溴化鋰機組長周期運行的管控措施

胡 萍，鄧建民

（寧夏英力特化工股份有限公司，寧夏 石嘴山 753202）

寧夏英力特化工股份有限公司是一家電石法聚氯乙烯生產企業，在氯乙烯合成工序，大量化學反應熱量以熱水循環方式移出，需要對熱水進行冷卻降溫處理。乙炔冷卻、單體精餾處理過程又需要大量的冷量。通常這些冷量由電能轉化，因此，選用溴化鋰機組將熱量轉化為冷量，減少用電制冷對于企業的節能降耗具有重要意義。該公司建設12萬t/a PVC項目時，配套選用一臺制冷量為1160 kW·h的溴化鋰機組，產生的冷量用于乙炔預冷。

該溴化鋰機組自2009年開車以來，調試、開車、溶液調整等工作由廠家技術人員指導下進行。運行至2011年時，曾發生由于操作運行不當導致冷劑管凍裂、溴化鋰溶液被脫鹽水稀釋、溴化鋰機組進入大量空氣后導致機組內溶液結晶的事故。事故發生后，通常由原廠家對設備的故障進行處理和檢修調試，由于每次廠家進入需要一定時間，并且維護費用較高。因此，對機組的檢查維修工作成為制約生產長周期正常運行的瓶頸，通過摸索，設備管理人員逐漸掌握機組長周期運行的一些經驗，在機組管理取得了較好的效果。現將機組管理中的一點經驗總結如下。

1 設備工作原理及流程介紹

溴化鋰吸收式制冷機主要由再生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、循環泵等幾部分組成。吸收式溴化鋰制冷機組是使用溴化鋰水溶液作為吸收劑的冷水發生裝置，由于溴化鋰水溶液本身沸點很高，極難揮發，所以可認為溴化鋰飽和溶液液面上的蒸汽為純水蒸汽。在一定溫度下，溴化鋰溶液液面上的水蒸氣飽和分壓力小于純水的飽和分壓力，而且濃度越高，液面上的水蒸氣飽和分壓力越小。這是溴化鋰溶液具有很強吸濕性的原因，而且在溶液濃度越高，或者溫度越低的情況下，其吸濕性變得越強。這也就是通常采用溴化鋰溶液作為吸收劑的原因。

在制冷工作時，在蒸發器內冷劑（純水）通過加壓泵向蒸發器的傳熱管噴淋，冷劑吸收傳熱管流動的熱量后蒸發，被吸收器內溴化鋰濃溶液吸收，溶液濃度變稀，傳熱管中的冷媒熱量移出溫度下降，吸收器內的稀溶液通過溶液泵導入到發生器，由熱水加熱使溶液濃縮，濃溶液返回吸收器吸收冷劑水蒸發蒸汽，蒸發分離出的冷劑蒸汽被循環冷卻水冷凝，凝結成冷劑水返回蒸發器。傳熱管中的冷媒熱量移出溫度下降形成7℃冷卻水。如此反復，形成熱水熱量與7℃冷卻水冷量轉換的制冷系統。循環流程見圖1。

2 機組真空的檢測與管理措施

圖1 溴化鋰機組水循環流程

吸收式制冷機是高度真空容器，特別是蒸發器、吸收器必須維持1/100大氣壓以下的高真空，而且該壓力必須全部由水蒸氣壓力來維持，機內一旦混入空氣或其他不凝性氣體，則制冷能力下降，吸收式制冷機運轉狀況的好壞，可以說取決于機器的真空度，抽出機內的不凝性氣體是運轉及保養的重要環節。同時，溴化鋰水溶液如果有O2進入，將產生腐蝕性的物質，因此空氣的漏入對機器的壽命有影響。溴化鋰機組制冷量的大小、機組使用壽命的長短、溴化鋰溶液質量的變化、主機內部金屬材料的腐蝕快慢等無不與機組的真空度有密切關系。并且溴化鋰溶液對金屬材料具有腐蝕作用，O2是促進腐蝕發生的主要因素，因此在溴化鋰吸收式機組中，隔絕O2是最根本的防腐措施。

溴化鋰機組是利用溴化鋰溶液在7 kPa的壓力下在發生器內與熱水間接換熱時產生冷劑蒸汽來實現冷凍低溫水（7～13℃）來滿足生產需要的，因此機組的真空管理是溴化鋰機組運行的關鍵，在機組真空管理上規定了真空泵抽真空的范圍為8～15 mmHg，要求每班對蒸發器、發生器、吸收器抽真空一次來確保機組的正常運行，且真空每班波動范圍不大于15 mmHg。真空是溴化鋰機組平穩運行關鍵性指標之一，不管溴化鋰機組停機或運行都要進行實時監控。

3 冷卻水低溫時的運行管理措施

溴化鋰吸收式機組的冷卻水進口管理，名義工況為32℃。但實際使用中，機組運行不是在名義工況，特別是在夏初和深秋，冷卻水溫度低于設計值，同時，白天和夜晚又有很大差別。如果冷卻塔風機停止，由于機組冷卻負荷大，冷卻水溫度會不斷提高。若啟動冷卻塔風機，由于外界氣溫低，水易蒸發，冷卻水溫度又會逐步下降，用于工藝流程或特種空調常年使用的機組，運轉時間更長，冷卻水的變化幅度更大，這就提出了冷卻水低溫時如何管理吸收式機組的問題。

