溴化锂吸收式机组机房设计、应用、维保(一)

来源：暖通南社

溴化锂吸收式机组原理、分类与应用

溴化锂吸收式制冷原理

溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂，以水为制冷剂，利用水在高真空下蒸发吸热达到制冷的目的。

　 输入热能（蒸汽、直燃机、废烟气）使溴化锂溶液在发生器中受到热源加热，溶液温度提高直至沸腾，溶液中的水份逐渐蒸发出来，而溶液浓度不断增大。

　　发生器中蒸发出来的冷剂水蒸气向上经挡液板进入冷凝器，挡液板起汽液分离作用，防止液滴随蒸汽进入冷凝器。冷凝器的传热管内通入冷却水，所以管外冷剂水蒸气被冷却水冷却，冷凝成水，此即冷剂水。

冷剂水进入蒸发器后，由于压力降低首先闪蒸出部分冷剂水蒸气。因蒸发器为喷淋式热交换器，喷啉量要比蒸发量大许多倍，故大部分冷剂水是聚集在蒸发器的水盘内的，然后由冷剂水泵升压后送入蒸发器的喷淋管中，经喷嘴喷淋到管簇外表面上，在吸取了流过管内的冷媒水的热量后，蒸发成低压的冷剂水蒸气。由于蒸发器内压力较低，故可以得到生产工艺过程或空调系统所需要的低温冷媒水，达到制冷的目的。例如蒸发器压力为872Pa时，冷剂水的蒸发温度为5℃，这时可以得到7℃的冷媒水。

　　蒸发出来的冷剂蒸汽经挡液板将其夹杂的液滴分离后进入吸收器，被由吸收器泵送来并均匀喷淋在吸收管簇外表的中间溶液所吸收，溶液重新变稀。中间溶液是由来自溶液热交换器放热降温后的浓溶液和吸收器液囊中的稀溶液混合得到的。为保证吸收过程的不断进行，需将吸收过程所放出的热量由传热管内的冷却水及时带走。中间溶液吸收了一定量的水蒸气后成为稀溶液，聚集在吸收器底部液囊中，再由发生器泵送到发生器，如此循环不已。

相关部件，暖通南社此前课件曾多次介绍，这里不再重复介绍。

溴化锂吸收式热泵原理与应用

一类热泵	二类热泵
制热量：60～1000万大卡；（一般情况下） 种类：蒸汽、燃气、热水； 性能系数：1.6~1.8； 适用：利用15~60℃的废热源，将20~50℃的应用水加热到50~90℃； 功能：工业工艺、采暖、利用余热废热制取热水。	制热量：60～1000万大卡；（一般情况下） 种类：热水等废热源； 性能系数：0.4~0.6； 适用：用的是60~100℃的废热，冷却水在10~40℃时，输出的热水或蒸汽的温度可在100~150℃； 功能：工业工艺、采暖、利用余热废热制取工艺用热水。

热源范围广：利用地下水、河水、湖水、海水、城市污水、工业废水等水源中的热量作为低温热源。

驱动热源：利用蒸汽、燃油或燃气等作为驱动热源，可用于采暖、制取温水。

出水温度高（最高可达95℃），供热效率大幅提升。是能够有效回收水源余热的节能型产品。

吸收式热泵在热电行业中的应用：

1、利用汽轮发电机组的循环冷却水作为低温热源水；

2、利用驱动汽轮发电机的蒸汽作为吸收式热泵驱动热源。

利用热电联供系统（电厂乏汽热回收）供热

以垃圾焚烧发电系统为例：垃圾焚烧炉产生的蒸汽经热电厂汽轮机发电后，排出的乏汽作为吸收式热泵的驱动热源。焚烧烟气处理过程中产生的废热水作为吸收式热泵的低温热源。有效回收垃圾焚烧废热及汽轮机发电余热，制取高温热水，用于区域供暖。

