热水型溴化锂机组的经济运行

白保安，贺 诚，魏自强

（陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319）

陕西北元化工集团股份有限公司（以下简称“公司”）公用系统为用户提供的冷却水有循环水、7℃水和-26℃冷冻盐水。7℃冷冻水系统主要利用溴化锂机组换热降温制取，通过冷冻水泵输送给用户，工艺流程见图1。公司采用江苏双良空调设备股份有限公司生产的热水二段溴化锂吸收式机组，在实际运行过程中，由于热水温度低，影响换热效率。分析发现目前的工艺系统可以通过改造满足机组所需热水量，提高运行效率，降低成本，实现机组的经济运行[1-3]。

图1 热水型溴化锂机组制7℃水流程

1 热水型溴化锂机组应用

热水型溴化锂机组是借助真空环境的一定压力，通过溴化锂浓溶液强大的吸水性，吸收机组内水蒸气的同时带走热量，达到降低水温的目的。溴化锂吸水后变为稀溶液，经过加热挥发重新变为浓溶液，从而实现循环制冷操作[4]。

1.1 溴化锂溶液的性质

（1）一般性质

溴化锂溶液是将固态溴化锂溶于水所形成的溶液。

因为Li元素与Br元素归属碱性金属物质与卤族元素，因此该物质的特性与氯化钠较为类似。在空气环境中不容易氧化，也不容易与其他物质反应，不具有挥发性，化学特性相对稳定[5]。

让溴化锂溶液能够满足热水型制冷机组工作运行的要求，需要对其具体的指标数据实施严格的把控，浓度控制在50%±1%，pH值控制在9.0～10.5，缓蚀剂Li2CrO3的浓度控制在0.2%以内[6]，对该溶液中其他杂质含量也要控制到合适的范围内，具体见表1。

表1 溴化锂溶液杂质含量控制范围表

（2）溶解度

溴化锂具有极强的溶解度，常温时饱和溶液浓度能够达到60%。当达到一定浓度后，温度降低时就会出现晶体析出；同理，温度一定时，浓度升高也会有晶体析出。因此在溴化锂机组制冷运行或者停机时要避免造成结晶故障，影响正常的运转[7]。

（3）水蒸气分压

溴化锂溶液的水蒸气分压不高，所以有极高的吸水性。对于水蒸气来说是一种极好的吸收剂，能够吸收温度低很多的水蒸气。

（4）腐蚀性

溴化锂溶液对于一些常见的金属物质有着较高的腐蚀性，特别是在有氧气的环境中腐蚀性更强。因此，机组内部真空无氧的环境是有效防止腐蚀的关键。

1.2 机组运行原理

热水型溴化锂机组能够有效运用低温位的热值，还具有良好的热能系数，被广泛应用于化工生产中冷却水的生产，以满足化工设备降温对冷却水的需求。

生产水补入公用7℃储槽进入7℃水泵，加压输送至蒸汽型（热水型）制冷机组蒸发器，蒸发形成的制冷剂蒸汽运送至吸收器，由来自发生器的工质对其吸收，经过溶液泵加压后转至发生器，循环工作进行冷量的制取。本着提升机组工作效率的原则，配备了溶液热交换器；同时为了提升蒸发器的导热能力配有冷剂泵[9]。其本质是借助工质的浓度变动实现相应制冷工作，因此又叫做吸收式制冷。合格的7℃冷水送至用户，换热后的冷冻水流回至7℃储槽循环使用。

2 机组关键操作程序及系统调试

2.1 关键操作程序

溴化锂机组开车操作过程。（1）开机时需要先将机组控制箱断路器合上，确保机组没有故障，且检查机组没有故障灯亮后进入机组监视界面；（2）要保障冷水泵始终处于良好运行状态，再缓慢打开机组进出口的阀门，进行冷水压力和流量的调整，确定供给溴化锂机组的冷却水温度与压力。之后慢慢打开冷却水出口的阀门，开度在3%～5%，保障通道顺畅；（3）排除蒸汽系统内部冷凝水，将机组蒸汽进口阀门打开至5%，尽可能排净蒸汽管内的冷凝水；（4）在监控界面上点击机组启动按钮，机组开始工作后，将冷却水管的控制阀调整为自动控制；（5）调控机组冷却水进口阀门，保证冷凝水温度约40℃和监控界面中蒸汽压力值处于不断增加的趋势，同时冷水出口的温度降低到7℃，时刻关注监控界面多参数值的变化；（6）将蒸汽进口的阀门状态调整到最佳状况，保证机组的蒸汽压力维持在0.5 MPa以下，冷水温度控制在6.8～7.2℃，调节机组阀门的状态，使机组时刻保持在正常运作状况；（7）机组运行稳定后，实时监控与巡查机组的运行过程，保证每2 h记载数据以及设备运转良好。

溴化锂机组停车操作过程。（1）打开凝水的放净阀门，将蒸汽的进口阀门关闭，停止给凝水罐中的凝水输送，通知氯化氢装置停止输送冷凝水；（2）管控冷却水进出口阀门，将冷凝温度尽可能维持在48℃以下；（3）蒸汽压力变为0以后，点击系统停止按钮，此时机组就会自动进入稀释的运转状态；（4）运行3～5 min后把机组内的冷却水进出口阀门关闭，将VCM循环水供水压力值调整到合理范围；（5）一旦机组稀释运行停止以后，就要避免机组内部冷水通过，保障至少30 min，待到机组全部冷却，不再有惯性蒸汽制冷情况时可以将冷水阀门关上；（6）做好停机后的维护保养检查，切断机组控制箱电源。

