小型溴化锂吸收式制冷机结晶故障分析及处理

小型溴化锂吸收式制冷机结晶 故障分析及处理

宫世吉

（潍坊理工学院 山东青州 262500）

摘要：课题以山东禄禧新能源公司的小型单效溴化锂吸收式制冷机组为研究对象，依据溴化锂吸收式制冷机的工作原理和特点，结合自身工作经验，总结了小型溴冷机在调试、设备安装、系统运行、日常维护保养中出现的机组溶液结晶典型性常见故障进行诊断分析，并针对故障采取相应解决措施。

关键词： 溴化锂 吸收式制冷 结晶 故障分析

溴化锂吸收式制冷机以其运行时振动小，噪音小，污染小，效率高，可以采用各种工业余热、废热，在钢铁、轻工、纺织、化工等企业中应用前景广泛，也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源，在能源的综合利用和梯级利用方面有着显著的优势。溴冷机发展至今, 技术日臻完善, 机组向节约能耗、降低温室效应、小型化、轻量化、美观化、智能化方向发展以及与太阳能、燃气等清洁能源的综合利用。

当前国内对于大型的蒸汽型、直燃型的单双效溴化锂吸收式制冷机的故障分析比较多，而对于小型的溴化锂吸收式制冷机的故障分析研究较少，课题针对山东禄禧新能源公司小型溴化锂吸收式制冷机在运行过程中常见结晶故障进行分析，对溴化锂制冷机的改进和效率的提高有重要的意义。

1. 溴化锂吸收式制冷机的工作原理

溴化锂吸收式制冷机究其本质主要是通过真空状态下水相态的改变以及溴化锂溶液本身浓度的改变达到循环制冷的目的，其工作原理如图1所示。

图1 单效溴化锂吸收式制冷机原理图

溴化锂稀溶液在发生器内被加热，在此过程中冷剂蒸汽被分离并在冷凝器中凝结成为液体，最后经过节流器后进入到蒸发器蒸发实现制冷，冷剂蒸汽则被吸收器内的来自于发生器的浓溶液吸收并经溶液泵送回至发生器循环上述过程。由此，溴化锂吸收式制冷机的工作过程可以分为以下四个部分：发生过程、冷凝过程、蒸发过程和吸收过程，对应于这样四个过程的主要部件则包括发生器、冷凝器、吸收器、溶液热交换器以及抽气装置和节流装置等。

二、机组溶液结晶故障分析与对策

  溶液结晶是溴化锂吸收式制冷机组常见故障，通常溴化锂制冷机组大都装有冷剂水的旁通装置和结晶时的自动熔晶装置。此外，为避免停机后的结晶，还设有停机时的溶液自动稀释装置。

  然而，由于各种因素的变化，如加热源压力太高、冷却水温度过低及机组内存在不凝性气体等，机组还会发生结晶。机组发生结晶后，融晶是相当麻烦的事情从溴化锂溶液的结晶曲线可以知道，结晶取决于溶液的质量分数和温度。在一定的质量分数下，温度低于某个数值或者温度一定、溶液的质量分数高于某个数值时，就会发生结晶现象。一旦出现结晶，就要进行融晶处理融晶时，机组冷剂水减少，且需要很长的一段时间。此时机组性能将大幅降低。因此，机组在运行过程中应尽量避免结晶情况的发生。

1、机组启动时的结晶

  制冷机启动时，由于存在冷却水温度过低，机内有非凝性气体或热源阀门开度过大等原因,大都是在热交器浓溶液侧产生结晶,也有可能在发生器中产生结晶。融晶对策：如果是低温热交换器内的溶液结晶,其融晶方法与机组运行期间的结晶处理方法相同；发生器结晶时，融晶方法如下：①微微打开热源阀门，向机组微量供热。通过传热管加热结晶的溶液，使结晶融解。

②为加速融晶，可在外部用蒸汽全面加热发生器壳体。③待结晶融解后，启动溶液泵。待机组内溶液混合均匀后，即可正式启动机组；如果低温溶液热交换器和发生器同时结晶，则按照上述方法，先处理发生器结晶，再处理热溶液热交换器的结晶。