回收橡胶生产工艺中凝聚釜顶蒸汽的热量

合成橡胶生产工艺中凝聚釜塔顶产生大量的汽提气，其中水蒸汽占23%，需要将其冷凝经过油水分离后循环利用，凝聚釜塔底系统需要大量蒸汽加热。

此系统是利用凝聚釜顶部96.5℃废热蒸汽作为热源，提供凝聚釜塔底加热器所需要的106℃蒸汽热源，大幅度降低生产过程中对蒸汽的消耗量，减少二氧化碳排放，对石化顺丁橡胶项目节能降耗提高经济性具有非常重要的作用。

回收多晶硅生产工艺中余热水热量

多晶硅生产工艺中氢还原炉有100~120℃循环水，需要冷却到90℃供氢还原工艺使用。而在精馏工艺中需要大量低压蒸汽，同时在冷冻干燥、精馏塔冷凝回流、办公楼空调等场所都需要冷水。

应用吸收式二类热泵，利用循环余热水的热量，制取高温热水，闪发产生低压蒸汽，为精馏塔提供低压蒸汽，可以节省为提供蒸汽而消耗的天然气或煤等燃料。

应用热水型溴化锂机组，利用循环余热水的热量，制取低温冷水用于冷冻干燥、精馏塔冷凝回流，办公空调等，可以节省为提供冷水所消耗的电能或蒸汽等。

直燃式溴化锂空调机房设计

直燃型溴化锂吸收式制冷机(以下简称直燃机)适用于以下地区，本文讲解直燃型溴化锂吸收式制冷机机组机房设计的总体方案，以及具体措施：

• 用户所在地区具有丰富的燃油，燃气资源；

• 当地环保要求不允许采用燃煤锅炉，且用电紧张或电费昂贵；

• 燃油、燃气均可使用的场合，应认真研究、权衡使用燃气或燃油的得失。一般优先考虑使用城市煤气，若无城市煤气供应时，应考虑使用轻油。重油的含硫量较高，一般不宜采用。

直燃机机型的选择

直燃机从其利用的能源可分为燃油型、燃气型及油、气两用型；从功能上可分为三用型(具备制冷、采暖、卫生热水三种功能)、空调型(具备制冷、采暖功能)和单冷型(只具备制冷功能)。单冷型较前两种便宜，三用型与空调型价格接近。选用时应根据用户的供水参数要求；还应进行经济比较，以减少机房的一次投资。

负荷的确定

确定直燃机的冷(热)负荷，除在计算空调负荷的基础上，增加机组本身和水系统的冷(热)损失(一般为l0％～15％)外，尚应考虑冷(热)水和冷却水产生的污垢因素，对产冷(热)量进行修正。机组在制冷的同时制卫生热水，则制冷量相应降低，除非加大高压发生器，这一因素亦应考虑。不同的冷(热)负荷的建筑物，应选择相应的直燃机。

一般直燃机的额定供热量是其额定制冷量的80％左右。但也可根据用户的要求，选择供热量大于或等于制冷量的特殊机型。直燃机的供热量是指供暖热量与卫生用热水热量之和，或二者之一(二者均能单独达到额定供热量)。

台数的确定

一般选用2—4台直燃机，中小型工程选用2台，较大型选3台，大型选4台。机组之间考虑互为备用和轮换使用的可能性。从便于维修管理的角度考虑，尽量选用同机型、同规格的机组，从节能的角度考虑，必要时也可选用不同机型、不同负荷的机组搭配组合的方案。

工作压力的确定

直燃机的工作压力，直接影响其成本造价及系统运行的安全可靠性，应根据相应空调水系统、供暖水系统、卫生热水系统在机组设置标高处的工作压力，来分别确定直燃机蒸发器、冷凝器及热水器的工作压力。国产直燃机的蒸发器、冷凝器及热水器管束的工作压力为0.8MPa(普通型)，可满足一般建筑物的使用要求，设计选型时，应优先考虑，以降低设备成本。对于设在高层或超高层建筑物地下室或底层的直燃机组，其承压往往超过0,80MPa。如果认为采用空调水系统竖向不分区的方案安全可靠且经济合理时，可向厂方特殊订货选用工作压力为0.81—1.6MPa的加强型机组。否则，应采取水系统分区等减压措施，降低底部机组的承压，使成本较低的普通型机组得以应用。

