溴化锂空调系统的技术及应用

溴化锂空调系统的技术及应用传统的中央空调即电制冷是用氟里昂做工质，众所周知这是破坏臭氧层造成温室效应的元凶。而蒸汽型溴化锂吸收式中央空调以水为制冷剂，以无毒无害的盐----溴化锂溶液作为吸收剂进行制冷，其工质是绝对环保的。溴化锂溶液是由固体溴化锂吸溶解于水而成。由于锂(Li)和溴(Br)分别属于碱金属和卤族元素，因此它的性质与食盐(NaCl)很相似，无毒，在大气中不变质、不分解、不挥发，是一种稳定的物质。所以溴化锂吸收式中央空调被誉为“绿色空调”(溴化锂溶液是无色透明液体，入口有咸苦味，溅在皮肤上微痒)。一、工作原理水为什么能够制冷？关键在于压力。我们这里烧的水是100℃沸腾，如果到了青藏高原呢？水不到100℃就沸腾了。为什么？因为那里的气压不到一个标准大气压。压力越低，沸点越低。水沸腾蒸发就要吸收热量，就好象棉花沾了酒精涂在我们的皮肤上，酒精蒸发我们感到凉快一样。那么，如果水在一个真空的容器里会发生什么事情呢？它也会沸腾，但沸点只有5℃。它也要吸热，这样就可以通过热交换器进行汽、水交换，输出7℃的水，这正是空调需要的冷水。但同时真空容器里水沸腾，水蒸汽逐渐增多，压力会升高，使真空度降低，导致出水温度升高。如何处理水蒸汽以保持蒸发器里的真空度呢？溴化锂溶液是最好的吸收剂，它具有很强的吸收水蒸汽的能力。蒸汽双效溴冷机制冷原理机组开始工作时，吸收器中的稀溶液分别经高、低温热交换器升温后进入高、低压发生器。在高压发生器中，蒸汽加热稀溶液，稀溶液经高温发生、浓缩，成为浓溶液，同时产生高温冷剂蒸汽；高温冷剂蒸汽进入低压发生器，加热低压生发稀溶液后，凝结成冷剂水，进入冷凝器。低压发生器中的溶液经发生、浓缩产生的冷剂蒸汽直接进入冷凝器，冷凝成冷剂水，这两部分冷剂水一起经节流后进入蒸发器，喷淋在蒸发器管束上，吸收蒸发器管内冷水的热量，转化为冷剂蒸汽，从而达到制冷的目的。高、低压发生器中经发生浓缩后的浓溶液，分别经高、低温热交换器被稀溶液降温后，进入吸收器，吸收来自蒸发器产生的冷剂蒸气，成为稀溶液，再由泵分别送往高、低压发生器，发生、浓缩，这样便完成了一个制冷循环，过程如此循环不息，蒸发器便可以不断输出低温冷水，供空调或工艺降温之用。二、溴化锂吸收式制冷机的特点溴化锂吸收式制冷机组以热能为动力，以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，制取高于O℃的冷水，可用于空调或生产工艺过程的冷源。与其它类型的制冷机相比，具有下列显著优点：1、以热能为动力，母需消耗大量电能，且对热能品质要求低。能利用各种低晶位热能和废气、废热，如高于0.2kgf/cm2表压的饱和蒸汽；各种高温排气；高于75℃的热水以及地热、太阳能等，有利于热能的综合利用。因此，运行费用低。若利用各种废气、废热来制冷，几乎不需要花费运行费用，便能获取大量的冷量，具有很好的节电、节能效果，经济性高。2、运行安静。整个制冷装置除功率较小的屏蔽泵外，没有其它运动部件，振动小，噪声低(≤70分贝)，运行安静。特别适用于医院、旅馆、酒店、办公大楼、影剧院、舰艇等场合。3、以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒，满足环保要求。特别是蒙特利尔协议书签订后，国际上禁用氟氯烃化合物，迫切要求寻找代用工质。除对新工质的开发研究外，对溴化锂吸收式制冷机更加重视，被视为无公害、环保制冷设备。4、制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠。5、优良的调节特性。随外界负荷变化，机组可在10%～105%的范围内进行冷量的无级调节，且低负荷调节时。热效率几乎不变，性能稳定，能很好地适用变负荷的要求。6、对外界条件变化的适应性强。可在加热蒸汽压力0.2～0.8MPa(表)，冷却水温度在20℃～35℃，冷水出水温度在5C～18℃的宽阔范围内稳定运转。7、安装简单，对安装基础的要求低。因为机组运行时振动小，故无需特殊的机座，可安装在室内、室外、楼层、地下室、屋顶上。