针对上述可能导致结晶的原因可以采取以下措施：检查机组真空情况，确保抽气装置完好，用真空表测试真空泵抽气能力，机组抽真空、调整冷却水参数。

2、运行期间的结晶

  项目投运后，机组在运行过程中，了解机组性能掌握结晶的征兆是十分重要的。运维人员如果能够在结晶初期就采取相应的措施(如降低机组负荷等)一般可避免结晶。根据运行期间出现的结晶故障分析原因大致如下：热源温度过高、冷却水量不足或进口水温过低、冷却水传热管结垢、机组内有空气、冷剂泵和溶液泵不正常、稀溶液循环量太少、喷淋管喷嘴严重堵塞、冷媒水温度过低、高负荷运转中突然停电、安全保护装置发生故障以及制冷机长时间高负荷运转等因素。

针对上述原因，可以采取以下措施：调整热源参数、调整冷却水流量和进口温度等参数、清除污垢、抽气并检查原因、检查冷剂泵和溶液泵、调整稀溶液循环量、清洗喷淋管喷嘴、调整冷媒水温度、切断热源，检查电路和安全保护装置并加以调整等。

机组运行期间，最容易结晶的部位是溶液热交换器的浓溶液侧和浓溶液的出口处。因为这里是溶液质量分数的最高处及浓溶液温度的最低处，当浓溶液温度低于该质量分数下的结晶温度时,结晶逐渐产生。机组在全负荷运行时融晶管不发烫，说明机组运行正常。一旦出现结晶，由于浓溶液出口被堵塞，发生器的液位则会越来越高。当液位到融晶管位置时，溶液就会绕过低温热交换器，直接从融晶管回到吸收器。因此融晶管烫是溶液结晶的显着特征。这时,低压发生器液位高、吸收器液位较低，机组性能下降。

  然而融晶管发烫不一定全是由于机组结晶引起的。有时候溶液泵频率设置过大引起发生器液位过高，浓溶液溢至融晶管也会引起融晶管发烫。对运行中的机组应正确分析原因以确定故障。一般而言，若是结晶引起融晶管发烫，浓溶液在热交换器中滞流甚至停流，则导致热交换器出口处稀液溶液温度降低，以及热交换器表面降低(通常浓溶液在壳层流动)。若是溶液循环不当而引起融晶管发烫，则无此现象。

  当结晶情况比较轻微时，机组本身能自动融晶。温度高的浓溶液经融晶管直接进入吸收器，使稀溶液温度升高。当溶液经过热交换器时，对壳体侧结晶的浓溶液进行加热可将结晶融解。浓溶液又可经板式热交换器到吸收器喷淋，发生器液位下降,机组恢复正常运行，这种方法称为融晶管融晶。

3、停机期间的结晶

  有客户反馈，在机组停机期间发生了溶液结晶。这是在实际项目中，维护管理人员往往没有经过必要的岗前培训就投入到工作中，对溴冷机组的性能和特点不熟悉导致的。溴化锂溶液在停机时稀释不足或环境温度过低等原因，使得溴化锂溶液的质量分数冷却到溶解度平衡图中的下方而发生结晶。一旦发生结晶，溶液泵就无法正常运行，则可按如下步骤进行融晶：用蒸汽或碘钨灯对溶液泵壳和进出口管进行加热，直至溶液泵能够运转。屏蔽泵是否运行不能直接进行观察，通过机组视镜观察吸收器喷淋的情况,以及检查发生器有无液位。也可通过听泵出口管内有无溶液流动的声音来判断结晶是否已融解。

为避免停机期间结晶情况的发生，停机时增加稀释时间，使溶液温度达60℃以下，各部分溶液充分均匀混合，切断热源，确保冷剂水泵、冷却水泵和冷媒水泵正常运转，稀释时必须施有外界负荷，无负荷时必须打开冷剂水旁通阀，将溶液稀释，使之在温度较低的环境条件下无法产生结晶。

三、结 语

本文主要是对小型溴化锂吸收式制冷机常见的溶液结晶故障以及处理方法进行了说明和分析，对设备运行调试和项目运行管理有很好的帮助和指导意义。

参考文献：

[1] 戴永庆.溴化锂吸收式制冷空调技术实用手册[M].北京：机械工业出版社,2016.

[2] 王亚林.王君华.王晓梅 溴化锂吸收式制冷机常见故障的分析和处理[J].企业技术开发,2012,(26).

[3] 周金鑫.张福合.王学峰 溴化锂吸收式制冷机组结晶故障分析及排除[J].制冷与空调,2002,(3).