化工反应热与溴化锂吸收制冷的联产应用

化工反应热与溴化锂吸收制冷的联产应用

刘文刃

浙江鸿盛化工有限公司 312369

摘要：简述了溴化锂吸收式制冷机的发展趋势、结构特征，并对其在溴化锂吸收式制冷机中的应用和效果进行了详细的论述。并对比了不同高效方式对机组的贡献。

    关键词：溴化锂；吸收式制冷机；高效；蒸汽消耗率

在当前能源短缺的情况下，余热的利用越来越受到人们的关注，以热能为动力，以溴化锂为吸收剂，以水为制冷剂的吸收型制冷机，不但可以利用废热等低级热能进行制冷剂，还具有能耗小、无毒、无味、不会发生爆炸、冷量调整范围广、不会对大气中的臭氧层造成损害等优点，因而得到了越来越多的使用。由于吸收制冷系统 COP较低，且具有广阔的应用前景，因此，吸收制冷技术的高效率发展成为世界各国关注的焦点。

1.溴冷机结构组成

溴冷机主要包括吸收器、发生器、蒸发器、冷凝器、溶液热交换器等多个部件，它们的传热过程虽有差别，但本质上都是热交换器，其主要差别是其传热过程和原理的不同。为了改善溴冷机的性能，降低其体积和质量，应从换热器的角度出发，针对不同的换热工艺，采用高效的方法。

2.高效化措施在溴冷机中的应用

2.1强化传热技术

加强换热技术是二十世纪六十年代兴起的一项新技术，它可以有效地提高换热器的传热性能。随着生产和科技的发展，加强换热技术（包括表面特殊处理、粗糙表面处理、扩展表面、扰动流体法、涡流发生器、螺旋管、外加剂、静电场方法）等），近年来，关于强化换热的论文和专利技术不断涌现，强化传热的理论与技术也日趋完善和成熟，大量的研究成果被商业化，取得了巨大的经济和社会效益。所以，我们可以根据加强换热器的基本理论和方法，采用目前已有较为成熟的各种强化换热方法或产品，对溴冷机的各个部件进行优化，使之达到最佳的换热效果，从而提高溴冷机的效率。

2.1.1板式换热器的应用

循环热回收是改善系统 COP的重要因素，改善溶液热交换器的热特性也很重要。该装置的换热器从传统的管壳型改为板型。板式换热器是一种热、冷两种介质在不同的通道内流动，并由邻近的板片进行传热。在换热板上，由于其表面的“人”形波纹，使介质流动形成紊流，从而提高了换热效率，同时，紊流还具有自洁、防垢作用，不容易发生沉积、结垢。在同样的流量下，板式换热器的热交换效率比管壳式换热器高2~4倍，但其容积只有管壳式换热器的四分之一~四分之一。通过这种方法，不仅可以增加循环中的热量回收，而且可以降低整个系统的溶液循环量和重量，从而大大降低了单位容积。

2.1.2高效传热管的应用

换热器的效率取决于换热器的传热效率。在溴冷式蒸发器中，蒸发器的蒸发机制是吸热沸腾，而 Turbo CAB型高效传热管是在蒸发器内实现的。该产品的特征是：在铜光管外壁上滚压出一种较低的翅片，该翅片可以增加换热器的传热面积，而凸缘上的水膜的表面张力可以增加换热器的亲水性能，从而大大地改善了管体表面的汽化性能；而在内壁上加工出微螺旋肋条，其高度与流体粘滞底层的厚度相等，从而干扰底层的流动，从而最大限度地降低对非热阻主要成份的紊流核心区域的干扰，并降低流阻。此外，由于其内部和外部的特殊构造，使得流体易于产生涡流、对流，从而强化了扰动，强化了换热。

2.2循环的优化设计

尽管采用不同的强化换热技术和产品可以改善设备的性能，但循环流程的优化也会对溴冷型设备的性能产生很大的影响。比如，在传统的蒸发式溴冷机中，冷凝水和高温换热器是串联结构，从低温热交换器排出的稀溶液，经过冷凝水加热，再进入高温回热器，再进入低温回热器。在最近几年的新设计中，冷凝水和高温热交换器是并行结构，从低温热交换器中流出的稀有金属溶液，经过高温和冷热交换，最终被送入高温发生器。理论分析和实验结果均显示，新工艺的改进使冷凝水回收能力得到了显著的改善热。

