白保安，賀 誠(chéng)，魏自強(qiáng)

（陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司，陜西 榆林 719319）

陜西北元化工集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）公用系統(tǒng)為用戶提供的冷卻水有循環(huán)水、7℃水和-26℃冷凍鹽水。7℃冷凍水系統(tǒng)主要利用溴化鋰機(jī)組換熱降溫制取，通過(guò)冷凍水泵輸送給用戶，工藝流程見(jiàn)圖1。公司采用江蘇雙良空調(diào)設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的熱水二段溴化鋰吸收式機(jī)組，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于熱水溫度低，影響換熱效率。分析發(fā)現(xiàn)目前的工藝系統(tǒng)可以通過(guò)改造滿足機(jī)組所需熱水量，提高運(yùn)行效率，降低成本，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[1-3]。

圖1 熱水型溴化鋰機(jī)組制7℃水流程

1 熱水型溴化鋰機(jī)組應(yīng)用

熱水型溴化鋰機(jī)組是借助真空環(huán)境的一定壓力，通過(guò)溴化鋰濃溶液強(qiáng)大的吸水性，吸收機(jī)組內(nèi)水蒸氣的同時(shí)帶走熱量，達(dá)到降低水溫的目的。溴化鋰吸水后變?yōu)橄∪芤?，?jīng)過(guò)加熱揮發(fā)重新變?yōu)闈馊芤?，從而?shí)現(xiàn)循環(huán)制冷操作[4]。

1.1 溴化鋰溶液的性質(zhì)

（1）一般性質(zhì)

溴化鋰溶液是將固態(tài)溴化鋰溶于水所形成的溶液。

因?yàn)長(zhǎng)i元素與Br元素歸屬堿性金屬物質(zhì)與鹵族元素，因此該物質(zhì)的特性與氯化鈉較為類似。在空氣環(huán)境中不容易氧化，也不容易與其他物質(zhì)反應(yīng)，不具有揮發(fā)性，化學(xué)特性相對(duì)穩(wěn)定[5]。

讓溴化鋰溶液能夠滿足熱水型制冷機(jī)組工作運(yùn)行的要求，需要對(duì)其具體的指標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)施嚴(yán)格的把控，濃度控制在50%±1%，pH值控制在9.0～10.5，緩蝕劑Li2CrO3的濃度控制在0.2%以內(nèi)[6]，對(duì)該溶液中其他雜質(zhì)含量也要控制到合適的范圍內(nèi)，具體見(jiàn)表1。

表1 溴化鋰溶液雜質(zhì)含量控制范圍表

（2）溶解度

溴化鋰具有極強(qiáng)的溶解度，常溫時(shí)飽和溶液濃度能夠達(dá)到60%。當(dāng)達(dá)到一定濃度后，溫度降低時(shí)就會(huì)出現(xiàn)晶體析出；同理，溫度一定時(shí)，濃度升高也會(huì)有晶體析出。因此在溴化鋰機(jī)組制冷運(yùn)行或者停機(jī)時(shí)要避免造成結(jié)晶故障，影響正常的運(yùn)轉(zhuǎn)[7]。

（3）水蒸氣分壓

溴化鋰溶液的水蒸氣分壓不高，所以有極高的吸水性。對(duì)于水蒸氣來(lái)說(shuō)是一種極好的吸收劑，能夠吸收溫度低很多的水蒸氣。

（4）腐蝕性

溴化鋰溶液對(duì)于一些常見(jiàn)的金屬物質(zhì)有著較高的腐蝕性，特別是在有氧氣的環(huán)境中腐蝕性更強(qiáng)。因此，機(jī)組內(nèi)部真空無(wú)氧的環(huán)境是有效防止腐蝕的關(guān)鍵。

1.2 機(jī)組運(yùn)行原理

熱水型溴化鋰機(jī)組能夠有效運(yùn)用低溫位的熱值，還具有良好的熱能系數(shù)，被廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中冷卻水的生產(chǎn)，以滿足化工設(shè)備降溫對(duì)冷卻水的需求。

生產(chǎn)水補(bǔ)入公用7℃儲(chǔ)槽進(jìn)入7℃水泵，加壓輸送至蒸汽型（熱水型）制冷機(jī)組蒸發(fā)器，蒸發(fā)形成的制冷劑蒸汽運(yùn)送至吸收器，由來(lái)自發(fā)生器的工質(zhì)對(duì)其吸收，經(jīng)過(guò)溶液泵加壓后轉(zhuǎn)至發(fā)生器，循環(huán)工作進(jìn)行冷量的制取。本著提升機(jī)組工作效率的原則，配備了溶液熱交換器；同時(shí)為了提升蒸發(fā)器的導(dǎo)熱能力配有冷劑泵[9]。其本質(zhì)是借助工質(zhì)的濃度變動(dòng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)制冷工作，因此又叫做吸收式制冷。合格的7℃冷水送至用戶，換熱后的冷凍水流回至7℃儲(chǔ)槽循環(huán)使用。