安装时只需作一般的校平，接上热源、水管道和电源即可。8、操作、维修保养方便。由于机组性能稳定，对外界条件变化的适应性强，因此操作比较简单。机组除少数运动部件和阀门外，无其它运动部件，所以运行故障少，其维修保养工作主要在于保持机组的气密性。9、冷、热、电联产，经济性强在夏季利用热电联产供热的蒸汽进行制冷，一方面节约了能源：一方面降低夏季电网的负荷，有利于舒缓夏季电网供电紧张，提高电网的运行稳定。同时采用热电冷联产形式。对热电厂还可多回收部分蒸汽的资金。溴化锂吸收式制冷机组的主要缺点：1、在有空气的情况下，溴化锂水溶液对普通碳钢有较强的腐蚀性，溴化锂吸收式制冷机组对气密性的要求比较高。高真空和新型缓蚀剂的使用，已解决了腐蚀问题。2、机组在真空状态下运行，空气容易漏入。但随着新材料的应用及生产工艺的提高，目前已得到了较好的解决。3、由于直接利用热能，机组热负荷较大。三、溴化锂吸收式制冷机的结构1、发生器发生器的作用是利用外界热源加热溴化锂溶液(或中间溶液)，使溶液沸腾，产生冷剂蒸汽，同时将稀溶液(或中间溶液)浓缩。双效机组的发生器分为高压发生器和低压发生器。高压发生器产生的一次冷剂蒸汽作为低压发生器的热源，加热低压发生器中的溶液，产生二次冷剂蒸汽，这就是双效的含义。1)高压发生器通常为沉浸式结构。稀溶液在传热管外由一端流向另一端，被管内流动的工作蒸汽加热而沸腾，使溶液中的水分蒸发出来成为冷剂蒸汽而被浓缩。浓溶液出液囊后流往高温热交换器；冷剂蒸汽经过挡液板流向低压发生器。其结构主要由简体、传热管、挡液装置、液囊、浮动封头、端盖、管板及折流板等组成。l传热管一般采用铜合金管、不锈钢管或紫筒管，以涨接或焊接的方式固定在管板上。l挡液装置人字形结构、滤网型结构、交错板结构、交错孔结构。l解决热应力问题由于简体与传热管的材料不同，高温下产生的热应力会破坏传热管与管板的密封联接，使机组运行受到影响。消除热应力的方法有：U形管结构、浮头结构、膨胀节结构或活动折流板结构。2)、低压发生器稀溶液在传热管外，被来自高压发生器管的冷剂蒸汽加热而沸腾，产生冷剂蒸汽。浓溶液出液囊后流往低温热交换器；冷剂蒸汽经过挡液板进入冷凝器。管内冷剂蒸汽放热后凝结成冷剂水，经节流也进入冷凝器。其结构有沉浸式和喷淋式。3)冷凝器冷凝冷却冷剂蒸汽和冷剂水的部件。在双效机中，来自低压发生器的冷剂蒸汽被管内流动的冷却水冷凝成冷剂水；另一方面，来自高压发生器的冷剂蒸汽在低压发生器管内冷凝成的冷凝水，经节流后也进入冷凝器，同样被管内的冷却水冷却。两路冷剂水通过节流装置流向蒸发器。对于单效机组，冷凝器仅来自发生器的冷剂蒸汽冷却凝结。冷凝器与低压发生器同属一个压力区，因此通常将两者作为一体。冷凝器由传热管、隔板、端盖、节流装置、水盘、抽气系统及挡液装置等构成。l水盘作用是汇集冷剂水，进入节流装置。l节流装置冷凝器和蒸发器之间存在着压差和位差，因此，冷凝器中的冷剂水在进入蒸发器之前，必须先浸入截留装置。4)蒸发—吸收器通常为喷淋式热交换器，是制取冷冻水的设备。来自冷凝器的冷剂水，经节流装置进入蒸发器，喷淋在蒸发器管簇上，吸收管内冷水热量而蒸发，使冷水温度降低。蒸发后的冷剂蒸汽经挡挡液装置流向吸收器。吸收器的作用是吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，产生的溶解热由管内的冷却水带走，也是喷淋式热交换器。吸收器与蒸发器同处一个压力区，因此通常将它们置于同一个壳体中，组成蒸发—吸收器。蒸发—吸收器由简体、封盖、传热管、喷淋系统、抽气管系、隔板、液囊、挡液装置、水盘构成。5)热交换器作用是回收热量，提高机组的热力系数。一方面进入发生器的稀溶液温度升高，降低发生器的热负荷；另一方面冷却发生器出来的浓溶液，减小吸收器的热负荷。溶液热交换器一般为管壳式热交换器，外壳用碳钢制作，传热管采用紫铜管或碳钢管。6)凝水换热器是余热回收装置，回收工作蒸汽凝水的余热，提高能源的利用率。凝水换热器一般也为管壳式热交换器，外壳用碳钢制作，传热管采用紫铜管。7)自动抽气装置溴化锂吸收式冷水机组在极高的真空下运行，空气很容易通过密封不良的连结处进入机组；此外随着加热温度升高，微量溶于溶液中的气体也会逸出。