溴化鋰吸收式制冷空調在船舶上的節能應用

目前，船舶主要動力源為柴油機，而柴油機熱效率一般為40%左右，燃油產生的熱量大部分作為余熱由柴油機煙氣和冷卻水排出。如何利用好柴油機余熱成為船舶節能降耗的主要問題。溴化鋰吸收式制冷空調作為一種熱源驅動的制冷裝置，恰好可應用船舶柴油機的余熱進行工作，進而可降低船舶的能耗和柴油機的排放量。本文以某工程船為例，介紹船舶柴油機應用溴化鋰吸收式制冷空調，從而降低船舶能耗的情況。

1 工作原理

溴化鋰制冷是利用溴化鋰溶液的強吸收性和水在低壓狀態下的低溫蒸發性的特性進行工作。

溴化鋰吸收式制冷空調主要由發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、換熱器、循環泵等幾部分組成。在溴化鋰吸收式制冷機運行過程中，當溴化鋰水溶液在發生器內受到熱媒水的加熱后，溶液中的水不斷汽化；隨著水的不斷汽化，發生器內的溴化鋰水溶液濃度不斷升高，進入吸收器；水蒸氣進入冷凝器，被冷凝器內的冷卻水降溫后凝結，成為高壓低溫的液態水；冷凝器內的水通過節流閥進入低壓的蒸發器時，急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發器內冷媒熱量，從而達到降溫制冷的目的；在此過程中，低溫水蒸氣進入吸收器，被吸收器內的濃溴化鋰水溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由循環泵送回發生器，完成整個循環。在工作循環中，除需驅動循環泵、真空泵等裝置的少量電力外，裝置制冷所需主要能量為用來加熱溴化鋰溶液的熱能。而作為一般船舶主動力源的柴油機在運行中產生的大量廢熱正好能為溴化鋰吸收式制冷空調提供驅動熱源。吸收式制冷空調基本組成及工作原理見圖1。

1-發生器；2-冷凝器；3-節流閥；4-蒸發器；5-冷劑泵；6-溶液泵；7-吸收器；8-減壓閥；9-熱交換器圖1 吸收式制冷空調基本組成及工作原理

2 案例簡介

該船為具有DP-2級動力定位功能的海洋工程船，定員93人，采用電力推進，動力源為4臺GE 8L250MDC柴油機驅動的發電機組，柴油機額定功率為2 500 kW。額定功率下，該柴油機可利用余熱為缸套水和廢氣中的熱量，約1 200 kW。

為了充分利用柴油發電機組的余熱，從而達到節能減排的目的，該船配置了一套柴油機余熱利用系統。該系統由4臺主柴油發電機組高溫冷卻淡水換熱器、4臺廢氣鍋爐組成熱源。系統采用淡水為能量傳輸介質，通過一套根據溫度、流量數據實現自動控制的分配器，將熱量分別輸送給溴化鋰吸收式中央空調制冷系統、海水淡化系統、生活熱水加熱系統等各熱量消耗單元。其中溴化鋰吸收式中央空調制冷系統是系統中耗能最大的設備。

該船空調制冷系統原理圖見圖2，系統由溴化鋰吸收式制冷單元、備用壓縮機制冷單元、冷媒水輸送泵以及用戶風機盤管組成。溴化鋰吸收式制冷單元在航行和作業工況下使用。備用壓縮機制冷單元在停泊狀態使用，或作為溴化鋰單元的備用。

圖2 該船空調制冷系統原理圖

由于該船安裝了上述溴化鋰吸收式制冷空調，所以在夏季航行或作業工況下，該船的余熱利用系統可將主柴油發電機組的余熱轉化為溴化鋰吸收式制冷空調的驅動能源。從而實現船舶節能、降耗的目的。

該溴化鋰吸收式制冷單元制冷量404 kW。其所需能源，除單元泵浦需要10 kW電力外，主要能源為約600 kW驅動熱能。使用電動壓縮機式制冷空調實現同等制冷量，則需要消耗約88 kW船舶電力。按該船每年夏季航行、工作約為100天、主柴油發電機組油耗為200 g/kW·h計算，則可知使用溴化鋰吸收式制冷空調可為該船每年節省燃油37.4 t。

從能源利用率角度來看，該船一般2臺主發電機組按額定功率運行，即可滿足該溴化鋰空調制冷所需的約600 kW熱能，即相當于每臺主發電機組增加了300 kW有效功率。按主柴油發電機組額定負荷2 500 kW、燃油消耗率 200 g/kW·h、柴油熱值42 700 J/g計算，使用余熱驅動的溴化鋰空調可使主柴油發電機組的熱效率從42%提升至47%。

3 結束語

通過上述案例可見，溴化鋰吸收式制冷空調在船舶上的應用可有效提高船舶柴油機余熱利用率，從而提高船舶的節能減排效果，是一種值得推廣的船舶節能減排技術。

該型空調雖然在船舶節能降耗方面有著顯著的優點，但是較陸地上成熟的應用，其在船舶應用上還需特別注意以下要點：①不同于陸地，航行的船舶始終處于運動狀態，而這種運動狀態對于需要液面蒸發的溴化鋰工作介質非常不利；②溴化鋰空調蒸發室需要有足夠的真空度，而船舶高濕、高鹽的環境，以及船舶運動振動狀況，無疑都對設備的密封性產生影響。

綜上所述，選用船舶上應用的溴化鋰吸收式空調，務必確認所選設備為船用型號。