淺析溴化鋰?yán)渌畽C組結(jié)晶的原因及處理方法

蔣雪冬

摘 要：本單位采用的設(shè)備為遠大Ⅶ型溴化鋰直燃機，共3臺機組。自1999年開始投入運行以來，在我單位所有運行及維護人員的精心維護下，一直處于正常平穩(wěn)的運行狀態(tài)，圓滿的完成了廣播大樓每年度的供冷，供暖及衛(wèi)生熱水的工作。但任何設(shè)備在運行過程中總會出現(xiàn)或大或小的各種故障。本文就遠大Ⅶ型直燃機機組在調(diào)試過程中曾經(jīng)出現(xiàn)的一次比較嚴(yán)重的結(jié)晶故障結(jié)合：溴化鋰直燃機組的的工作原理、結(jié)晶的概念、本次結(jié)晶故障出現(xiàn)過程、本次結(jié)晶故障處理的過程、可能導(dǎo)致結(jié)晶故障發(fā)生原因的分析、本次故障原因分析等幾方面進行的總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：溴化鋰；結(jié)晶；冷劑水；溶液

中圖分類號：TB651 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0064-02

1 溴化鋰?yán)渌畽C組的工作原理

1.1 溴化鋰溶液的性質(zhì)

溴化鋰溶液是由溴化鋰溶于水而得，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下溴化鋰的沸點是1265℃，水的沸點是100℃，二者沸點之間相差很大，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。溴化鋰水溶液是一種無色無毒的液體，具有非常強烈的腐蝕性和吸收性，因此通常情況下都是密封保存的。

1.2 溴化鋰?yán)渌畽C組的工作原理

機組由高壓發(fā)生器（高發(fā)）、低壓發(fā)生器（低發(fā)）、蒸發(fā)器、吸收器、冷凝器、高溫?zé)峤粨Q器（高交）、低溫?zé)峤粨Q器（低交）等主要部件組成。稀溶液經(jīng)發(fā)生泵后分兩路，其中一路經(jīng)高交到高發(fā)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。高發(fā)中的濃溶液經(jīng)高交后進入吸收器，經(jīng)吸收泵進行噴淋后吸收蒸發(fā)器中的冷劑水蒸汽成為稀溶液后再次循環(huán)，如此往復(fù)。另一路稀溶液經(jīng)低交進入低發(fā)，經(jīng)高發(fā)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)低交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繼續(xù)參加循環(huán)。以上過程均在真空狀態(tài)下進行，蒸發(fā)器中的最低壓甚至可以達到6mm hg左右，水在此環(huán)境下的蒸發(fā)溫度只有大約4℃，因為溴化鋰溶液具有非常強烈的吸收性，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?yán)渌畽C組的制冷就是利用這個原理實現(xiàn)的。

2 結(jié)晶的概念

結(jié)晶是指熱的飽和溶液冷卻后，溶質(zhì)以晶體的形式析出這一過程叫結(jié)晶。結(jié)合到遠大直燃機，它是利用“溴化鋰—水”組成的二元溶液為工質(zhì)對完成制冷循環(huán)。溴化鋰是一種無機鹽，它在不同的溫度下有相應(yīng)的溶解度，溫度越高相應(yīng)的溶解度也越高，一定濃度的溶液當(dāng)其溫度降低到結(jié)晶溫度時就會析出溴化鋰晶體，發(fā)生比較輕微的結(jié)晶時，晶體會被流動的溶液帶走，機組的正常運行不會受到影響。當(dāng)結(jié)晶現(xiàn)象嚴(yán)重時，析出的溴化鋰晶體就有可能阻塞溶液流通路徑（如：熱交換器出口部分及溶液管道），致使溴化鋰水溶液不能正常循環(huán)流動，從而導(dǎo)致制冷機也就無法正常運行，嚴(yán)重的結(jié)晶情況可能造成機組報廢。

3 結(jié)晶故障出現(xiàn)過程

1999年五月底，大樓還在裝修中，C區(qū)提前使用，此時中午時段氣溫較高，部分辦公室內(nèi)感覺很熱，于是決定提前調(diào)試直燃機單獨為C區(qū)供冷。機組運行兩小時左右時開始出現(xiàn)異常，高發(fā)內(nèi)溶液超溫報警，高發(fā)液位波動異常，同時制冷效果大幅下降，已經(jīng)開始下降的冷水溫度開始迅速上升，停機檢查后發(fā)現(xiàn)高溫?zé)峤粨Q器出口管路溫度明顯偏低（此處正常運行時手感較熱）。結(jié)合以上各種現(xiàn)象分析后確定，高溫?zé)峤粨Q器出口部分出現(xiàn)結(jié)晶，析出的溴化鋰晶體堵塞了管路，致使高發(fā)流出的濃溶液不能正常到達吸收器，從而影響了整個機組溶液的正常循環(huán)。

