溴化锂吸收式制冷空调在船舶上的节能应用

目前，船舶主要动力源为柴油机，而柴油机热效率一般为40%左右，燃油产生的热量大部分作为余热由柴油机烟气和冷却水排出。如何利用好柴油机余热成为船舶节能降耗的主要问题。溴化锂吸收式制冷空调作为一种热源驱动的制冷装置，恰好可应用船舶柴油机的余热进行工作，进而可降低船舶的能耗和柴油机的排放量。本文以某工程船为例，介绍船舶柴油机应用溴化锂吸收式制冷空调，从而降低船舶能耗的情况。

1 工作原理

溴化锂制冷是利用溴化锂溶液的强吸收性和水在低压状态下的低温蒸发性的特性进行工作。

溴化锂吸收式制冷空调主要由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等几部分组成。在溴化锂吸收式制冷机运行过程中，当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水的加热后，溶液中的水不断汽化；随着水的不断汽化，发生器内的溴化锂水溶液浓度不断升高，进入吸收器；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；冷凝器内的水通过节流阀进入低压的蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒热量，从而达到降温制冷的目的；在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的浓溴化锂水溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成整个循环。在工作循环中，除需驱动循环泵、真空泵等装置的少量电力外，装置制冷所需主要能量为用来加热溴化锂溶液的热能。而作为一般船舶主动力源的柴油机在运行中产生的大量废热正好能为溴化锂吸收式制冷空调提供驱动热源。吸收式制冷空调基本组成及工作原理见图1。

1-发生器；2-冷凝器；3-节流阀；4-蒸发器；5-冷剂泵；6-溶液泵；7-吸收器；8-减压阀；9-热交换器图1 吸收式制冷空调基本组成及工作原理

2 案例简介

该船为具有DP-2级动力定位功能的海洋工程船，定员93人，采用电力推进，动力源为4台GE 8L250MDC柴油机驱动的发电机组，柴油机额定功率为2 500 kW。额定功率下，该柴油机可利用余热为缸套水和废气中的热量，约1 200 kW。

为了充分利用柴油发电机组的余热，从而达到节能减排的目的，该船配置了一套柴油机余热利用系统。该系统由4台主柴油发电机组高温冷却淡水换热器、4台废气锅炉组成热源。系统采用淡水为能量传输介质，通过一套根据温度、流量数据实现自动控制的分配器，将热量分别输送给溴化锂吸收式中央空调制冷系统、海水淡化系统、生活热水加热系统等各热量消耗单元。其中溴化锂吸收式中央空调制冷系统是系统中耗能最大的设备。

该船空调制冷系统原理图见图2，系统由溴化锂吸收式制冷单元、备用压缩机制冷单元、冷媒水输送泵以及用户风机盘管组成。溴化锂吸收式制冷单元在航行和作业工况下使用。备用压缩机制冷单元在停泊状态使用，或作为溴化锂单元的备用。

图2 该船空调制冷系统原理图

由于该船安装了上述溴化锂吸收式制冷空调，所以在夏季航行或作业工况下，该船的余热利用系统可将主柴油发电机组的余热转化为溴化锂吸收式制冷空调的驱动能源。从而实现船舶节能、降耗的目的。

该溴化锂吸收式制冷单元制冷量404 kW。其所需能源，除单元泵浦需要10 kW电力外，主要能源为约600 kW驱动热能。使用电动压缩机式制冷空调实现同等制冷量，则需要消耗约88 kW船舶电力。按该船每年夏季航行、工作约为100天、主柴油发电机组油耗为200 g/kW·h计算，则可知使用溴化锂吸收式制冷空调可为该船每年节省燃油37.4 t。

从能源利用率角度来看，该船一般2台主发电机组按额定功率运行，即可满足该溴化锂空调制冷所需的约600 kW热能，即相当于每台主发电机组增加了300 kW有效功率。按主柴油发电机组额定负荷2 500 kW、燃油消耗率 200 g/kW·h、柴油热值42 700 J/g计算，使用余热驱动的溴化锂空调可使主柴油发电机组的热效率从42%提升至47%。

3 结束语

通过上述案例可见，溴化锂吸收式制冷空调在船舶上的应用可有效提高船舶柴油机余热利用率，从而提高船舶的节能减排效果，是一种值得推广的船舶节能减排技术。

该型空调虽然在船舶节能降耗方面有着显著的优点，但是较陆地上成熟的应用，其在船舶应用上还需特别注意以下要点：①不同于陆地，航行的船舶始终处于运动状态，而这种运动状态对于需要液面蒸发的溴化锂工作介质非常不利；②溴化锂空调蒸发室需要有足够的真空度，而船舶高湿、高盐的环境，以及船舶运动振动状况，无疑都对设备的密封性产生影响。

综上所述，选用船舶上应用的溴化锂吸收式空调，务必确认所选设备为船用型号。