溴化鋰水溶液對直燃機組的重要性

耿東喜

摘 要：自九十年代中后期開始，越來越多的溴化鋰直燃機走進了各個單位的空調(diào)機房。其集冷水、溫水、衛(wèi)生熱水等功能于一身，省去了供熱站、鍋爐房的建設(shè)。我單位于1999年開始安裝使用了三臺遠大公司生產(chǎn)的遠大Ⅶ溴化鋰直燃機。該機器具有自動化程度高，功能全，操作簡便，可以遠程操作等優(yōu)點。隨著對溴化鋰直燃機組的不斷了解及運行經(jīng)驗的累積，我們發(fā)現(xiàn)：在溴化鋰制冷機組中，溴化鋰-水溶液是其中重要的組成部分。就像血液是人體的重要組成部分一樣。溴化鋰制冷機組出現(xiàn)的大部分故障都與溴化鋰-水溶液有著直接或者間接的關(guān)系。本文從溴化鋰-水溶液的性質(zhì)，溴化鋰制冷機組的工作原理入手，重點分析了溴化鋰-水溶液對機組真空的影響及相應的解決辦法，以及造成機組出現(xiàn)結(jié)晶故障的幾條原因及相應的解決辦法，造成冷劑水污染的原因及處理辦法。

關(guān)鍵詞：溴化鋰-水溶液；結(jié)晶；冷劑水污染；溶液再生處理

中圖分類號：TB657 文獻標識碼：A

一、溴化鋰直燃機組的的工作原理

1 溴化鋰-水溶液的性質(zhì)

溴化鋰-水溶液是由溴化鋰固體溶于水而得，常壓下溴化鋰固體的沸點是1265度，水的沸點是100度，二者相差很大，因此溴化鋰溶液沸騰時產(chǎn)生的蒸汽基本上沒有溴化鋰，只有水蒸氣。溴化鋰溶液是一種無色無毒的液體，具有強烈的腐蝕性和吸收性，因此通常情況下都是密封保存的。

2 溴化鋰吸收式直燃機組的工作原理

機組由高壓發(fā)生器、低壓發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器、冷凝器、低溫熱交換器、高溫熱交換器等主要部件組成。稀溶液經(jīng)發(fā)生泵后分兩路，一路經(jīng)高溫熱交換器到高壓發(fā)生器由燃燒機加熱分離成高溫蒸汽和濃溶液，高溫蒸汽首先進入低壓發(fā)生器，加熱其中的稀溶液，同時自身降溫后進入冷凝器，冷凝成冷劑水后進入蒸發(fā)器進行噴淋。高壓發(fā)生器中的濃溶液經(jīng)高溫熱交換器后進入吸收器，經(jīng)吸收泵進行噴淋吸收蒸發(fā)器中的冷劑水蒸汽成為稀溶液后再次循環(huán)，如此往復。另一路稀溶液經(jīng)低溫熱交換器進入低壓發(fā)生器，經(jīng)高壓發(fā)生器中來的高溫蒸汽加熱后分離成蒸汽和濃溶液后，蒸汽進入冷凝器，濃溶液經(jīng)低溫熱交換器進入吸收器后進行噴淋，吸收蒸發(fā)器中的冷劑水蒸汽成為稀溶液后再次循環(huán)。以上過程全部在真空狀態(tài)下進行，蒸發(fā)器中的最低壓甚至可以達到6mmHg，再此環(huán)境下水的蒸發(fā)溫度只有4度，而溴化鋰溶液具有強烈的吸收性，可以吸收周圍的冷劑水蒸汽，從而維持一個低壓的環(huán)境，溴化鋰吸收式直燃機組的制冷就是利用這個原理實現(xiàn)的。

二、溴化鋰-水溶液對溴化鋰直燃機組的影響

1 溴化鋰-水溶液對機組真空的影響

通過溴化鋰直燃機組的工作原理我們知道機組的工作是在真空狀態(tài)下進行的。不凝性氣體是指溴化鋰吸收式機組工作時，既不被冷凝，也無法被溴化鋰溶液所吸收的氣體。外部泄入機組的空氣（O2 、N2 等）及內(nèi)部因腐蝕而產(chǎn)生的氣體，均屬不凝性氣體。由于溴化鋰吸收式機組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)時間的不斷增加及自身構(gòu)造方面的原因（機組難免會有調(diào)節(jié)閥，視鏡等必要的部件），也難免保證機組的絕對氣密性。因此，機組運行過程中，溴化鋰-水溶液總會腐蝕鋼板、銅等金屬材料生成氫氣氣體。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。專家曾作過這樣一個實驗，再一臺標準制冷量為2267kW的冷水機組中，加入30g氮氣后，制冷量降為1162kW，幾乎減少了一半。隨著不凝性氣體的聚集，將出現(xiàn)制冷量降低，結(jié)晶，甚至機組無法正常運行等現(xiàn)象。

