溴化鋰水溶液對直燃機組的重要性

耿東喜（廣電總局機關服務局，北京 100866）

溴化鋰水溶液對直燃機組的重要性

耿東喜
（廣電總局機關服務局，北京 100866）

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機房。其集冷水、溫水、衛生熱水等功能于一身，省去了供熱站、鍋爐房的建設。我單位于1999年開始安裝使用了三臺遠大公司生產的遠大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，可以遠程操作等優點。隨著對溴化鋰直燃機組的不斷了解及運行經驗的累積，我們發現：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的大部分故障都與溴化鋰-水溶液有著直接或者間接的關系。本文從溴化鋰-水溶液的性質，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，以及造成機組出現結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。

關鍵詞：溴化鋰-水溶液；結晶；冷劑水污染；溶液再生處理

一、溴化鋰直燃機組的的工作原理

1 溴化鋰-水溶液的性質

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

機組由高壓發生器、低壓發生器、吸收器、蒸發器、冷凝器、低溫熱交換器、高溫熱交換器等主要部件組成。稀溶液經發生泵后分兩路，一路經高溫熱交換器到高壓發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器進行噴淋。高壓發生器中的濃溶液經高溫熱交換器后進入吸收器，經吸收泵進行噴淋吸收蒸發器中的冷劑水蒸汽成為稀溶液后再次循環，如此往復。另一路稀溶液經低溫熱交換器進入低壓發生器，經高壓發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，濃溶液經低溫熱交換器進入吸收器后進行噴淋，吸收蒸發器中的冷劑水蒸汽成為稀溶液后再次循環。以上過程全部在真空狀態下進行，蒸發器中的最低壓甚至可以達到6mmHg，再此環境下水的蒸發溫度只有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境，溴化鋰吸收式直燃機組的制冷就是利用這個原理實現的。

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）及內部因腐蝕而產生的氣體，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，隨著運轉時間的不斷增加及自身構造方面的原因（機組難免會有調節閥，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量極微，對機組的性能也將產生極大的影響。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，將出現制冷量降低，結晶，甚至機組無法正常運行等現象。

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生，是因為鉻酸鋰在溶液中與銅和鐵反應生產物中，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生。

機組運行初期，鉻酸鋰的消耗會比較大，經過一段時間的運行，鉻酸鋰慢慢的趨于穩定，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整，以保證鉻酸鋰不少于1%。

2 溴化鋰-水溶液的結晶問題

在前面我們說了溴化鋰的性質，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晶溫度時會析出溴化鋰晶體，輕微的結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流動，制冷機也就無法正常運行。

導致結晶有很多原因：

（1）機組局部泄漏或機內有大量不凝性氣體存在，致使蒸發器、吸收器內的壓力迅速上升，達到幾百Pa，甚至幾千Pa，而機組的正常壓力只有幾十Pa，過高的蒸發壓力將影響制冷劑的蒸發，使機組制冷效果下降。同時處于吸收器內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生器，進入發生過程，這種溶液被進一步濃縮，經熱交換器進入吸收器。由于濃溶液流經熱交換器時的溫度、濃度不同，有可能在熱交換器濃溶液出口段、熱交換器內、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，則會引發結晶故障。

（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、風機盤管等空調系統內突發性機械故障或由于供冷環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，必將使蒸發溫度不斷降低，嚴重時可導致冷媒水在銅管內結冰而發生故障，也可因蒸汽溫度太低而導致稀溶液溫度降低，在熱交換器內使濃溶液溫度降到析晶點，而發生結晶故障。我單位就曾經因此出現過結晶事故。當時，大樓處于改造施工階段，其中一個區（大樓共分四個區）改造完畢提前投入使用，當時的調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。調試工程師沒有及時調整溶液循環量，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嚴重的結晶現象。還好調試工程師經驗比較豐富，在確認了結晶部位后采用邊加熱邊敲打的方法，同時向系統中加入大量的純凈水以稀釋溶液的濃度，最終解決了結晶問題。

（4）冷劑水污染

溴化鋰制冷機的吸收器、蒸發器內的冷劑水在一般情況下是在高低壓發生器內從其溶液中蒸發出的純凈水蒸汽經冷凝而成的。但在某些特殊情況下，比如：高低壓發生器內的溶液循環量過大、蒸汽壓力波動劇烈、機內不凝性氣體大量存在等使高低壓發生器內的液位有可能提高，以至直接進入凝結水盤，流入蒸發器內參與噴淋，因溴化鋰分子本身并不能蒸發（它的蒸發溫度是1265℃），所以將直接進入冷劑水囊，參與再循環。由于冷劑水中含有溴化鋰分子使冷劑水的蒸發溫度顯著升高，蒸發量也明顯減少。稀溶液濃度升高，進入高低壓發生器后溶液又進一步被濃縮，則極易誘發結晶故障。因此，發現冷劑水污染，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閉旁通閥。

（5）停機時結晶

以上講的都是在機器運行當中結晶，但有時停機后也會產生結晶故障，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，此時關閉溶液泵則滯留在高低溫熱交換器內的濃溶液會隨機組溫度的逐漸降低而達到析晶點發生結晶。

了解了結晶發生的原因，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，就可以減少結晶發生的可能。

3 溴化鋰-水溶液對冷劑水的污染問題

發生污染的原因前面已經講過，不再重復。發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，發現有被污染的現象，立即將冷劑水旁通閥打開將冷劑水旁通至吸收器。同時根據造成冷劑水污染的原因進行相應的調整。

三、溴化鋰-水溶液的維護與再生

根據對溴化鋰-水溶液的檢測結果，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。

參考文獻

[1]戴永慶．溴化鋰吸收式制冷技術及應用[M]．北京：機械工業出版社，2001．

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

中圖分類號：TB657

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