當冷卻水進口溫度降低時，吸收器稀溶液溫度就降低。從溴化鋰溶液特性曲線可知，稀溶液的濃度也降低。同時，由于通過冷凝器的冷卻水溫度降低，冷凝溫度就降低，冷凝壓力降低，因而濃溶液與稀溶液的濃度差增大，機組制冷量增大，同時，機組能量消耗率降低，熱效率提高。

如上所述，在冷卻水進口溫度低的情況下，機組性能提高、COP值（制冷性能系數）提高、節約能源，因而應提倡機組在低溫度冷卻水溫度下運轉。但冷卻水溫度不易過低，機組在過低冷卻水溫度運轉時，應注意排除下列可能出現的故障。

3.1 結晶

冷卻水進口溫度降低時，吸收器稀溶液的溫度降低，冷凝壓力降低，濃溶液濃度增加。濃溶液濃度上升及稀溶液溫度降低，均可導致濃溶液在溶液熱交換器中產生結晶。此時，應對運轉中產生結晶的現象密切注意，并采取相應的措施。如通過冷卻水量的調節，保證進入機組的冷卻水進口溫度在一定數值上。公司現用機組在自動控制上對機組的冷卻進行低溫限度控制，當冷卻水溫度低于28℃時，機組將進入減載運行。

3.2 冷劑水不足

冷卻水溫度低時，由于稀溶液的濃度大幅度減小，大部分冷劑水都要補充至溶液中，造成機組中冷劑水量不足，甚至冷劑泵過載而被迫停機。因此，作為適應機組在冷卻水低溫工況下運轉的措施之一，加大機組內的冷劑水貯量，冷劑水量不足時可以向機組內補充脫鹽水來增加冷劑水量。

3.3 冷劑水污染

冷卻水進口溫度低時，稀溶液的濃度大幅度降低，同時，冷凝壓力降低。造成發生器發生劇烈，溴化鋰液滴易隨同冷劑蒸汽進入冷凝器，造成冷劑水污染，運轉時應充分注意。

冷卻水進口溫度減低時，不同的機組性能的變化速度不盡相同，機組性能提高有一定的限度，當超過這一限度時，機組性能就不再提高，在此情況下，降低冷卻水溫度運轉也無多大作用。因此，機組運行時，應盡可能維持冷卻水進口溫度在28～32℃這一范圍內。

4 部分負荷的運行管理

溴化鋰吸收式機組能量調節特性有其上下限。熱水型溴化鋰吸收式機組能量調節范圍一般為10%～100%。如果機組的能量在調節范圍之內，則運行正常。但運行中應注意的是蒸發器中冷劑水量的不足，避免冷劑泵吸空，以及因溶液濃度低，使吸收器中溶液量增多，影響吸收器的抽氣能力等。當低于能量調節范圍下限時，通過控制冷凝溫度、供液量來控制蒸發溫度的方法來調整機組的制冷能力。如果生產工況允許的情況下，熱水型機組可做間歇運行也是比較可靠的。停機時，機組進行稀釋循環，然后冷劑泵及溶液泵停止，機組停止運行。隨著冷水溫度的上升，可根據溫度變化及時進行開機操作。

5 溴化鋰溶液的管理

5.1 溴化鋰溶液pH值的控制

在溴化鋰機組運行過程中需加強對溶液pH值的控制，防止溶液運行過程中對機組的腐蝕后由于Fe3+的增多導致溶液的性能發生變化而影響機組的制冷效果。通過添加鉻酸鋰或鉬酸鋰來調整溶液的酸度，通過氫氧化鋰來調節溶液的堿度，將溶液的pH值有效控制在9～11來減緩機組在運行過程中遭受溶液腐蝕。

5.2 辛醇的添加管理

根據機組制冷能力和抽真空過程中產生的氣體濃度來判斷機組的工作效率，在機組操作控制中流量、冷劑水噴淋閥開度、熱水閥門開度保持不變、環境溫度變化幅度不大的情況下，如果機組的制冷效率下降，就可以判定溴化鋰溶液中的辛醇濃度低于3%，就需要向機組內添加辛醇以增加機組的制冷效率。

5.3 溶液濃度的稀釋和提濃

溴化鋰機組在運行過程中溶液濃度太高，容易導致機組內溶液結晶導致機組無法正常工作；運行中溶液濃度過低，機組的制冷效果將會降低；因此，控制好溶液的濃度（稀溶液50%）是機組制冷效果高低的重要保證。當稀溶液濃度高時適量添加脫鹽水來調整溶液濃度；當溶液濃度低時需在運行當中適量的排出進吸收器冷劑水量來調整溶液的濃度。稀溶液和濃溶液之間的濃度差是機組制冷能力重要控制方法，一般溶液濃度差控制在5%～8%時溴化鋰溶液的能力較好。

6 結語

溴化鋰機組管理人員經過幾年的融合探索，掌握了機組運行調試的關鍵環節，使生產能夠長周期穩定運行。并且由于使用轉化器產生的熱水為機組熱源，不但使熱水熱量得到有效利用，還降低了原循環冷卻熱水的流量，達到了節能降耗目的。