既然溴化鋰-水溶液對鋼板、銅管等金屬材料的腐蝕是不能完全避免的，那么如何能最大限度的減輕溴化鋰-水溶液對鋼板、銅管等金屬材料的腐蝕？在吸收式制冷機用的溴化鋰溶液添加緩蝕劑鉻酸鋰（或鉬酸鋰）。鉻酸鋰之所以能抑制腐蝕的產(chǎn)生，是因為鉻酸鋰在溶液中與銅和鐵反應生產(chǎn)物中，四氧化三鐵、氫氧化鉻、氧化鉻是鐵的保護膜，氧化銅、氫氧化鉻是銅的保護膜。它們能使溶液與深層金屬隔離，從而減緩溶液對機組的腐蝕，也就減少了不凝性氣體的產(chǎn)生。

機組運行初期，鉻酸鋰的消耗會比較大，經(jīng)過一段時間的運行，鉻酸鋰慢慢的趨于穩(wěn)定，金屬表面形成保護膜，達到防止腐蝕的目的。因此加入緩蝕劑后應定期對溶液進行檢驗和調(diào)整，以保證鉻酸鋰不少于1%。

2 溴化鋰-水溶液的結(jié)晶問題

在前面我們說了溴化鋰的性質(zhì)，溴化鋰是一種無機鹽，它在一定的溫度下有一定的溶解度，溫度越高，溶解度越高，一定濃度的溶液在溫度降低到結(jié)晶溫度時會析出溴化鋰晶體，輕微的結(jié)晶會被流動的溶液帶走，不會影響機組的正常運行。當這種現(xiàn)象嚴重時，大量的溴化鋰晶體就會阻塞流通路徑（如：管道、熱交換器部分），致使溴化鋰溶液不能正常循環(huán)流動，制冷機也就無法正常運行。

導致結(jié)晶有很多原因：

（1）機組局部泄漏或機內(nèi)有大量不凝性氣體存在，致使蒸發(fā)器、吸收器內(nèi)的壓力迅速上升，達到幾百Pa，甚至幾千Pa，而機組的正常壓力只有幾十Pa，過高的蒸發(fā)壓力將影響制冷劑的蒸發(fā)，使機組制冷效果下降。同時處于吸收器內(nèi)的吸收溶液不能充分吸收冷劑蒸汽，在沒有得到充分稀釋的情況下即被送往高低壓發(fā)生器，進入發(fā)生過程，這種溶液被進一步濃縮，經(jīng)熱交換器進入吸收器。由于濃溶液流經(jīng)熱交換器時的溫度、濃度不同，有可能在熱交換器濃溶液出口段、熱交換器內(nèi)、熱交換器濃溶液入口段中某一個部位，由于濃溶液溫度降至析晶點而析出晶體，晶體若得到不斷生長，則會引發(fā)結(jié)晶故障。

（2）冷卻水溫度過低或流量過大

溴化鋰溶液在吸收水蒸汽而自動稀釋過程中放出熱量，冷劑蒸汽冷凝為低溫冷劑水放出熱量。這兩個部分的熱量均由流經(jīng)吸收器的冷卻水帶走，如果冷卻水溫度過低或流量過大，可能使其中的溶液溫度降得過低而至析晶點。因此，冷卻水的溫度一般控制在26℃以上，最低不能低于24℃。

