直燃型溴化锂吸收式冷热水机组性能分析

2009年01月28 00:00:00 来源：中国制冷空调技术网

在制冷运行时，V1,V2关闭，溶液循环：吸收器出来的稀溶液经低温和高温溶液热交换预热后进入高压发生器，在其中被加热并发生冷剂水蒸气，溶液变浓，成为中间溶液；该溶液经高温溶液热交换冷却，进入低位发生器，被加热并发生冷剂水蒸气，溶液变为浓溶液；浓溶液经低温溶液热交换冷却后，返回吸收器中吸收冷剂水蒸气而变成稀溶液。这里的溶液是串联式循环流程。直燃机组用串联循环的流程比较多，这是由于高压发生器中燃烧温度较高，采用溶液串联循环有利于防止溶液浓度过高而结晶。

冷剂水循环：高压发生器出来的冷剂水蒸气在低位发生器中加热溶液而冷凝成水，经节流后进入冷凝其中；地位发生器产生的冷剂水蒸气在冷凝器中被冷凝成水，冷凝器中冷剂水经节流进入蒸发器吸热气化，冷却冷冻水。

冬季机组作采暖运行时，V1,V2 开启，溶液循环：吸收器的稀溶液有泵压送到高压发生器中，被加热并发生冷剂水蒸气，溶液成为浓溶液，返回吸收器。其冷剂水循环：高压发生器产生的冷剂水蒸气经吸收器进入正气发生器，在蒸发器中冷凝成冷剂水，同时加热了采暖热水，这时蒸发器实际上起冷凝器作用，冷剂水由蒸汽流入吸收器中，与高压发生器来的浓溶液混合，从而使浓溶液变为稀溶液。

（一）：前言

直燃型溴化锂吸收式冷热水机组是直接利用初级能源热量的溴化锂吸收式机组。早在本世纪三十年代初就已经有直燃型溴化锂吸收式制冷机组，到1968年在日本才开发出大型的以燃气作为热源的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组。这种机组发展迅速，目前已经是市场上重要的制冷机组之一。

近年来，我国的直燃型溴化锂吸收式冷热水机组发展迅速。随着我国工业化的进程，燃料结构必将发生变化，将由固体燃料（煤）为主的燃料结构变为固体（煤）、液体（油）、气体（可燃气体）多样化的燃料结构，而我国的气体，液体燃料运输方便，燃烧效率高等优点，其更受青媚。可以预计，我国燃气、燃油直燃机的市场将十分广阔。

同时，由于直燃机不以电为能源（只需极少的电作辅助的循环动力），可以大幅度削减电力投资。由于我国目前电力紧张，其直燃机的这个特点也将会使它在电力行业及燃气行业的健康发张上有举足轻重的影响，因此，直燃机具有迅速扭转电力危机的不可替代的作用。

（二）：机组简介

直燃型溴化锂吸收式冷热水机组简称“直燃机”，是直接燃烧天然气、煤气、柴油等各种燃料，以水/溴化锂作介质的冷热源设备，其结构图如后附图（1，2，3，4）以远大中央空调为例。

直燃机的种类很多，划分方式也多种多样：

按燃料分类：燃气型、燃油型；

按热水制备方式分：用蒸发器制备热水、用冷凝器（溶液交换器、吸收器）制备热水、另设热水器制备热水；

按制冷和供热组合形式分：制冷与采暖专用机、同时制冷与采暖的机组、同时制冷与热水供应的机组等等。

（三）：机组制冷与采暖流程

如图1，2 为直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的制冷与采暖流程。

图中：C----冷凝器

A----吸收器

E----蒸发器

LG----低位发生器

HG----高位发生器

EP----蒸发器泵

GP----发生器泵

LH----低温溶液热交换器

HH----高温溶液热交换器

（注意：在图2中，由于是采暖运行，其高位和低位溶液交换器，低位发生器，冷凝器，吸收器，蒸发器不参加工作，图中未画出。）

在制冷运行时（图1），V1,V2关闭，溶液循环：吸收器出来的稀溶液经低温和高温溶液热交换预热后进入高压发生器，在其中被加热并发生冷剂水蒸气，溶液变浓，成为中间溶液；该溶液经高温溶液热交换冷却，进入低位发生器，被加热并发生冷剂水蒸气，溶液变为浓溶液；浓溶液经低温溶液热交换冷却后，返回吸收器中吸收冷剂水蒸气而变成稀溶液。这里的溶液是串联式循环流程。直燃机组用串联循环的流程比较多，这是由于高压发生器中燃烧温度较高，采用溶液串联循环有利于防止溶液浓度过高而结晶。

冷剂水循环：高压发生器出来的冷寂水蒸气在低位发生器中加热溶液而冷凝成水，经节流后进入冷凝其中；地位发生器产生的冷剂水蒸气在灾冷凝器中被冷凝成水，冷凝器中冷剂水晶节流进入蒸发器吸热气化，冷却冷冻水。

冬季机组作采暖运行时（图2），V1,V2 开启，溶液循环：吸收器的稀溶液有泵压送到高压发生器中，被加热并发生冷剂水蒸气，溶液成为浓溶液，返回吸收器。其冷剂水循环：高压发生器产生的冷剂水蒸气经吸收器进入正气发生器，在蒸发器中冷凝成冷剂水，同时加热了采暖热水，这时蒸发器实际上起冷凝器作用，冷剂水由蒸汽流入吸收器中，与高压发生器来的浓溶液混合，从而使浓溶液变为稀溶液。

