溴化锂吸收式制冷机组的防结晶保护分析

　　0 引言

　　溴化锂吸收式制冷机是以热源为动力、水为制冷剂、溴化锂溶液为吸收剂,制取0e以上(实际机组一般为2~3e以上)低温水的一种制冷设备。溴化锂水溶液是一种二元溶液,溴化锂在水中的溶解度随着温度的降低而降低,当溶液温度低于其结晶曲线温度时,就会有晶体析出。析出的晶体数量达到一定值时就会结块,严重堵塞溶液的循环,从而导致制冷性能下降,甚至导致制冷机不能正常运行。

　　目前,大多数研究者甚至生产商主要关注制冷机组结晶故障的排除方法,而没有对如何防止机组结晶以及防结晶的控制策略进行深入的研究。溴化锂机组一旦结晶,轻则影响机组的制冷能力,重则导致停机。因此,要防止溶液结晶,而不是结晶之后再融晶[1]。笔者针对这个问题,提出了优化的控制逻辑,开发了相应的控制软件,该软件可以全面地控制机组的运行过程,避免机组结晶,从而保护机组。该软件在16DN系列直燃型溴化锂机组中的应用表明,其运行性能非常稳定,保证了机组持续安全可靠地运行。

　　1 结晶原因

　　溶液结晶通常是由于溶液浓度过高或者温度过低引起的。溴化锂吸收式制冷机组最容易结晶的部位为换热器浓溶液出口侧(双效吸收式制冷机为低温换热器浓溶液出口侧),这是由于换热器处于发生器与吸收器之间,从发生器出来的浓溶液经过换热器时放热给从吸收器出来的稀溶液,可能使浓溶液的温度降低到结晶温度以下,从而出现结晶。导致换热器出口部位溶液结晶的原因很多,通过对系统结构以及系统运行机理进行分析,可以得知导致溴化锂溶液结晶的最常见原因为[2-4]:

　　1)热源输入量偏大,使得发生器内的溴化锂溶液水分蒸发量偏大,导致流向换热器的浓溶液浓度升高,如果经过换热器后的浓溶液降温至结晶温度以下,那么溶液就会结晶。

　　2)机组突然断电。机组正常关机时存在稀释循环过程,该过程可以降低机组内各个部位的溶液浓度,使机组在冷却到环境温度时不会由于溶液温度低于结晶温度而结晶。如果机组处于满负荷运转时突然断电,则会导致通过换热器的溶液浓度很高,当机组慢慢冷却之后,结晶极有可能发生,断电的时间越长,结晶的可能性越大。

　　3)机组停机后溶液稀释时间过短,造成机组内溶液浓度分布不均,浓溶液在温度逐渐下降的过程中由于溶解度降低而结晶。

　　4)送往高压发生器的溶液循环量过小,而蒸汽量较大,引起浓溶液浓度不断升高,导致溶液结晶。

　　5)冷却水温度过低,导致吸收器出口的稀溶液温度过低,从而使在换热器中与其换热的浓溶液的温度降到低于结晶温度,从而引起结晶。