浅析溴化锂冷水机组结晶的原因及处理方法

蒋雪冬

摘 要：本单位采用的设备为远大Ⅶ型溴化锂直燃机，共3台机组。自1999年开始投入运行以来，在我单位所有运行及维护人员的精心维护下，一直处于正常平稳的运行状态，圆满的完成了广播大楼每年度的供冷，供暖及卫生热水的工作。但任何设备在运行过程中总会出现或大或小的各种故障。本文就远大Ⅶ型直燃机机组在调试过程中曾经出现的一次比较严重的结晶故障结合：溴化锂直燃机组的的工作原理、结晶的概念、本次结晶故障出现过程、本次结晶故障处理的过程、可能导致结晶故障发生原因的分析、本次故障原因分析等几方面进行的总结分析。

关键词：溴化锂；结晶；冷剂水；溶液

中图分类号：TB651 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0064-02

1 溴化锂冷水机组的工作原理

1.1 溴化锂溶液的性质

溴化锂溶液是由溴化锂溶于水而得，标准大气压下溴化锂的沸点是1265℃，水的沸点是100℃，二者沸点之间相差很大，因此溴化锂溶液沸腾时产生的蒸汽基本上没有溴化锂，只有水蒸气。溴化锂水溶液是一种无色无毒的液体，具有非常强烈的腐蚀性和吸收性，因此通常情况下都是密封保存的。

1.2 溴化锂冷水机组的工作原理

机组由高压发生器（高发）、低压发生器（低发）、蒸发器、吸收器、冷凝器、高温热交换器（高交）、低温热交换器（低交）等主要部件组成。稀溶液经发生泵后分两路，其中一路经高交到高发由燃烧机加热分离成高温蒸汽和浓溶液，高温蒸汽首先进入低压发生器，加热其中的稀溶液，同时自身降温后进入冷凝器，冷凝成冷剂水后进入蒸发器进行喷淋。高发中的浓溶液经高交后进入吸收器，经吸收泵进行喷淋后吸收蒸发器中的冷剂水蒸汽成为稀溶液后再次循环，如此往复。另一路稀溶液经低交进入低发，经高发中来的高温蒸汽加热后分离成蒸汽和浓溶液后，蒸汽进入冷凝器，浓溶液经低交进入吸收器后进行喷淋，吸收蒸发器中的冷剂水蒸汽成为稀溶液后继续参加循环。以上过程均在真空状态下进行，蒸发器中的最低压甚至可以达到6mm hg左右，水在此环境下的蒸发温度只有大约4℃，因为溴化锂溶液具有非常强烈的吸收性，吸收周围的冷剂水蒸汽，从而维持一个低压的环境，溴化锂冷水机组的制冷就是利用这个原理实现的。

2 结晶的概念

结晶是指热的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出这一过程叫结晶。结合到远大直燃机，它是利用“溴化锂—水”组成的二元溶液为工质对完成制冷循环。溴化锂是一种无机盐，它在不同的温度下有相应的溶解度，温度越高相应的溶解度也越高，一定浓度的溶液当其温度降低到结晶温度时就会析出溴化锂晶体，发生比较轻微的结晶时，晶体会被流动的溶液带走，机组的正常运行不会受到影响。当结晶现象严重时，析出的溴化锂晶体就有可能阻塞溶液流通路径（如：热交换器出口部分及溶液管道），致使溴化锂水溶液不能正常循环流动，从而导致制冷机也就无法正常运行，严重的结晶情况可能造成机组报废。

3 结晶故障出现过程

1999年五月底，大楼还在装修中，C区提前使用，此时中午时段气温较高，部分办公室内感觉很热，于是决定提前调试直燃机单独为C区供冷。机组运行两小时左右时开始出现异常，高发内溶液超温报警，高发液位波动异常，同时制冷效果大幅下降，已经开始下降的冷水温度开始迅速上升，停机检查后发现高温热交换器出口管路温度明显偏低（此处正常运行时手感较热）。结合以上各种现象分析后确定，高温热交换器出口部分出现结晶，析出的溴化锂晶体堵塞了管路，致使高发流出的浓溶液不能正常到达吸收器，从而影响了整个机组溶液的正常循环。

4 结晶故障处理的过程

确定了故障及故障发生的部位后，立即着手进行处理。首先减少燃烧量，间歇启动燃烧机，控制高发温度在110℃-130℃之间，关小冷却水泵的出口阀，减少冷却水量，把稀溶液温度控制在60℃左右，間断启动发生泵，由于结晶较为严重，反复采用此法溶晶，结晶未解除，随后采取在结晶部位用红外灯在局部加热，榔头敲击震动，均无明显效果，最后，向机组内加大约150公斤自来水以稀释溶液（理应加蒸馏水，鉴于情况急无蒸馏水），反复采用以上方法，经过近两昼夜工作，最终结晶问题得到解决。

溶晶后，及时调整燃烧量，调整浓度调节阀，调整设定参数，各项准备工作做好后，按照正常开机程序开机，待机组运行稳定后，通过自制的一个特殊装置把溶晶时加入机组内的自来水取出。然后，对机组溶液进行化验，然后对溶液进行再生处理。最终使机组恢复正常运行。

