本世纪40年代美国制造了第一台溴化锂溶液为工质的吸收式制冷机
组。近半个世纪以来,溴化锂吸收式制冷机组得到了不断发展。
日本在80年代末,直燃型溴化锂机组在中央空调制冷主机中占50%以上,从90年代开始,日本随着电力能源充足和集中区域供热的增加,直燃机发展减慢,基本处于停滞状态。
美国电力能源丰富,溴化锂制冷机组发展不快,到90年代在美国中央空调制冷主机中,只占不足5%的市场份额。
欧洲国家电力充足,主要发展电制冷机组,吸收式制冷机组为10%左右。
上世纪九十年代,溴化锂制冷机组在我国飞速发展起来,溴化锂制冷机组的发展是与其自身特有的一些优势分不开的:
1、 当时我国电力供应紧张,采用溴化锂机组对缓解城市供电十分有
利。
2、 国际上对氯氟烃化合物的禁用对压缩式机组制冷剂替换带来许多问
题。溴化锂溶液不存在替换问题。
3、 可以充分利用余热、工业废热等低位热能。
4、 除屏蔽泵外,没有其他运行部件,噪声为75-80dB(A)。
5、 制冷量可在20%-100%的范围内进行无级调节,有利于部分负荷
时的运行调节。
6、 直燃式溴化锂制冷机组相比于热水型、蒸汽型机组热效率高、结构
紧凑,可直接供冷与供热,并可同时提供部分生活用水。
溴化锂机组除了以上优势外,也存在着许多弊端。因此,选用溴化锂吸收制冷机组须注意以下问题:
1、 与电动机组相比,溴化锂吸收式机组节电不节能,若以一次能源耗
量来对比,吸收式耗量高于压缩机式。因此国外在大力研究多效吸
收式机组,日本研制的三效吸收式机组把性能系数由1.1提高到1.5-1.6,美国特灵公司把三效吸收式机组的科研成果应用到双良特灵公司的产品上去,美国已发表四效机组的科研成果,在溴化锂吸收式机组中,热水型能耗远高于蒸汽型,一般情况下尽量少用。2、 与离心式螺杆式制冷机相比,占地面积大,机房高度高、设备重量
大。
3、 排热量大,冷却塔和冷却水系统容量大。
4、 机组气密性要求很高,只要逸入少量空气就会破坏真空度,导致机
组性能大幅下降。为此,生产工艺必须提高机械程度;整块钢板一次成型,减少拼接焊缝;提高管孔位置精度和尺寸精度;采用机械手焊接;提高机组密封性和平直度;积极创造条件采用氦质谱仪检测机组气密性。显然,主要依赖手工操作的产品,其质量是难以保证的。
5、 溴化锂水溶液对碳钢的腐蚀性较强,因此做好钢板防腐蚀的处理和
提高缓蚀剂性能,是十分重要的。
6、 提高机组清洁度。制造过程中须严格掌握,工作进行磷化予处理。
(以上选自《江苏暖通空调》1996.1 《空调冷热源系统的选择》李志浩、张永铨)
7、 溴化锂吸收式制冷机组冷量衰减严重。1996.1《暖通空调》沈裕浩
《溴化锂吸收式冷水机组冷量衰减分析》详细分析其原因。
a. 冷却水系统。在机组运行过程中,冷却水侧的污垢日渐增厚,将导
致其热阻逐渐增大,从而影响吸收器中热交换,致使溴化锂稀溶液温度升高,使得吸收器放汽范围减小,并最终使得机组的制冷性能明显下降,这是溴化锂冷水机组冷量衰减的重要原因所在。
b. 不凝性气体的影响。在溴化锂机组中,不凝性气体主要有空气和氢
气等,它们对机组的影响比较隐蔽,不易直接判断,但对整个机组性能的影响却是非常敏感的,由于机组处在真空下运转,其构件本身的材质、焊接工艺不良造成空气泄漏进入系统是先天性的根源。
另外,由于溴化锂溶液对构件材质有腐蚀性,即使没有氧气的存在也会因电化腐蚀而产生氢气,若有空气则腐蚀将更严重。其次,操作不慎,空气也会很容易从环境中漏入机组,这都是经常性产生不凝性气体的根源。不凝性气体在机组内,除了加剧溴化锂溶液对机组构件的腐蚀以外,还会使吸收器的效率大为降低。在溴化锂机组内,吸收器对不凝性气体是最敏感的。吸收器中的压力与溶液相平衡的水蒸汽的压力差,是吸收过程的推动力。所以,一旦存有不凝性气体,吸收的阻力就会增大,从而影响吸收器中的传热和传质过程,进而影响机组的性能。同时,不凝性气体也会阻碍管壁的热交换,致使冷凝不完善,并使吸收器中的稀溶液温度止升,对吸收效果产生双重的不利影响。
c. 表面活性剂。为了提高吸收式机组的制冷量,在系统中通常补加少