2.3双段蒸发吸收

把吸收器、蒸发器分为两个部分，一部分是低压吸收器/蒸发器，另一部分是高压吸收器/蒸发器，使得它们在不同的压力下工作，而浓、淡两种液体的浓度差异可以增加一倍。由于冷却水循环量与溶液浓度之差有关，因此，在相同条件下，采用双段吸收、蒸发法，可以将循环次数降低至原来的一半，达到高效、小型的目的。同时，该装置的结晶余量得到了极大的改善，使整个装置的工作更加平稳善热。

2.4冷剂凝水热换器

在现有的水蒸式双效溴冷机中，从高温发生器产生的冷气经过对其进行加热后，再将其送入冷凝器。因为这些冷剂从低温发生器中流出时，其内部的温度还在90摄氏度，所以进入冷凝器后，必须通过冷却水进行冷却，这样既会造成大量的热量浪费，又会使冷凝器的热负荷增大。因此，在机组循环中加入冷却剂的凝水热交换器，将吸收塔的稀释液与低温发生器的冷却水进行换热，然后再送入低温发生器善热。

2.5冷媒冷却器

在溴冷机循环流程中，冷剂凝结水经过节流，在汽化器内汽化，得到冷水。然而，从冷凝器排出的冷却液的凝结温度约为40℃，而汽化器的冷却温度为5~10℃，因此，从凝汽器流入蒸发器的冷剂必须充分利用汽化器的部分冷量，将汽化后的汽化温度降低至饱和，从而汽化。若将冷剂冷却器加入到冷凝器与蒸发器之间，通过冷却后进入蒸发器，可以降低蒸发器的冷量损耗，提高蒸发器的蒸发效率善热。

2.6排烟热交换器

直燃烧式溴冷机的高温发电机，其效率一般为92%，而在高温下，其热量大约为8%。通过在机组循环内加装排烟式换热器，可以有效地利用该排烟热进行预热，然后经风机送入燃烧室，从而改善机组的 COP。目前，大部分的排烟热交换器都是以热管传热为主善热。

3.高效化措施的对比

不同的高效措施对机组的最佳运行有不同的影响。由于采用了许多高效的措施，最近研制出的 F系列双效蒸气溴冷机（简称 RFW）的蒸发量可以降低到3.50 kg/((h. USRt）。通过对试验结果的分析，发现采用不同的高效措施对提高机组的蒸气消耗量有很大的影响，提高热循环效率对提高机组的性能有很大的作用，可以将蒸气消耗率从4.08公斤/((h. USRt）降低到3.81公斤/((h. USRt)；其次，优化了循环工艺，采用了两个阶段的蒸发/吸附技术。而冷剂型的冷凝水换热器和冷媒制冷机的使用对总体的贡献不大。通过对机组制造费用和节能效果的综合分析，得出了与其节能效益相比，冷剂型冷凝水换热器和冷媒冷却器前期投资偏高。采用了高效的换热器和换热器，提高了吸收和蒸发的换热器的换热面积和换热系数，从而提高了整体的性能善热。

结束语：

综上所述，在溴冷机的设计中，运用多种有效措施，不但可以使机组的结构性能得到显著改善，节能效果显著，同时也能使机组的体积和尺寸减小，从而减少生产成本。日本是世界上吸收制冷技术最发达的国家，它是世界上最先进的技术，是世界上最有竞争力的企业。但值得庆幸的是，目前国内的几家大型溴冷机生产商，通过消化、吸收国内外先进技术，将各种高效的技术和产品运用于生产中，获得了良好的经济效益和社会效益善热。

参考文献：
[1] 厉绍华. 极具推广价值的溴化锂吸收式制冷技术[J]. 能源技术, 1998（2）:124.

[2] 张晓晖, 陈效孺. 溴化锂吸收式制冷机在热电联产机组应用的节能分析[J]. 热力发电, 2006, 35(1):7.

[3] 张家驹, 宋春明. 发电厂推广溴化锂吸收制冷空调热,电,冷联产联供[J]. 中国能源, 2000(3):5.