燃料的确定

选用何种燃料，应根据当地燃料供应情况和经济技术比较结果确定。当有可靠的气源(城市煤气或天然气等)，应首先采用燃气；当只有油源(轻油或重油)，应首先考虑采用轻油(柴油)。轻油系统较重油系统简单，运行管理方便，不需要加热输油管。当然，如果有便宜的重油来源，也应加以考虑。如果用户预知燃气不能完全满足需要(每天的用气高峰致使气量不足或年内某一季节气量不足)时，可选择油、气双燃料两用型机组，以满足不同阶段供应不同燃料的特殊情况。双燃料机组由于它备有双重功能，价格较贵，用户应将初投资的增加与运转费的降低加以比较，进行合理选择。

应遵循的规范

GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范

06R201 直燃型溴化锂吸收式制冷（温）水机房设计与安装(国家建筑标准设计图集)

GB50041-2008 锅炉房设计规范

GB50016-2014 建筑设计防火规范

GB50028-2006 城镇燃气设计规范

机房设计要点

一、机房设备布置

机房的设备布置和管道连接,应符 合工艺流程，并应便于安装、操作与维修。

首先满足直燃机组本身的要求，应留出维护空间，机组周围基本空间不小于上方1.2m，左右各 1.2m，前后的一端1.5m，另一端留出洗管空间(相当于机体长度的70 %以上，以利于清洗机内换热管)。洗管空间亦可以利用门、窗，其次还应考虑泵房 、水处理设备间 、配电控制室、日用油箱油泵间等附属用房的尺寸。油箱间按防火规范作防火处理。1 —直燃机，2 —冷温水泵， 3 —冷却水泵 ， 4 —卫生热水泵，

5 —软化水箱 ， 6 —全自动离子交换器， 7 —定压装置 ；

8 —输油泵 ，9 —日用油箱，10 —集水器，11 —分水器；

图 直燃机房设备平面布置图

二、机房排水

机组冷冻水进出口接管处会产生凝结水，外部管路系统阀门会有泄漏，遇到紧急情况时，还必须从放水阀排出大量的水，一旦涨水，将引起电路故障和机组锈蚀 。因此，机房排水十分重要。由此，设备基础应高出机房地坪50～100mm ，机组四周地面设置100×100mm排水明沟，排水沟底设坡度使水能顺利排出机房；机房内所有泄水管、信号管均置于排水沟上可见处，不能埋入沟内。

三、机房通风

机房通风量应满足直燃机燃料燃烧所需 的空气量，避免机房出现负压而引起燃烧不良，另一方面应保证机房的正常通风换气次数(3～10次/h)，以防止形 成爆炸混合物和因机房潮湿而腐蚀机组。因此，直燃机机房应设置可靠的通风装置。设计时机房设置一台轴流风机，其送风量为上述两值之和 (即必需燃烧空气量与通风换气量之和)。单位燃料燃烧发热量所需空气量按0.36m³/kJ设计。

机房水系统设计

水系统包括制冷冷水系统、供暖热水系统、卫生热水系统和冷却水系统，见下图

。

直燃机房水系统图

1) 空调冷、热媒采用闭式机械循环系统，水路系统设计为双管制，冬、夏季切换使用，冷、热水循环泵采用同一组水泵。机房内设集水器和分水器，分3支路，分别供给3个使用区使用。集、分水器之间设压差旁通阀，以保证通过直燃机流量的稳定。

2) 水系统管径按经济流速确定，管径计算公式如下：

d= 10³(4L /πv3600)^1/2 ( mm)

=1818 (L/v)^1/2( mm)

式中 L —水流量 (m³/ h) ;

v —计算流速 ( m/ s) 。

3) 水泵扬程确定 。冷温水泵的扬程为设备阻力和管路 及各部件阻力之和，再乘以 1.1～1.2 的安全系数。冷却水泵的扬程为冷却水供、回水管道和部件(控制阀 、过滤器、冷凝器)的阻力、冷却塔积水盘水位到布水器之间的高差和布水器所需压头之和，再乘以 1.1～1.2 的安全系数。