4 結(jié)晶故障處理的過程

確定了故障及故障發(fā)生的部位后，立即著手進行處理。首先減少燃燒量，間歇啟動燃燒機，控制高發(fā)溫度在110℃-130℃之間，關(guān)小冷卻水泵的出口閥，減少冷卻水量，把稀溶液溫度控制在60℃左右，間斷啟動發(fā)生泵，由于結(jié)晶較為嚴(yán)重，反復(fù)采用此法溶晶，結(jié)晶未解除，隨后采取在結(jié)晶部位用紅外燈在局部加熱，榔頭敲擊震動，均無明顯效果，最后，向機組內(nèi)加大約150公斤自來水以稀釋溶液（理應(yīng)加蒸餾水，鑒于情況急無蒸餾水），反復(fù)采用以上方法，經(jīng)過近兩晝夜工作，最終結(jié)晶問題得到解決。

溶晶后，及時調(diào)整燃燒量，調(diào)整濃度調(diào)節(jié)閥，調(diào)整設(shè)定參數(shù)，各項準(zhǔn)備工作做好后，按照正常開機程序開機，待機組運行穩(wěn)定后，通過自制的一個特殊裝置把溶晶時加入機組內(nèi)的自來水取出。然后，對機組溶液進行化驗，然后對溶液進行再生處理。最終使機組恢復(fù)正常運行。

5 可能導(dǎo)致結(jié)晶故障發(fā)生原因的分析

可能導(dǎo)致機組出現(xiàn)結(jié)晶的原因有很多種：

5.1 機組內(nèi)有大量不凝性氣體存在或者機組發(fā)生局部泄漏

機組內(nèi)有大量不凝性氣體存在或者機組發(fā)生局部泄漏，使得吸收器及蒸發(fā)器內(nèi)的壓力迅速上升，從機組正常壓力的幾十Pa升高到幾百Pa，甚至達到幾千Pa，過高的蒸發(fā)壓力會嚴(yán)重影響冷劑水的蒸發(fā)，造成機組制冷效果顯著下降。同時吸收器內(nèi)的濃溶液不能充分吸收冷劑水蒸汽，在沒有得到充分稀釋的情況下即被送往高發(fā)和低發(fā)，開始新的發(fā)生過程，這種濃度的溶液被進一步濃縮，再經(jīng)熱交換器降溫進入吸收器。由于此濃溶液流經(jīng)熱交換器時的濃度、溫度不同，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溴化鋰晶體，晶體不斷生長，則有可能會引發(fā)機組結(jié)晶故障。

5.2 機組冷卻水流量過大或溫度過低

溴化鋰濃溶液在吸收冷劑水蒸汽的稀釋過程中會放出大量熱量，冷劑水蒸汽冷凝為低溫冷劑水過程中也會放出大量熱量。這兩部分熱量均由流經(jīng)吸收器的冷卻水負(fù)責(zé)帶走，如果冷卻水流量過大或溫度過低，可能使吸收器中的溶液溫度降得過低達到析晶點，從而出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。所以控制好冷卻水流量大小和進水溫度是防止機組出現(xiàn)結(jié)晶的關(guān)鍵因素之一。

5.3 機組負(fù)荷過小

機組負(fù)荷過小會使機組制取的冷量不能及時傳送出去，如果機組的制冷量大于冷凍水所帶走的冷量，必將使蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度不斷降低，嚴(yán)重時可導(dǎo)致凍管現(xiàn)象的發(fā)生，也可能因冷劑蒸汽溫度太低而導(dǎo)致稀溶液溫度降低，在流經(jīng)熱交換器內(nèi)時使流經(jīng)的濃溶液溫度降到析晶點，從而發(fā)生結(jié)晶故障。