2 機(jī)組關(guān)鍵操作程序及系統(tǒng)調(diào)試

2.1 關(guān)鍵操作程序

溴化鋰機(jī)組開(kāi)車操作過(guò)程。（1）開(kāi)機(jī)時(shí)需要先將機(jī)組控制箱斷路器合上，確保機(jī)組沒(méi)有故障，且檢查機(jī)組沒(méi)有故障燈亮后進(jìn)入機(jī)組監(jiān)視界面；（2）要保障冷水泵始終處于良好運(yùn)行狀態(tài)，再緩慢打開(kāi)機(jī)組進(jìn)出口的閥門，進(jìn)行冷水壓力和流量的調(diào)整，確定供給溴化鋰機(jī)組的冷卻水溫度與壓力。之后慢慢打開(kāi)冷卻水出口的閥門，開(kāi)度在3%～5%，保障通道順暢；（3）排除蒸汽系統(tǒng)內(nèi)部冷凝水，將機(jī)組蒸汽進(jìn)口閥門打開(kāi)至5%，盡可能排凈蒸汽管內(nèi)的冷凝水；（4）在監(jiān)控界面上點(diǎn)擊機(jī)組啟動(dòng)按鈕，機(jī)組開(kāi)始工作后，將冷卻水管的控制閥調(diào)整為自動(dòng)控制；（5）調(diào)控機(jī)組冷卻水進(jìn)口閥門，保證冷凝水溫度約40℃和監(jiān)控界面中蒸汽壓力值處于不斷增加的趨勢(shì)，同時(shí)冷水出口的溫度降低到7℃，時(shí)刻關(guān)注監(jiān)控界面多參數(shù)值的變化；（6）將蒸汽進(jìn)口的閥門狀態(tài)調(diào)整到最佳狀況，保證機(jī)組的蒸汽壓力維持在0.5 MPa以下，冷水溫度控制在6.8～7.2℃，調(diào)節(jié)機(jī)組閥門的狀態(tài)，使機(jī)組時(shí)刻保持在正常運(yùn)作狀況；（7）機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定后，實(shí)時(shí)監(jiān)控與巡查機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程，保證每2 h記載數(shù)據(jù)以及設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

溴化鋰機(jī)組停車操作過(guò)程。（1）打開(kāi)凝水的放凈閥門，將蒸汽的進(jìn)口閥門關(guān)閉，停止給凝水罐中的凝水輸送，通知氯化氫裝置停止輸送冷凝水；（2）管控冷卻水進(jìn)出口閥門，將冷凝溫度盡可能維持在48℃以下；（3）蒸汽壓力變?yōu)?以后，點(diǎn)擊系統(tǒng)停止按鈕，此時(shí)機(jī)組就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入稀釋的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；（4）運(yùn)行3～5 min后把機(jī)組內(nèi)的冷卻水進(jìn)出口閥門關(guān)閉，將VCM循環(huán)水供水壓力值調(diào)整到合理范圍；（5）一旦機(jī)組稀釋運(yùn)行停止以后，就要避免機(jī)組內(nèi)部冷水通過(guò)，保障至少30 min，待到機(jī)組全部冷卻，不再有慣性蒸汽制冷情況時(shí)可以將冷水閥門關(guān)上；（6）做好停機(jī)后的維護(hù)保養(yǎng)檢查，切斷機(jī)組控制箱電源。

2.2 系統(tǒng)調(diào)試

進(jìn)行熱水型溴化鋰機(jī)組運(yùn)行調(diào)試主要包括對(duì)氣密性的檢測(cè)、水洗、填充溴化鋰溶液及工況調(diào)試等。

（1）氣密性檢測(cè)主要是為了保障機(jī)組內(nèi)部良好的壓力狀況，維持熱循環(huán)從而支撐制冷工作。在熱水型溴化鋰機(jī)組制冷過(guò)程中主要涉及水蒸氣與一些不被吸收的氣體（如氫氣、氮?dú)獾龋鶕?jù)溴化鋰強(qiáng)烈的腐蝕特點(diǎn)，需要保證工作狀況下嚴(yán)密的無(wú)氧環(huán)境，形成有效的防止腐蝕的效果。一旦發(fā)生系統(tǒng)漏氣，會(huì)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生極為嚴(yán)重的不良影響，如機(jī)組內(nèi)水蒸氣吸收不充分造成供應(yīng)不足、液位不穩(wěn)定使機(jī)組內(nèi)吸空、蒸發(fā)器內(nèi)冷劑水不斷增加、溴化鋰濃度過(guò)高出現(xiàn)結(jié)晶等問(wèn)題，造成系統(tǒng)運(yùn)行不暢，影響生產(chǎn)運(yùn)行。