（3）機組負荷過小

在某種特殊情況下，如：冷媒水泵、風機盤管等空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)突發(fā)性機械故障或由于供冷環(huán)境因素使制冷機的冷量不能及時傳送出去，均可視為制冷機負荷過小。在這種情況下，制冷機的制冷量大于冷媒水所帶走的冷量，必將使蒸發(fā)溫度不斷降低，嚴重時可導致冷媒水在銅管內(nèi)結(jié)冰而發(fā)生故障，也可因蒸汽溫度太低而導致稀溶液溫度降低，在熱交換器內(nèi)使?jié)馊芤簻囟冉档轿鼍c，而發(fā)生結(jié)晶故障。我單位就曾經(jīng)因此出現(xiàn)過結(jié)晶事故。當時，大樓處于改造施工階段，其中一個區(qū)（大樓共分四個區(qū)）改造完畢提前投入使用，當時的調(diào)試工程師在時間緊迫的情況下，開機運行。由于負荷比較小，運行一段時間后，水溫就下來了，導致稀溶液溫度也偏低。調(diào)試工程師沒有及時調(diào)整溶液循環(huán)量，再加上我們的機組的熱交換器從原來的管式熱交換器改為了換熱效果更好的板式熱交換器，一連串的因素導致高溫熱交換器的出口出現(xiàn)嚴重的結(jié)晶現(xiàn)象。還好調(diào)試工程師經(jīng)驗比較豐富，在確認了結(jié)晶部位后采用邊加熱邊敲打的方法，同時向系統(tǒng)中加入大量的純凈水以稀釋溶液的濃度，最終解決了結(jié)晶問題。

（4）冷劑水污染

溴化鋰制冷機的吸收器、蒸發(fā)器內(nèi)的冷劑水在一般情況下是在高低壓發(fā)生器內(nèi)從其溶液中蒸發(fā)出的純凈水蒸汽經(jīng)冷凝而成的。但在某些特殊情況下，比如：高低壓發(fā)生器內(nèi)的溶液循環(huán)量過大、蒸汽壓力波動劇烈、機內(nèi)不凝性氣體大量存在等使高低壓發(fā)生器內(nèi)的液位有可能提高，以至直接進入凝結(jié)水盤，流入蒸發(fā)器內(nèi)參與噴淋，因溴化鋰分子本身并不能蒸發(fā)（它的蒸發(fā)溫度是1265℃），所以將直接進入冷劑水囊，參與再循環(huán)。由于冷劑水中含有溴化鋰分子使冷劑水的蒸發(fā)溫度顯著升高，蒸發(fā)量也明顯減少。稀溶液濃度升高，進入高低壓發(fā)生器后溶液又進一步被濃縮，則極易誘發(fā)結(jié)晶故障。因此，發(fā)現(xiàn)冷劑水污染，應立即打開冷劑水旁通閥，將冷劑水旁通到吸收器中，直到冷劑水變得純凈后關(guān)閉旁通閥。

（5）停機時結(jié)晶

以上講的都是在機器運行當中結(jié)晶，但有時停機后也會產(chǎn)生結(jié)晶故障，導致下次不能正常開機。

主要原因有：停機時稀釋時間太短，冷劑水未旁通徹底，機內(nèi)的稀溶液和濃溶液混合均勻，使整機溫度降了下來。所以應將水囊中的冷劑水旁通干凈，否則溶液濃度過高，此時關(guān)閉溶液泵則滯留在高低溫熱交換器內(nèi)的濃溶液會隨機組溫度的逐漸降低而達到析晶點發(fā)生結(jié)晶。

了解了結(jié)晶發(fā)生的原因，只要采取有針對性的措施，再加上機組自身的一些融晶及自動保護措施，就可以減少結(jié)晶發(fā)生的可能。

3 溴化鋰-水溶液對冷劑水的污染問題

發(fā)生污染的原因前面已經(jīng)講過，不再重復。發(fā)生污染的直接后果就是機組的制冷量嚴重下降，甚至造成結(jié)晶的嚴重后果。因此在機組運行過程中，一定要加強巡視并注意觀察冷劑水的狀況，發(fā)現(xiàn)有被污染的現(xiàn)象，立即將冷劑水旁通閥打開將冷劑水旁通至吸收器。同時根據(jù)造成冷劑水污染的原因進行相應的調(diào)整。

三、溴化鋰-水溶液的維護與再生

根據(jù)對溴化鋰-水溶液的檢測結(jié)果，定期對溶液進行再生處理。具體操作一般由廠家指派專業(yè)人員進行。由于我單位對溶液非常重視，每年進行抽樣檢測，因此自機器安裝使用至今，還未對溶液進行過再生處理。

結(jié)語

雖然溴化鋰-水溶液對機組的重要性就像血液對人體一樣重要，只要有針對性的采取相應的措施，很多故障都可以避免。在故障發(fā)生后，及時采取相應準確的處理方法，順利加以解決；同時嚴格按照操作規(guī)程工作，運行值班過程中時刻保持高度的責任心，多巡視，多觀察，溴化鋰直燃機就能夠長久的保持一個高效運行狀態(tài)。

參考文獻

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[2]何耀東.空調(diào)用溴化鋰吸收式制冷機[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.