量的诸如辛醇一类的表面活性剂,以增强溴化锂溶液与水蒸汽的结合能力,提高吸收效率和冷凝能力。但是,由于辛醇的密度较溴化锂溶液为小,且两者基本不相溶,所以随着机组运转时间的增长,活性剂就会积聚在设备的某些部位和死角区内,从而失去它应有的作用。因此,较之机组运转初期,就会呈现出冷量衰减的趋势。d. 冷剂水的管理。吸收式制冷机以水为制冷剂,在机组运转过程中,
由于操作不当,或者运转条件突然变化,使得溴化锂溶液混入冷剂中,造成冷剂水的污染,从而致使机器性能降低。
e. 其它因素。在吸收器喷嘴运转一定时间后,若发生溴化锂溶液沉淀
物堵塞时,其内的溴化锂中间溶液即喷淋困难,甚至中止,导致吸收过程急剧恶化。在这种情况下,将无法进行正常的制冷循环,机组冷量自然急剧衰减。同时,冷冻水的水质也需保持良好,否则也将会使机组的冷量输出达不到应有的要求。
八、《制冷与空调》1998.1吴乃诚著《浅谈直燃机的现状和发展》阐述了直燃机的“一机三用”问题。
直燃机的“一机三用”,通常指直燃机具有提供制冷、采暖和卫生
热水三种不同温变冷 (热)媒的功能,可以单独实现一种功能,也可以同时实现二种或三种功能。
“一机三用”直燃机选取的最佳条件是在不加大高压发生器型号的前提下,夏季可以同时满足制冷和提供卫生热水或精密空调升温热水的要求(实际是减少部分供冷量换取部分供热量,从冷量换取热量角度,也不经济合理);过渡季仅提供卫生热水,通常更换小号燃烧器喷嘴,以达到正常燃烧和节能;冬季制热,可以同时满足采暖热水和卫生热水要求。实际上,上述最佳条件是很少存在的。通常是按加大高压发生器1号,同时满足夏季制冷和提供卫生热水的要求来选取直燃机,再核算冬季制热同时满足采暖热水和卫生热水的要求。这样,“一机三用”直燃机的选取就受到二个条件同时约束:
1、卫生热水热负荷<20%额定的制冷量;2、采暖热负荷+卫生热水热负荷<额定制冷量. 显然,当冬季热负荷过大超过上述约束条件时,就必须继续加大高压发生器型号,这样不经济合理,不能选取“一机三用”直燃机。
9、 《暖通空调》1997.3姜浩然著《溴化锂制冷站供冷系统设
计中的几个问题》阐述供冷系统应注意的问题
a、 溴化锂制冷机组使用蒸气作为动力,蒸气由区域锅炉供给,使用不
方便。其次,溴化锂制冷机入口蒸汽压力的稳定是非常重要,因为入口蒸汽压力波动会导致高压发生器中传热管的振动,致使传热管与其隔板过度磨损、过早损坏,影响制冷机的整体寿命。一般来说,蒸汽压力的波动值不宜超过+5%。蒸汽压力的稳定性决定于汽源和供汽管路中其它用户对蒸汽的使用情况,如果锅炉容量较小或者供汽管路中有其它汽量不稳定的用户存在,则蒸汽的压力将损害溴化锂制冷 机组的寿命。
b、 溴化锂吸收式机组在提高工作蒸汽的过热度时,可以提高它的制冷
效率,但过热度提高的同时也会使发生器中溴化锂浓溶液温度上升,产生更多的水蒸汽,浓溶液浓度也上升,机组在高浓度下运
行,容易导致溴化锂溶液的结晶,使制冷机的制冷效率骤然下降。过热度过高还将因工作介质温度过高而对阀件、传热铜管等设备本身产生不利影响。
十、《暖通空调》1997.4杨荣林《溴化锂吸收式制冷机安全过冬措施》阐述了冬季停机后可能出现的问题和预防措施。
a、 溴化锂溶液结晶
b、 蒸发器、吸收器水侧余水结冰c、 机组漏真空
d、 停机后机组仍在制冷 十一、关于制冷机组一次性投资,常年运行费用的比较,许多文章都做了比较,大家不妨拿来参考。例如:
《暖通空调》1998.1张国强等著《某大厦冷热源技术经济分析比较》《暖通空调》1997增刊,逮胜利著《两功能溴化锂吸收式直燃机与电动压缩式冷水机组的经济性分析比较》
综上所述,溴化锂制冷机组由于特定历史背景,在我国目前经济过度发展,电力资源匮乏的情况下,取得了飞速发展。随着我国电力资源的日渐富余,溴化锂制冷机组由于其“节电不节能”的特性,发展必将趋缓。目前在某些地区片面应用溴化锂机组的现象将逐步得到改进。
北京金万众空调制冷设备有限公司
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