5.4 冷劑水污染

溴化鋰?yán)渌畽C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，例如：、蒸汽壓力波動劇烈、溶液循環(huán)量過大、機內(nèi)存在大量不凝性氣體等使高發(fā)或低發(fā)內(nèi)的液位提高，以至于部分溶液直接進入凝結(jié)水盤后流入蒸發(fā)器內(nèi)參與冷劑水噴淋，因溴化鋰分子本身在蒸發(fā)器內(nèi)并不能蒸發(fā)（它的蒸發(fā)溫度是1265℃），直接進入冷劑水水箱，參與冷劑水再循環(huán)。由于冷劑水中含有溴化鋰分子將使得冷劑水的蒸發(fā)溫度明顯升高，冷劑水蒸發(fā)量也將顯著減少。從而稀溶液濃度升高，再次進入高發(fā)及低發(fā)后溴化鋰溶液又將進一步被濃縮，如此循環(huán)，則極易導(dǎo)致機組結(jié)晶故障的發(fā)生。

5.5 溶液循環(huán)量調(diào)整不當(dāng)

高發(fā)溶液循環(huán)量過小或過大都對機組的運行不利，循環(huán)量過大容易使溶液泵負(fù)荷增加，從而長時間高頻率的運轉(zhuǎn)，循環(huán)量過小則容易使高發(fā)溫度上升速度過快，與其他部位溫差過大從而出現(xiàn)結(jié)晶的現(xiàn)象。

5.6 參數(shù)設(shè)置不當(dāng)

機組運行參數(shù)的設(shè)置應(yīng)綜合機組本身的狀況及負(fù)荷的大小等多方面因素綜合考慮，一旦參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，會使機組運行出現(xiàn)很多意想不到的情況，嚴(yán)重的就可能機組結(jié)晶的情況。

5.7 環(huán)境因素

機組所處環(huán)境的溫度濕度等對機組的平穩(wěn)運行也有很大的影響。

6 本次故障原因的具體分析

通過對本機組的實際運行情況檢查分析，造成機組出現(xiàn)結(jié)晶故障的原因包括（1）冷卻水溫度偏低，當(dāng)時冷卻水的溫度為22℃，機組參數(shù)設(shè)定值要求為不低于24℃。（2）機組負(fù)荷過小，當(dāng)時整個大樓只有C區(qū)的辦公區(qū)運行，從而使機組處于一種“大馬拉小車”的狀態(tài)。（3）高發(fā)溶液循環(huán)閥調(diào)節(jié)不當(dāng)，經(jīng)檢查當(dāng)時該閥設(shè)置偏小，從而造成溶液升溫過快。（4）大火啟動溫度偏低（工程師采用手動模式），調(diào)試階段大火啟動溫度設(shè)置過低導(dǎo)致燃燒量過大，溶液升溫過快，同時由于機組采用的是與以往機組不同的板式熱交換器，換熱效率大大高于以往的殼管式熱交換器，交換器出口溫度比以前的低很多（這也是當(dāng)時的調(diào)試工程師所未料到的）。（5）環(huán)境溫度偏低，盡管當(dāng)時室外溫度已達到30℃左右，由于機組處于地下二層，機房又正在施工，遍地污水，陰冷潮濕，機組附近的溫度也就十幾攝氏度。以上因素綜合在一起，造成了這次比較嚴(yán)重的結(jié)晶故障。

7 結(jié)語

這次結(jié)晶故障發(fā)生在機組的調(diào)試階段，雖然當(dāng)時操作者是廠家的技術(shù)工程師，但作為一直參與此次故障處理全過程的我來說，可以說是受益匪淺，對后來的運行維護工作也積累了很多寶貴的經(jīng)驗和啟示。那就是要想做好機組的運行維護工作首先要深入了解自己的設(shè)備，熟練掌握設(shè)備的操作使用方法，具備一定的處理突發(fā)事故的能力，同時還能實時更新對設(shè)備的認(rèn)識，跟上設(shè)備更新改造的步伐，只有這樣才能更好的運用，掌握，駕馭它。從而使設(shè)備滿足不斷增加的更高的要求。再就是要愛護自己的設(shè)備，維護保養(yǎng)樣樣及時到位，防患于未然，盡可能的把工作做在前面，不要等問題出現(xiàn)了才去補救，只有這樣平時做好維護保養(yǎng)工作，才能使設(shè)備一直保持正常的運行，到了關(guān)鍵時刻才不至于出問題。

以上是本人對直燃機曾經(jīng)出現(xiàn)的一次結(jié)晶故障的分析與總結(jié)，如有不當(dāng)之處，敬請批評指正。

參考文獻：

[1]戴永慶.溴化鋰吸收式制冷技術(shù)及應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，1999.

[2]何耀東.空調(diào)用溴化鋰吸收式制冷機[M].中國建筑工業(yè)出版社，1996.