5 可能导致结晶故障发生原因的分析

可能导致机组出现结晶的原因有很多种：

5.1 机组内有大量不凝性气体存在或者机组发生局部泄漏

机组内有大量不凝性气体存在或者机组发生局部泄漏，使得吸收器及蒸发器内的压力迅速上升，从机组正常压力的几十Pa升高到几百Pa，甚至达到几千Pa，过高的蒸发压力会严重影响冷剂水的蒸发，造成机组制冷效果显著下降。同时吸收器内的浓溶液不能充分吸收冷剂水蒸汽，在没有得到充分稀释的情况下即被送往高发和低发，开始新的发生过程，这种浓度的溶液被进一步浓缩，再经热交换器降温进入吸收器。由于此浓溶液流经热交换器时的浓度、温度不同，有可能在热交换器浓溶液出口段、热交换器内、热交换器浓溶液入口段中某一个部位，由于浓溶液温度降至析晶点而析出溴化锂晶体，晶体不断生长，则有可能会引发机组结晶故障。

5.2 机组冷却水流量过大或温度过低

溴化锂浓溶液在吸收冷剂水蒸汽的稀释过程中会放出大量热量，冷剂水蒸汽冷凝为低温冷剂水过程中也会放出大量热量。这两部分热量均由流经吸收器的冷却水负责带走，如果冷却水流量过大或温度过低，可能使吸收器中的溶液温度降得过低达到析晶点，从而出现结晶现象。所以控制好冷却水流量大小和进水温度是防止机组出现结晶的关键因素之一。

5.3 机组负荷过小

机组负荷过小会使机组制取的冷量不能及時传送出去，如果机组的制冷量大于冷冻水所带走的冷量，必将使蒸发器内的蒸发温度不断降低，严重时可导致冻管现象的发生，也可能因冷剂蒸汽温度太低而导致稀溶液温度降低，在流经热交换器内时使流经的浓溶液温度降到析晶点，从而发生结晶故障。

5.4 冷剂水污染

溴化锂冷水机的冷剂水在一般情况下是在高低压发生器内从其溶液中蒸发出的纯净水蒸汽经冷凝而成的。但在某些特殊情况下，例如：、蒸汽压力波动剧烈、溶液循环量过大、机内存在大量不凝性气体等使高发或低发内的液位提高，以至于部分溶液直接进入凝结水盘后流入蒸发器内参与冷剂水喷淋，因溴化锂分子本身在蒸发器内并不能蒸发（它的蒸发温度是1265℃），直接进入冷剂水水箱，参与冷剂水再循环。由于冷剂水中含有溴化锂分子将使得冷剂水的蒸发温度明显升高，冷剂水蒸发量也将显著减少。从而稀溶液浓度升高，再次进入高发及低发后溴化锂溶液又将进一步被浓缩，如此循环，则极易导致机组结晶故障的发生。

5.5 溶液循环量调整不当

高发溶液循环量过小或过大都对机组的运行不利，循环量过大容易使溶液泵负荷增加，从而长时间高频率的运转，循环量过小则容易使高发温度上升速度过快，与其他部位温差过大从而出现结晶的现象。

5.6 参数设置不当

机组运行参数的设置应综合机组本身的状况及负荷的大小等多方面因素综合考虑，一旦参数设置不当，会使机组运行出现很多意想不到的情况，严重的就可能机组结晶的情况。

5.7 环境因素

机组所处环境的温度湿度等对机组的平稳运行也有很大的影响。

6 本次故障原因的具体分析

通过对本机组的实际运行情况检查分析，造成机组出现结晶故障的原因包括（1）冷却水温度偏低，当时冷却水的温度为22℃，机组参数设定值要求为不低于24℃。（2）机组负荷过小，当时整个大楼只有C区的办公区运行，从而使机组处于一种“大马拉小车”的状态。（3）高发溶液循环阀调节不当，经检查当时该阀设置偏小，从而造成溶液升温过快。（4）大火启动温度偏低（工程师采用手动模式），调试阶段大火启动温度设置过低导致燃烧量过大，溶液升温过快，同时由于机组采用的是与以往机组不同的板式热交换器，换热效率大大高于以往的壳管式热交换器，交换器出口温度比以前的低很多（这也是当时的调试工程师所未料到的）。（5）环境温度偏低，尽管当时室外温度已达到30℃左右，由于机组处于地下二层，机房又正在施工，遍地污水，阴冷潮湿，机组附近的温度也就十几摄氏度。以上因素综合在一起，造成了这次比较严重的结晶故障。

7 结语

这次结晶故障发生在机组的调试阶段，虽然当时操作者是厂家的技术工程师，但作为一直参与此次故障处理全过程的我来说，可以说是受益匪浅，对后来的运行维护工作也积累了很多宝贵的经验和启示。那就是要想做好机组的运行维护工作首先要深入了解自己的设备，熟练掌握设备的操作使用方法，具备一定的处理突发事故的能力，同时还能实时更新对设备的认识，跟上设备更新改造的步伐，只有这样才能更好的运用，掌握，驾驭它。从而使设备满足不断增加的更高的要求。再就是要爱护自己的设备，维护保养样样及时到位，防患于未然，尽可能的把工作做在前面，不要等问题出现了才去补救，只有这样平时做好维护保养工作，才能使设备一直保持正常的运行，到了关键时刻才不至于出问题。

以上是本人对直燃机曾经出现的一次结晶故障的分析与总结，如有不当之处，敬请批评指正。

参考文献：

[1]戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].机械工业出版社，1999.

[2]何耀东.空调用溴化锂吸收式制冷机[M].中国建筑工业出版社，1996.