因此，机组必需设抽气装置，及时将漏入机组内部的空气和凝聚在机组中的不凝性气体抽除。四、广重溴化锂吸收式制冷机先进特性1、液位自平衡装置：本装置国内首创，能根据机内和系统负荷对机组的溶液循环量进行自适应无级调节，保证调节机组COP不会因负荷变化而降低；同时避免了常规的三段阶梯调节和电极污染产生误操作的缺陷。2、(低压发生器)喷淋、沉浸、全逆流上下扰动结构；更加符合换热、传质的机理，使低压发生器整体效果达到常规结构无法达到的效果。3、吸收辅助喷淋结构；增大吸收器喷淋密度，加强热、质传递，有效地提高了蒸发和吸收效果，增强机组对变工况的适应性。4、非等距左中右排列；气流通道大，阻力小，质传递效果好，有利于充分发挥各部件的潜能，提高机组总体效率。5、冷剂水免排放结构：解决常规结构制冷调试时大量排放冷剂水、而采暖时需重新补充冷剂水的缺陷，避免了溶液污染的可能性。同时提高了采暖时的热效率。同时减低操作人员的劳动强度。6、冷剂水溢流装置：准确地反映内部冷剂水情况，避免机组隐故障(如：冷剂污染、吸收效果差、真空度变差等)运行。7、冷剂水自动平衡装置；达到即时冷量输出和自动调节蒸发器冷剂水液位的作用，增强机组变工况运行的适应性。8、防结冰装置：避免了常规结构中，突然停电会造成蒸发器中铜管破裂的隐患，机组运行更安全、可靠。解除了用户的后顾之忧。9、冷剂泵防汽蚀装置：完全避免冷剂泵因汽蚀而引起的故障，无误操作的担忧。10．两级自动抽气系统：随时多点监控、随时更高效、迅速地抽取不凝性气体，保证机组真空度，实现可靠实用的全自动排出机组中可能存在的不凝性气体。11．独特的抽气管结构和布置：新型的抽气管结构，完全避免常规结构由于误操作的原因抽出溶液的可能，不凝性气体流通畅颗，更有利于发挥手动和自动抽气的效果。蒸汽双效溴化锂吸收式制冷机的安全保护项目1.冷水低温保护2.冷水断水保护3.高压发生器出口浓溶液高温保护4.冷却水断水保护5.冷却水进水温度保护6.加热蒸汽超压保护7.熔晶管高温保护8.停机防结晶保护9.高压发生器低液位保护10.变频器故障保护11.冷剂泵吸空保护12.泵电机过流保护13.高压发生器高压保护14.机内超压保护15.蒸汽量调节五、应用和发展(1)在具有大量热能或余热资源的部门，如电厂，生产氨、氯、合成酒精、橡胶以及黑色冶金等企业，利用热能或余热资源制取冷量，既可减少企业的排热污染，又节省能源，帮助提高企业能源综合利用的效率。(2)与热电厂联合，实现热、电、冷三联供系统。热、电、冷三联供作为综合、合理利用能源的一个途径。热、电、冷联供实现了热能的梯级利用，从而提高了一次能源的利用率；填补了热电机组夏季热负荷的低谷，确保了稳定的发电负荷率。因而，发展热、电、冷联供已被列入我国“节约能源法”，此系统在国外也得到了普遍推广。(3)全能型供冷、供热系统(即汽、电共生系统)。这种系统实际上是独立设置的热，电、冷三联供系统：天然气或城市煤气进入燃气轮机作功，带动发电机发电；经燃气轮机作功后排出的高温燃气进入余热锅炉，产生水蒸汽或热水，驱动蒸汽型或热水型溴化锂吸收式制冷机组制取冷量。显然，这种系统较直接由燃气驱动的直燃冷热水机组具有更高的热效率，有着明显的经济效益。(4)电力紧缺而在生活、工艺流程中已配有锅炉，且锅炉负荷尚有余量时，可根据锅炉的参数配用蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组。(5)选择热源设备时，不少场合使用复合能源，如电力和燃气、电力和燃油、电力和蒸汽(集中供热)结合驱动冷热源机组。合理使用复合能源。使用复合能源是一个发展趋势。因其一、可以保证大楼空调安全稳定地运行，一般将吸收式机组用来应付基本负荷，将电动机组用来应付高峰负荷或突发负荷；其二、工矿企业可有效地缓解电力供应的昼夜峰谷差和蒸汽、燃气供应的季节峰谷差：其三、可以最大限度地利用能源价格的优惠政策，例如昼夜峰谷差和冬夏煤气价差，降低运转成本。各类型式的制冷空调都有各自的特点，因而选用空调设备时，应根据能源政策、能源情况、能源价格、