（四）直燃机特点

直燃机就是指以燃气、燃油为能源，通过燃气（油）直接在溴化锂吸收式机组的高压发生器中燃烧产生高温火焰作为热源，利用吸收式制冷循环的原理，制取冷热水，供夏季制冷和冬季采暖用或同时供冷水和热水。其机组主要有以下特点：

1：利用热能（或余热、废热、排热等）为动力，与电动冷水机组比可明显节约电耗。因此，在电力比较紧张的地区，或有余热可以利用的场合，此机组更具有意义，但是应该注意，其若与一次能源的消耗机比较，它一般来说是不节能的。

2：制冷机组是在真空状态下运行，没有高压爆炸危险，安全可靠；除屏蔽泵以外，无其它震动部件，运行安静，噪声低。

3：以溴化锂水溶液为工质，其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。

4：制冷量范围广，在20%--100%的负荷内可进行冷量的无级调节，并且随着负荷的变化调节溶液循环量，有优良的调节性能。

5：对外界条件的变化适应性强，可在蒸汽压力0.2—0.8MPa(表)；冷却水温度20--35 ；冷冻水温度5--15 的范围内稳定运行。

6：选用先进的燃烧设备，燃烧效率高，燃烧完全，燃烧产物中所含的SO

和NO 低，对大气污染相对较小。

7：制冷、采暖和热水供应兼用，一机多功能，机组从功能上有单冷型（只制冷）、空调型（制冷，采暖）和标准型（制冷，采暖，热水供应）三种形式供用户选择。

8：用户不需要另设锅炉房或蒸汽外网，只需少量电耗和冷却水系统。

9：采用直燃机，对城市能源季节性的平衡起到一定的积极作用。一般来说，城市中夏季用电量大，而燃气、燃油用量少，因此，用直燃机可以减少电耗，增加燃气、燃油耗量，有利于解决城市燃气、燃油系统的季节调峰问题。

10：直燃机结构紧凑，体积小，机房占用面积小，安装无特殊要求，使用操作方便。

11：气密性要求高，在机组运行中即使漏入微量的空气也会影响冷水机组的性能。

12：腐蚀性强，溴化锂水溶液对普通碳钢有较强的腐蚀性，不仅影响机组的性能与正常运行，而且还影响机组的寿命。

13：其冷却水量需求量大，同时，需配用冷却能力较大的冷却塔。

14：价格比有同样制冷量的蒸汽压缩式冷水机高。

（五）机组的调节性能

1：溴化锂

溴化锂有较强的吸水性，利用这个特性，在直燃型溴化锂吸收式制冷系统中应用溴化锂作为吸收剂溶液。如图3是溴化锂水溶液的平衡曲线。

从图中可以看出，在实际温度状态下，溴化锂溶液的的饱和浓度为63%左右。高于这个浓度就要结晶而析出。因此，直燃机的溴化锂浓度都在58—62%之间，且设有防结晶的措施。

2：蒸汽压力变化对制冷量的影响（图4）。

3：蒸发器出水温度和制冷量的关系（图5）。

4：冷却水进口温度与制冷量的关系（图6）。

（六）直燃机机房布置原则

1：机房位置：

根据《建筑设计防火规范》（GBJ16—87）、《石油化工企业涉及防火规范》（GB50160—92)规定：煤油（灯油）属乙A 类燃油体；-35 轻柴油、-50 轻柴油、军用轻柴油属于乙B类可燃液体；10 、0 柴油、重柴油属于丙A类可燃液体；天然气、液化石油气、城市燃气属于甲类易燃气体。由于机房燃料的爆炸危险性不同，机房位置有下列限制。

应用于天然气、液化石油气的机房应为单层独立机房，建筑耐火等级为一级。

应用煤油，-35 轻柴油，-50 轻柴油机房应乙类火灾危险建筑来考虑，不能布置在地下室或半地下室。

对应用丙A、丙B液体燃料的机房，可以放在首层或地下室一层靠外墙部位，并应直接对外的安全出口，外墙开口部位上方设置宽度不少于1m的不燃的防火挑檐。

2：机房防爆和泄压要求：

机房防爆和泄压的目的是要将爆炸时引起的破坏范围和损失尽量减少，因此，设计中采取下列措施。

机房防爆和泄压的面积不得小于直燃机占地面积的10%。

在支烟道设置防爆门，防爆门的面积一般取0.025m /m 。防爆门应安装在燃气比较容易积聚的部位，即被保护容积的上方。

机房内的电器设备、开关、照明灯具等应选用安全防爆型或设置防爆屏障。

3：机房的通风及消防措施：

机房的设备间、油箱间以及燃气管道通过的房间有每小时不少于3次的换气量及每小时不少于8次的事故通风量。消防措施如下：

机房可能发生的火源点应设置多用干粉灭火剂或1211、1300卤代烷等高效灭火器具。

日用油箱、油泵间围墙结构防火等级不低于3级，其门应采取甲级防火门。