（2）及時(shí)進(jìn)行機(jī)組內(nèi)部水洗及溶液的補(bǔ)注。完成對(duì)機(jī)組氣密性的檢查后要進(jìn)行水洗操作，保證機(jī)組部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常，避免存在鐵銹或油污，保障冷劑與溶液循環(huán)管道的通暢。在水洗過(guò)程中要及時(shí)查看蒸發(fā)器內(nèi)部積水情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理，水洗完成后要打開(kāi)閥門進(jìn)行放氣放水操作，盡可能將水排空，然后立即啟動(dòng)真空泵，實(shí)現(xiàn)真空工作狀態(tài)。最后進(jìn)行溶液的補(bǔ)注，將符合標(biāo)準(zhǔn)的溶液注入管道內(nèi)，依照相關(guān)要求注入足量的溶液，滿足機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的需求。

（3）進(jìn)行工作狀況下的參數(shù)調(diào)試運(yùn)行。首先對(duì)冷卻水的溫度進(jìn)行調(diào)控，保證蒸汽壓力相對(duì)穩(wěn)定，在保證鍋爐以及制冷劑符合要求的狀況下及時(shí)進(jìn)行蒸汽調(diào)節(jié)，使冷卻水溫度在合理范圍內(nèi)；然后進(jìn)行冷卻水的質(zhì)量處置，通過(guò)排污、反應(yīng)等措施保證冷卻水的質(zhì)量；后要進(jìn)行相關(guān)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)施的檢測(cè)，保證設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常、管道無(wú)堵塞等；最后開(kāi)始具體的運(yùn)行調(diào)試工作，包括檢漏、水洗以及灌注操作，維持溶液濃度與體積的穩(wěn)定。借助濃縮或者稀釋的方式達(dá)到對(duì)溴化鋰溶液濃度的調(diào)節(jié)，維持溶液濃度在合理范圍內(nèi)，避免出現(xiàn)析晶或者循環(huán)量不足的問(wèn)題。

3 提高溴化鋰機(jī)組制冷能力和機(jī)組內(nèi)部換熱效果

3.1 日常保養(yǎng)與檢修

溴化鋰機(jī)組額定制冷功率為3 490 kW，但實(shí)際達(dá)不到額定值，主要與制冷劑的循環(huán)量、運(yùn)行參數(shù)控制、外界負(fù)荷以及日常維護(hù)保養(yǎng)有關(guān)。機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中要進(jìn)行日常維護(hù)，日常維護(hù)包括對(duì)機(jī)組進(jìn)行抽真空、凝水液封的清理、清洗換熱列管和過(guò)濾機(jī)組溶液。抽真空可以確保機(jī)組內(nèi)部真空度良好，提高溴化鋰機(jī)組制冷效果，保護(hù)機(jī)組內(nèi)部結(jié)構(gòu)，防止腐蝕對(duì)機(jī)組造成重大損害。凝水液封的清理可以使凝水排水暢通，提高高壓發(fā)生器的換熱效率[10]。定期清洗機(jī)組的換熱列管，可以保證水流暢通，并且提升列管間的換熱效果，防止垢下腐蝕，延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。對(duì)機(jī)組溶液進(jìn)行過(guò)濾，提高溶液的制冷效能。

（1）停機(jī)保養(yǎng)

對(duì)于2周內(nèi)短期內(nèi)的停機(jī)操作需要進(jìn)行一定的保養(yǎng)。首先要將機(jī)組內(nèi)部的溴化鋰溶液進(jìn)行稀釋，并且維持運(yùn)行的真空狀態(tài)，每天2次真空檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行真空閥片的檢查與更換。對(duì)于超過(guò)2周的長(zhǎng)期停機(jī)，就需要將通往蒸發(fā)器的冷劑水調(diào)整至其他吸收器內(nèi)，并進(jìn)行容器內(nèi)溶液的稀釋，避免出現(xiàn)析晶，通常包括真空與充氮保養(yǎng)兩種形式。

