一段时间以检查这些部位的气密性情况。另外，还通过求出反映吸收能力的吸收器损失（冷剂水温度与溶液饱和蒸汽压相对应的饱和温度之差称为吸收器损失）来监测机组的气密性状态。吸收器损失增大，表示不凝性气体增多，因此可由吸收器损失来推测不凝性气体的含量，也可测定从抽气装置排出的气体量，掌握机组的

8、密封状态，以便必要时采取相应的措施。若吸收器损失超过1.33，说明机组有泄漏；若超过1.67，则可认为机内不凝性气体已达到一定程度的数量，必须起动抽气装置，排除不凝性气体。若机组运转时，吸收器损失超过3.33，则机组可能会发生结晶。在正常情况下，如果将不凝性气体完全排除，则吸收器损失应在1以下。但吸收器损失仅表示机内不凝性气体含量，并不表示机组气密性的好坏，检查机组气密性的好坏可通过测定吸收器损失上升1所需时间及平均排气量来判断。目前冷冻站两种机组吸收器损失上升1所需时间约为60小时，允许泄漏量分别为16.5ml/h和29ml/h，如吸收器损失上升1所需时间小于60小时或泄漏量大于允许量，则认

9、为机组气密性差，应检漏。同样如果机组经抽真空后制冷量升高，停止抽真空后制冷量下降，如此反复数次后，则可确认为机组气密性差，须进行检漏处理。1.2 溴化锂溶液管理溴化锂溶液管理的主要内容主要包括碱度、缓蚀剂和表面活性剂的管理等等。1.2.1碱度：溴化锂溶液出厂前pH值一般调整在9.010.5之间，这对金属材料的缓蚀较为有利。机组运行后，溶液的碱度会随运行时间的增长而增大。机组气密性越差，碱度增长越快。但碱度过高会引起碱性腐蚀。因此PH值应定期加以测定，如碱度过高可用氢溴酸（HBr）调整；过低可用氢氧化锂（LiOH）调整。添加时质量分数不能太高，灌注时的速度也不能太快。可以从机内取出一部分溶液放在

10、容器中，慢慢加入经5倍以上纯水稀释的适当质量分数的HBr或 LiOH，待完全混和后再注入机内。1.2.2缓蚀剂：为了抑制溴化锂溶液对金属材料的腐蚀，常在溶液中加入缓蚀剂。目前采用最多的缓蚀剂为铬酸锂（Li2CrO4）和钼酸锂(Li2MoO4)，浓度控制在0.1%0.3%范围内。由于缓蚀剂消耗快，要求定期测定溶液中的含量。也可根据溶液的颜色来判断，一般Li2CrO4的质量分数越高，溶液颜色越黄，如呈淡黄色或无色，说明缓蚀剂消耗大，含量少（Li2MoO4不可用此方法，因为Li2MoO4为无色）；如呈黑色，说明溶液中氧化铁多；如呈绿色，说明有铜析出。1.2.3表面活性剂：为提高热交换设备的热质交换效

11、果，需在溴化锂溶液中加入表面活性剂 ，这类物质能强烈地降低表面张力，常用的表面活性剂为异辛醇。它可提高机组吸收器的吸收效果和冷凝器的冷凝效果。往溴化锂溶液中添加辛醇的质量分数为0.1%0.3%，试验表明，添加辛醇后，制冷量约提高10%15%。 在每年制冷系统开车前和停车后分别对机组的溶液进行取样分析以监控溶液的各种成份变化情况。根据开车前的取样分析结果决定溶液的碱度是否需要调整，以及决定溶液是否需要添加缓蚀剂和表面活性剂等。根据停车时的取样分析结果分析溶液中的铁、铜等离子的浓度变化情况，可以看出机组内部腐蚀速度，从而采取相应措施。此外，考虑到机组长期运行，必然有一部分杂质进入到溶液中，这些杂质

12、一部分悬浮于溶液中，一部分沉积于机组内部，针对这一情况，专门从厂家定制了溶液过滤器，在机组运行时，对溶液进行外置旁滤式过滤处理，以降低溶液中的悬浮杂质的含量。并且，也通过在系统全部停运后，将制冷机组内的溴化锂溶液从机组内抽至溶液贮罐内，溶液经长期静置后，也可将溶液中的一些悬浮杂质沉淀析出，一方面改善了溶液的品质，另一方面也可避免这些杂质沉积于机组内部。1.3冷剂水管理由于运转条件变化（如热源温度突然升高或冷却水温度过低），或机组运转初期，溶液质量分数过稀，加之操作不当等原因，发生器中的溴化锂溶液可能随冷剂水蒸汽进入冷凝器和蒸发器中，使冷剂水中含有溴化锂，从而造成冷剂水污染。即使正常运转的机组，