4) 减少水系统阻力的措施。减少水系统阻力，降低水泵扬程，从而减少电耗，对空调用户有长远的影响。减少阻力，除按经济流速合理选择管径外，还应重点减少局部阻力，本设计考虑以下措施：

①用阻力很小的蝶阀代替截止阀；

②选用阻力较小的过滤器，过滤器前后设压力表，以便运行中观察堵塞状况，及时清洗(运行中经常遇到过滤器消耗 0.1～0.2MPa的压力，极力避免)；

③较大管径的管路三通连接处采用斜三通方式 ，以减少水流阻力；

④参考局部阻力值，选取阻力小的阀门、管件 、三通方式。

5) 机组冷温水 、冷却水和卫生热水的出、入口均设置 减振软接头，机组外管路的重力均由支架或吊架承受，以避免直燃机承受重力和震动。同时各水泵进出管口均设隔震软接头，水泵基座下采用减震垫，以减轻其运转噪声。

6) 由于直燃机的冷却水、冷温水、卫生热水必须采取过滤措施，本设计中机组冷温水、冷却水入口及各循环泵入口均设过滤器，规格为 8～10 目。

7) 直燃机卫生热水出口设置了安全阀(常规锅炉安全阀)，以便在其出口阀门关闭后而又忘记开泄水阀时，能将机组加热引起的压力消除。安全阀启动值为该管道工作压力的1.05～1.15 倍，但不小于工作压力+0.07MPa，最高不能超过0.8MPa。安全阀泄水口接至地面排水沟 。

8) 冷温媒水系统用水一律为软化水。系统的补水由空气定压装置中的压力控制器控制，以保证系统稳定的工作压力。冷却水系统及卫生热水系统采用电子水处理方法，即在直燃机入口管道上安装电子水处理装置，以达到除垢防垢、除锈防锈、防腐脱色等目的 。

机房水系统节能设计

由于直燃机房水泵的耗电量占到了全部中央空调系统耗电量的70%以上，减少水泵运行电耗是机房水系统节能 设计的重要环节。另一方面，直燃机能力是按照全年最大负荷确定的，而全年最热及最冷的天气只有几天，中央空调系统大多是在低负荷下运行。单机组运行的空调系统，为了提高机组运行可靠性及在低负荷运行时降低能耗，除直燃机采用了人工智能控制，机组负荷的调节通过检测水温的变化以控制燃烧器的火焰及燃料供应量来实现(出力可在10 %～100%之间无级调节)外 ，水系统中冷却水泵、冷温水泵的控制均采用了变频器，以达到节电运行的目的。另冷却塔风机启停调节也利用变频器控制 。

1) 冷温水泵配变频器，夏季冷负荷变化时，变频器可使循环流量在100%～ 50% (下限)间变化，泵电耗明显减少。流量减少为额定流量的70%时，电机功率为额定功率的40 % 。流量减少到 50 %时，电机功率减少到约15%。冬季供暖时，可将循环流量调至额定流量的50 %，此时，电机功率为额定功率的15% 。

2) 冷却水泵配变频器，夏季低负荷时，可使循环流量在额定流量的20%～100%间变化，此时，电机功率约在10%～100%间变化 。

由于变频器的启动 、停止过程是渐快 、渐慢式，故能消除电机启动对电网的冲击。并且使用变频器后电机经常处于低负荷运行，延长了电机及水泵、风机的使用寿命，并可避免电机因过载而引起的故障。另一方面设备运行噪 音及振动均减小，减轻了对工作人员的干扰，同时因系统流量的减小，故对管路承压及所受冲击力减小，由此延长了管道、阀门 、末端设备的使用寿命 。