（2）保養(yǎng)與檢修

在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)溴化鋰機(jī)組真空不良、冷劑水污染等問(wèn)題，嚴(yán)重影響機(jī)組正常的工作狀態(tài)，因此要進(jìn)行及時(shí)的不同部位的保養(yǎng)與檢修。例如對(duì)于傳熱管道，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的工作后，可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槟嗌车任镔|(zhì)造成的堵塞現(xiàn)象，因此要及時(shí)進(jìn)行清潔，提高熱傳導(dǎo)效率。需借助一定的工具或者藥物進(jìn)行具體的清洗工作。針對(duì)沒(méi)有污垢存在的管道，只需通過(guò)氣槍以及尼龍刷將管道內(nèi)泥沙吹洗以及刷洗的方式進(jìn)行清潔；針對(duì)存在結(jié)存污垢的管道，就需要借助化學(xué)試劑酸洗，進(jìn)行污垢的去除。對(duì)于真空泵可能存在的真空不足等問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行密封件的更換以及添油等操作，保證真空泵良好運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)還要注意日常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中一些零部件的更換，尤其是對(duì)于真空環(huán)境下的密封部件，包括密封膠圈、真空隔膜閥片等，根據(jù)更換周期進(jìn)行更換。

3.2 熱源提供

目前，熱水型溴化鋰機(jī)組使用的熱水來(lái)自合成裝置VCM熱水塔所供熱水，并經(jīng)過(guò)蒸汽再加熱。機(jī)組產(chǎn)生的蒸汽冷凝水A線送至電廠，B線送至氯化氫裝置，經(jīng)過(guò)除氧裝置，送至VCM合成裝置進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)自身循環(huán)利用。因此在日常崗位工作及時(shí)調(diào)整溴化鋰機(jī)組制冷效果，可降低蒸汽消耗，達(dá)到節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

（1）凝水直接用于熱水型溴化鋰機(jī)組

把蒸汽溴冷產(chǎn)生的凝水用作熱水溴冷熱源，然后再送至電廠。凝水溫度為97℃，凝水流量為15 m3/h，熱水罐的溫度為79℃，合成熱水供水溫度為92℃，回水溫度為79℃，B線凝水泵流量為30 m3/h，A線冷凝水泵流量為25 m3/h。

（2）增加換熱器

增加1臺(tái)小型熱水換熱器，加在熱水換熱器與熱水加熱器之間，改造后如果經(jīng)過(guò)熱水換熱器和小型熱水換熱器后的熱水溫度不滿足溴化鋰機(jī)組需求，還可以再開(kāi)蒸汽通過(guò)熱水加熱器給熱水升溫。

（3）VCM熱水直接用于機(jī)組換熱

目前1臺(tái)熱水循環(huán)泵不能滿足4臺(tái)熱水機(jī)組所需熱源量，可以利用VCM熱水塔所供的熱水直接給1臺(tái)溴化鋰機(jī)組加熱，溫度由VCM熱水塔供給崗位控制，可以保證剩余3臺(tái)熱水溴化鋰熱源充足，制冷效果明顯提升，降低了熱水加熱器的蒸汽消耗。

（4）增加流量提升流速

在一定的溫度下提高熱水的流量和流速，是提高換熱效率的有效手段。提高循環(huán)冷卻水的流速，讓加熱后產(chǎn)生的冷劑蒸汽更快冷凝，更有效地進(jìn)行換熱。通過(guò)啟用增壓循環(huán)泵的方式，可提升流速，增加進(jìn)溴化鋰機(jī)組冷卻水量。

3.3 熱水泵節(jié)能改造

熱水泵主要是為熱水的流動(dòng)提供動(dòng)力，保證機(jī)組換熱。選用的熱水泵功率315 kW，流量1 800 m3/h，揚(yáng)程40 m。每臺(tái)溴化鋰機(jī)組的熱水額定用量為441 200 kg/h，換算得441.2 m3/h。

目前熱水泵按照效率計(jì)算，并不能充分滿足為4臺(tái)熱水溴冷提供熱水。所以選擇改造為變頻泵，根據(jù)7℃水溫度來(lái)調(diào)整出口流量，降低熱水泵電耗?；蛘呃肰CM熱水塔所供的熱水直接給1臺(tái)溴化鋰機(jī)組加熱，降低熱水泵的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能降耗以及強(qiáng)化化工余熱循環(huán)利用是有效降低企業(yè)運(yùn)行成本、提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵，更是企業(yè)進(jìn)行自身經(jīng)濟(jì)效益提升，落實(shí)國(guó)家長(zhǎng)久可持續(xù)發(fā)展理念的核心。熱水型溴化鋰機(jī)組制冷能夠廣泛應(yīng)用，主要是由于其具備穩(wěn)定運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能夠?qū)崮苡行Ю?，?duì)外界環(huán)境的適應(yīng)能力較強(qiáng)，不需要較高的環(huán)境要求，但是在運(yùn)行過(guò)程中存在一些能量消耗與產(chǎn)出不相匹配的問(wèn)題。不僅要在機(jī)組充分發(fā)揮額定制冷效率上解決制約因素，更要從驅(qū)動(dòng)能源上尋找節(jié)約要點(diǎn)，確保溴化鋰機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。