蒸汽雙效溴化鋰制冷機(jī)應(yīng)用

　　蒸汽雙效型溴化鋰吸收式制冷機(jī)組是以蒸汽為驅(qū)動熱源、溴化鋰溶液為吸收劑、水為制冷劑制取低溫水的設(shè)備。20世紀(jì)90年代以來，焦化行業(yè)對焦?fàn)t煤氣凈化工藝進(jìn)行了大規(guī)模改造，新的煤氣凈化工藝需要低溫冷卻水保證煤氣凈化生產(chǎn)，溴化鋰吸收式制冷機(jī)開始廣泛運用于焦化行業(yè)。

　　某公司6臺雙效型溴化鋰吸收式制冷機(jī)在煤氣凈化裝置半負(fù)荷生產(chǎn)條件下，制冷機(jī)運行工況非常穩(wěn)定。煤氣凈化裝置全負(fù)荷生產(chǎn)后，制冷機(jī)冷量出現(xiàn)逐年衰減的趨勢，在1999年制冷效果惡化，機(jī)組的冷量只有額定冷量的50%～60%，故障停機(jī)次數(shù)也日趨頻繁，直接影響了煤氣凈化裝置的生產(chǎn)。從1999年底開始，對機(jī)組進(jìn)行開孔清洗和檢修，同時對回收車間的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了改造和優(yōu)化。經(jīng)過三年多的努力，機(jī)組的運行基本正常，冷量恢復(fù)至額定冷量的85%～90%。煤氣凈化系統(tǒng)的各項指標(biāo)也大幅上升，取得了良好效果。

　　一、存在問題

　?、艡C(jī)組運轉(zhuǎn)時內(nèi)部各點壓力、溫度偏高。機(jī)組的內(nèi)部各點壓力、溫度與設(shè)計值相比均偏高。以吸收器為例，其稀溶液(運行濃度為53%～55%)設(shè)計溫度為39～41℃，對應(yīng)的壓力為1403～1117Pa。而在運行過程中，其實際溫度為49℃，對應(yīng)的壓力為2460～1988Pa，幾乎升高了一倍。

　?、其寤嚾芤盒誀類夯?。溶液顏色為咖啡色，pH值大于10.5，溶液中鉻酸鋰消耗很快，取樣靜置后大量腐蝕物沉淀，導(dǎo)致屏蔽電泵損壞頻繁。

　?、遣荒詺怏w排出困難。機(jī)組自動抽氣裝置的窺鏡處能觀察到大量氣泡，且始終排不凈。真空泵必須頻繁啟動抽氣，真空泵油易乳化，用量大。機(jī)組腐蝕嚴(yán)重，機(jī)內(nèi)溶液和冷劑水分布裝置堵塞嚴(yán)重。

　?、葯C(jī)組腐蝕嚴(yán)重。機(jī)組熱交換器的換熱管腐蝕穿孔，造成稀、濃溶液竄漏。高、低壓發(fā)生器銅管破裂，造成機(jī)組停機(jī)和冷劑水污染。吸收器濃溶液分布板的小孔堵塞率達(dá)50%～80%，嚴(yán)重影響了吸收效果。冷劑水二次噴啉噴頭堵塞率達(dá)80%以上，蒸發(fā)效果極差，冷劑水與冷媒水溫差達(dá)5℃以上。

　　以上問題，使得機(jī)組的冷量大幅衰減，冷媒水出機(jī)組溫度達(dá)22～26℃，與要求的16～18℃相去甚遠(yuǎn)，煤氣凈化裝置無法正常運行。

　　二、問題分析與改進(jìn)措施

　　機(jī)組的冷量大幅衰減的原因是機(jī)組的運行狀態(tài)嚴(yán)重偏離了設(shè)計運行狀態(tài)(變工況運行)，其主要原因如下。

　　1、機(jī)組的原因

　　過去，溴化鋰吸收式制冷機(jī)主要用于集中空調(diào)系統(tǒng)，其冷媒水進(jìn)、出口溫度按12℃、7℃設(shè)計。而對煤氣凈化裝置而言，要求冷媒水(即煤氣凈化裝置所需的低溫循環(huán)水)的進(jìn)、出口溫度為23℃、16℃。在溴冷機(jī)蒸發(fā)器內(nèi)真空度不變的情況下，冷媒水進(jìn)口溫度越高，冷劑水的蒸發(fā)量就越大。也就是說，焦?fàn)t煤氣凈化裝置所采用的溴冷機(jī)，其蒸發(fā)器工作壓力高于空調(diào)型機(jī)組。

　　隨著蒸發(fā)壓力的提高，在機(jī)組吸收器內(nèi)溴化鋰濃溶液吸收冷劑蒸汽的傳質(zhì)推動力升高，吸收器的吸收能力相應(yīng)提高。隨著冷媒水進(jìn)口溫度的升高，機(jī)組的冷量會相應(yīng)提高，冷媒水進(jìn)機(jī)組的溫度每升高1℃，機(jī)組的冷量可上升3%～5%。但這只適用于特定范圍內(nèi)(冷媒水進(jìn)口溫度上升3～5℃以內(nèi))，因為蒸發(fā)器的蒸發(fā)量加大后，而吸收器、發(fā)生器及冷凝器的工作能力是已經(jīng)確定的，那么吸收器的吸收能力就會不夠，蒸發(fā)器蒸發(fā)出的水汽不能被有效吸收，造成吸收器的工作溫度和壓力上升;相應(yīng)的發(fā)生器及冷凝器的工作能力不足，造成機(jī)組稀溶液的發(fā)生效果不好，冷凝溫度升高。機(jī)組就長期處于變工況運行狀態(tài)，各個部位的工作溫度、壓力均偏離設(shè)計值。