机房燃油系统设计

1） 油路系统设计

采用单管系统，在燃烧器附近设自动排气阀，见下图。

室外贮油罐及燃油管路系统

2) 室外贮油罐的设置。为减少占地面积、贮油罐与建筑物的防火间距，且便于安装，贮油罐采用直埋卧式金属贮油罐。其容积控制在10m³ ，直接埋于机房附近，并将面向油罐一面4m范围内的建筑物外墙改造为防火墙。油罐设置检查孔 (人孔) 和操作井，并通向地面。其注油阀、油位探测器 、呼吸阀等设置在地面以上安全处。油罐通气管公称直径≥50mm 。

3) 室内日用油箱的设置 。在机房油箱间 (耐火等级不低于二级的单独房间) 内设钢板制作密闭式油箱一个，容积为1m³。油箱底高于直燃机燃烧器的油泵2m , 以保证燃烧器的供油泵有足够的灌注头，油箱上向室外接通气管，其上设阻火透气帽，油箱内设油位控制器，油位高、低位报警装置与供油设备连锁，油箱紧急排油管通至室外贮油罐中。

4) 供油泵的设置。室外贮油罐中的油通过供油泵送至室内日用油箱。日用油箱同设在油箱间内，供油泵扬程按供油管线总阻力及贮油罐和日用油箱之间的油位高差确定。供油泵的启停由日用油箱的油位传感器信号控制，低油位时开泵，高油位时停泵。

5) 油过滤器的设置。油过滤器的选型与位置，对直燃机的安全运行极为重要 。如渣物流入燃烧机，将导致燃烧恶化、爆燃、熄火，会很快使燃烧器油泵、电磁阀损坏。因此，在直燃机供油管路上设置二级过滤器：日用油箱出口处设60目中过滤器 , 燃烧器入口处设小于120目细过滤器 。供油泵入口设8～12 目过滤器，以滤除油中的杂质 ,减少油泵的磨损，延长油泵的寿命。

6) 管材及安装：油管采用无缝钢管焊接，施工前应彻底清除管内锈渣，安装后进行吹灰和0.8MPa试压，确保不漏 。管径按管内油速≤0.3m /s设计，采用顺坡敷设，坡≥0.003 。油管及附件的外表面涂刷防腐涂层,室外埋地油管外表面采用加强级的防腐保护层，管道进入建筑物处设置密封隔断。管道避免形成集气弯和集污弯，在管道局部最高处和管道系统的最高处设排气阀，最低处设排污阀。管道设静电接地装置。

机房排气系统设计

机房的排气系统系直燃机的排烟，机组的排烟量由设备制造厂提供，烟气由钢烟道通至室外高空排放。

1） 烟道及烟囱截面尺寸

直燃机的排气口尺寸直接定为烟道烟囱尺寸，保证水平方向长度超出8m 后，每超出1m截面积增大5%。

F（截面积m²）=Q/V（Q为机组排气量m³，V为烟道内烟气流速，一般取3-5m）

2) 烟囱高度

按经验公式确定：H = 0.6L +1.2N

式中H —烟囱高度，m ；

N —弯头个数，不宜超过 4 个 ;

L —水平烟道长度 (不宜超过25m)，m 。

3) 烟道及烟囱材料及保温。烟道采用4mm 普通钢板制作，外壁刷烟囱漆。室内钢烟道作保温处理，室外烟道部分在钢烟道沿墙安装完后再砌砖烟道。

4) 附件：烟道出口设置防雨、防风及避雷装置，设置 水封结构凝水排放管(管径DN25)，连续排除凝水，延缓烟道腐蚀和结垢；在立式烟囱底部设除尘门，水平烟道适当部位设检查门，检查门法兰处以石棉带密封；穿越墙壁的烟道应保温，并用保温材料填实缝隙；烟道重量由支架或吊架承受，绝不可由机组承受。

5) 烟囱口的位置：烟囱口的位置应考虑烟气中CO₂及热量对环境的影响。远离或高于冷却塔，高于周围1m内建筑物1m 以上，尽可能让机房人员便于观察。

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溴化锂吸收式机组机故障分析与维护（下期再见）

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