13、随着运转时间的增长，也会产生冷剂水污染。冷剂水污染会使制冷量下降。冷剂水中溴化锂含量的多少，一般通过测定冷剂水的密度来确定。因此定期测定冷剂水密度，确定是否需要对冷剂水进行再生（冷剂水相对密度大于1.04时，需再生）。在实际运行中，如果从蒸发器视镜看到的冷剂水液位不断升高，也从一定程度上说明冷剂水可能发生了污染，需要进行再生处理。1.4冷冻水、冷却水水质管理冷水、冷却水的水质对机组制冷性能的影响非常大。溴化锂吸收式冷水机组运转一段时间后，在传热管内壁与外壁逐渐形成了一层污垢，污垢的影响常用污垢系数来度量。污垢系数越大，则热阻越大，传热性能越差，机组制冷量下降。（污垢系数对制冷量的影响见表一）表

14、一：污垢系数对制冷量的影响污垢系数(m2/Kw)00.0430.0860.1720.2580.344制冷量 ()冷却水侧108104100928579冷水侧10610310094/水侧污垢的形成取决于管内流动的水质，水质的变化对制冷量有很大的影响，尤其是冷却水的水质，除了使机组结垢，还使机组产生腐蚀，影响机组的正常运转与使用寿命，应定期对系统用水的水质进行分析，必要时须进行水质处理。（水质基准值可参见表二）表二：溴化锂吸收式冷水机组冷却水、冷冻水及补充水水质基准值 项 目 冷却水 冷水循环式冷却水塔补充水循环式冷冻水补充水基准值PH值（25）6.58.06.58.06.58.06.58.0电导

15、率（25）us/cm<800<200<500<200氯离子mg/l<200<50<100<50硫酸根离子mg/l<200<50<100<50总硬度mg/l<200<50<100<50铁mg/l<1.0<0.3<1.0<0.3硫化物离子mg/l检验不出检验不出检验不出检验不出铵离子mg/l<1.0<0.2<0.5<0.2二氧化硅mg/l<50<30<50<30水质处理方法主要有化学处理法、静电处理法、磁化处理法、离子交换法、高频电

16、子法等。目前，对冷冻水系统在运行过程中适当进行补水来保证冷水的水质；对冷却水系统，则是采用化学处理法来保证冷却水的水质。同时，在停机时，将机组换热管内的冷水、冷却水全部放净，打开水盖，检查传热管内表面积垢、淤泥及腐蚀等情况，同时考虑进行必要的清洗。目前对换热管的清洗主要机械清洗法。但也根据积垢、淤泥及腐蚀等情况请专业清洗公司对机组采用化学清洗。2 在设备及维护保养方面对制冷机组的管理机组的保养分为短期停机保养和长期停机保养。在设备方面主要抓好电机、泵、阀、自控系统及机组换热管等方面的管理。2.1制冷机组的保养。在机组进行短期停机保养时（主要指停机时间在两周内的保养），此时的保养一是要将机内的溴

17、化锂溶液充分稀释，二是要保持机内的真空度。在机组进行长期停机保养时，先将蒸发器内的冷剂水全部旁通至吸收器，并使溶液均匀稀释，以防在环境温度下结晶。对于单效机组，通常采用充氮保养的方法。另外，专门接了除盐水进站，在单效机组长期停机后，将单效机组内的溶液全部抽出放在溶液贮罐中，然后向机组内注入除盐水，启动溶液泵，对单效机组的内环境进行水洗，一方面可以清洗掉单效机组内剩余的溶液，保持机组有一个中性环境，减少剩余溶液对机组的腐蚀，另一方面也可将机组内的一些杂质带出保持机组内能有一个清洁的环境。而且，在溶液出机组后，机组充氮保持一个正压的环境，不仅防止外界的空气进入机组内，而且对于机组检修也非常方便。2

18、.2机组的附属设备的管理。对于溶液泵和冷剂水泵，则定期或不定期地的检查以下项目：A、有无不正常音响，这每天都进行检查；B、电动机的电流是否超过正常值；C、溶液泵泵体温度是否正常；D、电动机的绝缘检查；E、叶轮拆检和过滤网的清洗；F、石墨轴承磨损程度的检查等等。对于真空泵系统则定期检查以下项目：A、真空泵油的污染和乳化程度；B、阻油器清洗；C、抽真空性能检查；D、电动机的绝缘检查等等。对于隔膜式真空阀则着重于密封性检查和橡皮隔膜老化程度的检查。以及球阀和真空调节阀的密封性检查等等。对于阀门的检查，主要先采取正压检漏的方法，确定阀门状态。对于使用的隔膜阀，如果阀门使用时间较长，但通过检漏又看不出阀