　　2、外部條件的影響

　?、艡C(jī)組超負(fù)荷運行。溴冷機(jī)所制取的低溫水用做煤氣凈化裝置的二段循環(huán)冷卻水，而一段循環(huán)冷卻水為敞開式循環(huán)冷卻水，致使凈化裝置的一段冷卻能力不足、冷卻效果不好，大量熱負(fù)荷下移至二段，使得低溫水進(jìn)機(jī)組溫度進(jìn)一步提高，夏季可達(dá)25～28℃，工況偏離程度進(jìn)一步加大，溴冷機(jī)處于超負(fù)荷狀態(tài)，難以維持長期運行。

　?、普婵展芾?。溴冷機(jī)是高真空狀態(tài)下運行的制冷設(shè)備，真空度一旦出現(xiàn)問題，s*先是制冷量下降，其次引起運行故障，嚴(yán)重時危及機(jī)組的使用壽命。真空管理的目的就確保溴冷機(jī)始終處于z*佳真空狀態(tài)，其核心是將機(jī)內(nèi)的不凝性氣體含量控制在允許范圍。不凝性氣體的存在，增加了吸收過程的阻力，削弱了傳質(zhì)傳熱過程，即使少量不凝性氣體也會造成冷量的大幅衰減。不凝性氣體中氧氣的存在，是造成機(jī)組內(nèi)部腐蝕的主要原因，所以要嚴(yán)格控制機(jī)內(nèi)氧的含量。

　?、茄h(huán)冷卻水的水質(zhì)管理。循環(huán)冷卻水存在的問題是旁濾、殺菌滅藻效果不好，使得水中沉積物和污垢過多，影響了冷卻效果，造成吸收器、冷凝器溫度過高，機(jī)組工況偏離程度上升。

　　⑷溴化鋰溶液的日常管理。在開工初期，對溴化鋰溶液的pH值和鉻酸鋰含量等指標(biāo)沒有嚴(yán)格控制。加上蒸汽減溫減壓裝置的能力不足，進(jìn)入機(jī)組蒸汽的溫度一般控制在180～190℃，使得溴化鋰溶液中膠泥狀絡(luò)合物及低價鉻產(chǎn)物增多，溶液性狀劣化。

　　多方面的原因使機(jī)組長期處于變工況運行狀態(tài)，而且偏離程度越來越大，造成機(jī)內(nèi)腐蝕嚴(yán)重，溴化鋰溶液、冷劑水分布裝置堵塞，冷量大幅衰減，生產(chǎn)局面越來越被動。

　　針對以上問題，對機(jī)組進(jìn)行了開孔清洗，清除大部分腐蝕產(chǎn)物，溶液進(jìn)行更換再生以及更換竄漏的換熱器和破裂銅管。同時對減溫減壓裝置進(jìn)行了改造，將蒸汽溫度控制在155～165℃。對車間一段循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、制冷循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行了改造和水量的平衡、優(yōu)化，有效減少了熱負(fù)荷下移，減輕了溴冷機(jī)的負(fù)擔(dān)。建立健全溴冷機(jī)機(jī)組的各項管理制度，并落實到位。目前機(jī)組的工況有了較大改觀，以吸收器為例，稀溶液工作溫度已控制在43℃以下。冷媒水出口溫度也降至20℃以下，機(jī)內(nèi)的腐蝕已得到控制，不再繼續(xù)惡化。

　　三、經(jīng)驗總結(jié)

　　通過幾年機(jī)組運行和科季維修保養(yǎng)的實踐表明，必須從以下幾方面對機(jī)組進(jìn)行全過程管理。

　?、疟仨氠槍涿剿疁氐淖兓M(jìn)行仔細(xì)核算和專門設(shè)計。吸收器、冷凝器及高、低壓發(fā)生器要作一定程度的放大，溶液及冷劑水循環(huán)也應(yīng)做相應(yīng)的調(diào)整。

　　⑵由于冷媒水進(jìn)口溫度要求為23℃，蒸發(fā)器和吸收器的工作壓力上升問題無法回避，因此機(jī)組的冷量選擇應(yīng)比所需冷量大，即有一定的裕量，可有效緩解這一矛盾。

　　⑶對機(jī)組本體的制造水平和檢測手段一定要精益求精，使其具有良好的氣密性，盡量消除外漏對機(jī)組的影響。

　　⑷機(jī)組的真空管理工作以控制不凝性氣體含量為核心。還必須強(qiáng)調(diào)兩點：一是因機(jī)組的絕對壓力為水汽分壓與不凝性氣體分壓之和。因此，單純用測絕對壓力的方法來管理機(jī)組真空，是無法判別機(jī)組內(nèi)部不凝性氣體量的，應(yīng)分別測出絕對壓力和溶液的水汽飽和壓力，再以兩者之差為參考，來判別機(jī)內(nèi)不凝性氣體的含量。二是機(jī)組用旋片式真空泵，其極限真空度要定期檢查，實測值不得大于1.33Pa。

　?、扇芤旱娜粘９芾韟*重要的是檢測和控制溶液的pH值和緩蝕劑的含量。

　　⑹完善的冷卻水管理應(yīng)包括控制水溫、控制循環(huán)量、控制系統(tǒng)水量平衡和水質(zhì)穩(wěn)定處理等工作，其核心是水質(zhì)穩(wěn)定處理工作，必須確保污垢系數(shù)小于0.086m2.℃/kW。

　　⑺機(jī)組自身及外部的計器儀表應(yīng)準(zhǔn)確無誤，只有準(zhǔn)確了解各個部位的參數(shù)，才能正確掌握和判斷機(jī)組的運行效果和質(zhì)量。