小型直燃型吸收式机组部分负荷特性的实验研究

    直燃型吸收式机组不采用CFC制冷工质,以高热值的燃油或燃气作为热源,具有热力性能好、对环境无危害的优点.随着燃气资源的不断开发,直燃型吸收式机组有了更广阔的发展前景.吸收式机组在实际应用中,并不总是处于满负荷状态,尤其在应用于空调系统时,由于空调负荷随季节及用户需求发生变化,机组经常在部分负荷工况下运行.为保证机组冷水出水温度基本恒定,当用户终端负荷变化时,机组的运行工况应作相应调节.

    目前吸收式机组的部分负荷运行都采用能量调节的方法.Ogasawara[1]对一蒸汽型的吸收式机组,进行加热蒸汽量控制,使发生器的加热量呈指数规律下降至稳定值.Jeong[2]对一太阳能驱动的热水型机组,通过调节热水流量来进行负荷调节.Jun Sano等[3]对一燃气型机组的加热量进行了正弦规律变化和阶跃变化控制.他们都研究了系统的动态特性,但未能揭示动态过程中系统各部件间的相互耦合关系,以及部件中各种参数的变化规律.

    直燃型吸收式机组使用的加热设备是燃烧器.在负荷变化时,应调节燃烧器的燃料耗量.在中型和大型机组中,一般配备有二级滑动式或比例调节式燃烧器[4],可进行燃料耗量的控制,因此机组可在25%～100%内进行能量调节.而对于小型直燃型机组,燃烧器只带有1个喷嘴,只能进行燃烧器间歇开停控制.

    本文对一小型的直燃型溴化锂吸收式机组,采用对燃烧器间歇开停控制的方式,控制燃烧器的点火和熄火,减少燃料耗量,实现部分负荷运行.

    1　实验装置与实验方案

    图1所示为实验装置的系统简图.此系统为一双效倒串联溴化锂直燃型机组.运用FLUKE数据采集系统,进行动态数据采集.温度测量采用铂电阻及热电偶,压力测量采用CPCA型电容式绝对压力变送器,流量测量采用玻璃转子流量计.

　　由于溴化锂吸收式机组有着易结晶的特性,故安全而经济的运行是部分负荷运行的宗旨.在实验过程中,先使系统在稳定工况下运行.在计时3 min后,输入干扰信号,以20 min为1周期,进行燃烧器间歇开停控制.其中燃烧器熄火停机5 min,点火运行15 min,如图2所示.当燃烧器燃油喷嘴稳定工作时,燃油量稳定.这种控制方式可实现约75%的能量调节.

　　实验运行参数:溶液循环量0.240 m³/h,冷却水流量9000 kg/h,冷媒水流量4100 kg/h,冷剂水喷淋量0.600 m3/h.在稳定运行过程中,燃油量2.500 kg/h.

    2　实验结果与分析

    2.1　高压发生器

    图3所示为高压发生器的压力随时间的变化过程,图4所示为高压发生器的进出口溶液温度变化过程.在稳定运行时,高压发生器的压力约61.2kPa,溶液出口温度约148°C.在过渡过程中,高压发生器的压力及溶液的出口温度随着机组的间歇运行发生周期变化.在3 min后第1个干扰信号输入,燃烧器熄火,高压发生器的压力迅速下降,时间延迟为零.压力的最低谷值在39.5 kPa.在压力的下降过程中,又一个阶跃信号输入,燃烧器开始点火运行.无时间延迟,压力就开始上升,但上升速率低于前述下降速率.在第一个运行周期结束时,机组达到的最高压力峰值为56.8 kPa,低于原稳定工作值.