19、门的密封状况，我们一般会采取对这些阀门进行解体，检查橡皮头部，以确保来年机组的稳定运行。同时在每年停车保养季节，还要求电气、仪表人员对电气、仪表设备及自控系统进行保养检修，以使机组在各方面的性能都处于最佳状态，能够有效地保障来年的顺利开车。3 日常运行中对机组性能的优化除了在工艺和设备方面加强管理，确保制冷机组的硬件备件处于最佳状态外，在运行过程中，加强机组的运行调节，也是提高机组运行性能的重要举措。目前，主要在冷水、冷却水的温差及压差变化；热源温度、压力的变化以及溶液循环量等方面加强检查，并及时调整，以确保机组运行性能最佳化以及能耗最低化。3.1冷水的调节。冷水出口温度对制冷量有一定影响。当

20、机组运行时，其他外界条件和内部条件不变时，在一定范围内，冷冻水出口温度每升高1，制冷量约提高4%7%。即当机组在相对较高的冷水出口温度下运转时，制取同样冷量所耗的蒸汽与冷却水量相对降低。因此，在满足用户要求和机组其他参数许可的情况下，机组应尽量在较高的冷水出口温度下运转，以便提高机组运行时的经济性。但是，当冷水出口温度过度升高会使蒸发器液囊冷剂水液位下降，造成冷剂水泵吸空，同时制冷量的上升也趋于平缓。3.2冷却水的调节。冷却水进口温度是通过开停冷却塔风机来调节的，因而冷却塔的冷却能力又和周围空气的干湿球温度有关，故冷却水温度随季节而变化。若其他条件不变，冷却水进口温度变化时，制冷量随之也发生变

21、化。当其他外界条件、内部条件不变时，在一定范围内，冷却水进口温度每升高1，制冷量约下降5%7%，同时，虽然蒸汽总耗量下降，但因机组的质量分数差减小，热力系数也下降，单位耗汽量上升。但是，冷却水进口温度过低，将引起稀溶液温度过低与浓溶液质量分数过高，两者均增加了浓溶液产生结晶的危险。同时还因稀溶液质量分数过低，使发生器中溶液剧烈沸腾，溶液液滴极易通过发生器挡液板进入冷凝器中，造成冷剂水污染。故机组运转中不允许冷却水进口温度过低，一般将冷却水进口温度控制在2832之间运行。冷却水量变化对制冷量的影响与冷却水进口温度变化对制冷量的影响相似。在其他条件不变的情况下，在一定范围内，冷却水量如减少10%，

22、则制冷量下降3%左右；反之，制冷量上升。而冷冻水量对制冷量影响几乎没有。同时，必须注意设计流量的管内流速已在2m/s左右，故无论冷却水量、冷冻水量都不要超过设计值太大，一般不应超过设计值的120%，否则将使传热管内流速过高，引起水侧的冲刷腐蚀，影响机组的使用寿命。3.3蒸汽的调节。加热蒸汽压力对制冷量有着很大的影响。当外界条件、内部条件不变时，对单效机组，加热蒸汽压力每提高0.01MPa，制冷量约增加；对双效机组，加热蒸汽压力每提高0.1MPa时，制冷量约增加9%11。如对于NCC-62型机组，额定蒸汽压力为0.8Mpa。在耗同样蒸汽量的情况下，当蒸汽压力为0.6Mpa时，制冷量为84%；当蒸

23、汽压力为0.4Mpa时，制冷量仅为65%。因此，提高加热蒸汽压力是提高机组制冷量的方法之一。但随着加热蒸汽压力的提高，浓溶液的质量分数升高，机组在高质量分数下运行，极易产生结晶。特别是双效机组，若加热蒸汽压力过高，高温再生器中溶液温度超过一定值时，会使钼酸锂缓蚀剂失效而影响缓蚀效果。因此，在作业指导书中严格规定供双效型机组蒸汽压力不超过0.8Mpa，再生温度不超过165；供XZ-150型单效型机组蒸汽压力不超过0.10Mpa，再生温度不超过103。3.4溶液循环量的调节。对于溶液循环量，在机组运行后，对溶液的浓度分别进行测定，当浓度差小于4%时，即浓溶液未达到65%而稀溶液浓度超过60%时，说明稀溶液循环量太大，必须关小稀溶液调节阀。当浓度差大于5%时，即浓溶液浓度超过65%而稀溶液浓度低于60%，说明稀溶液循环量太小，必须将稀溶液调节阀开大。同时，还必须把发生器、吸收器、蒸发器的液位结合起来观察机组的溶液运行情况，必要时需要对溶液浓度进行分析和并对溶液循环量进行调整。4 结束语 综上所述，提高溴化锂吸收式制冷机制冷性能是一个非常复杂的系统工程，不是一两天或者