2.2 系统调试

进行热水型溴化锂机组运行调试主要包括对气密性的检测、水洗、填充溴化锂溶液及工况调试等。

（1）气密性检测主要是为了保障机组内部良好的压力状况，维持热循环从而支撑制冷工作。在热水型溴化锂机组制冷过程中主要涉及水蒸气与一些不被吸收的气体（如氢气、氮气等），根据溴化锂强烈的腐蚀特点，需要保证工作状况下严密的无氧环境，形成有效的防止腐蚀的效果。一旦发生系统漏气，会对系统运行产生极为严重的不良影响，如机组内水蒸气吸收不充分造成供应不足、液位不稳定使机组内吸空、蒸发器内冷剂水不断增加、溴化锂浓度过高出现结晶等问题，造成系统运行不畅，影响生产运行。

（2）及时进行机组内部水洗及溶液的补注。完成对机组气密性的检查后要进行水洗操作，保证机组部件运转正常，避免存在铁锈或油污，保障冷剂与溶液循环管道的通畅。在水洗过程中要及时查看蒸发器内部积水情况，及时发现问题并处理，水洗完成后要打开阀门进行放气放水操作，尽可能将水排空，然后立即启动真空泵，实现真空工作状态。最后进行溶液的补注，将符合标准的溶液注入管道内，依照相关要求注入足量的溶液，满足机器运转的需求。

（3）进行工作状况下的参数调试运行。首先对冷却水的温度进行调控，保证蒸汽压力相对稳定，在保证锅炉以及制冷剂符合要求的状况下及时进行蒸汽调节，使冷却水温度在合理范围内；然后进行冷却水的质量处置，通过排污、反应等措施保证冷却水的质量；后要进行相关运转设施的检测，保证设备运转正常、管道无堵塞等；最后开始具体的运行调试工作，包括检漏、水洗以及灌注操作，维持溶液浓度与体积的稳定。借助浓缩或者稀释的方式达到对溴化锂溶液浓度的调节，维持溶液浓度在合理范围内，避免出现析晶或者循环量不足的问题。

3 提高溴化锂机组制冷能力和机组内部换热效果

3.1 日常保养与检修

溴化锂机组额定制冷功率为3 490 kW，但实际达不到额定值，主要与制冷剂的循环量、运行参数控制、外界负荷以及日常维护保养有关。机组在运行过程中要进行日常维护，日常维护包括对机组进行抽真空、凝水液封的清理、清洗换热列管和过滤机组溶液。抽真空可以确保机组内部真空度良好，提高溴化锂机组制冷效果，保护机组内部结构，防止腐蚀对机组造成重大损害。凝水液封的清理可以使凝水排水畅通，提高高压发生器的换热效率[10]。定期清洗机组的换热列管，可以保证水流畅通，并且提升列管间的换热效果，防止垢下腐蚀，延长机组使用寿命。对机组溶液进行过滤，提高溶液的制冷效能。

（1）停机保养

对于2周内短期内的停机操作需要进行一定的保养。首先要将机组内部的溴化锂溶液进行稀释，并且维持运行的真空状态，每天2次真空检测，及时进行真空阀片的检查与更换。对于超过2周的长期停机，就需要将通往蒸发器的冷剂水调整至其他吸收器内，并进行容器内溶液的稀释，避免出现析晶，通常包括真空与充氮保养两种形式。

（2）保养与检修

在机组运转过程中，经常会出现溴化锂机组真空不良、冷剂水污染等问题，严重影响机组正常的工作状态，因此要进行及时的不同部位的保养与检修。例如对于传热管道，经过一段时间的工作后，可能会出现因为泥沙等物质造成的堵塞现象，因此要及时进行清洁，提高热传导效率。需借助一定的工具或者药物进行具体的清洗工作。针对没有污垢存在的管道，只需通过气枪以及尼龙刷将管道内泥沙吹洗以及刷洗的方式进行清洁；针对存在结存污垢的管道，就需要借助化学试剂酸洗，进行污垢的去除。对于真空泵可能存在的真空不足等问题，要及时进行密封件的更换以及添油等操作，保证真空泵良好运转；同时还要注意日常运转过程中一些零部件的更换，尤其是对于真空环境下的密封部件，包括密封胶圈、真空隔膜阀片等，根据更换周期进行更换。

3.2 热源提供

目前，热水型溴化锂机组使用的热水来自合成装置VCM热水塔所供热水，并经过蒸汽再加热。机组产生的蒸汽冷凝水A线送至电厂，B线送至氯化氢装置，经过除氧装置，送至VCM合成装置进行回用，实现自身循环利用。因此在日常岗位工作及时调整溴化锂机组制冷效果，可降低蒸汽消耗，达到节能降耗、经济运行的目的。

（1）凝水直接用于热水型溴化锂机组

把蒸汽溴冷产生的凝水用作热水溴冷热源，然后再送至电厂。凝水温度为97℃，凝水流量为15 m3/h，热水罐的温度为79℃，合成热水供水温度为92℃，回水温度为79℃，B线凝水泵流量为30 m3/h，A线冷凝水泵流量为25 m3/h。

（2）增加换热器

增加1台小型热水换热器，加在热水换热器与热水加热器之间，改造后如果经过热水换热器和小型热水换热器后的热水温度不满足溴化锂机组需求，还可以再开蒸汽通过热水加热器给热水升温。

（3）VCM热水直接用于机组换热

目前1台热水循环泵不能满足4台热水机组所需热源量，可以利用VCM热水塔所供的热水直接给1台溴化锂机组加热，温度由VCM热水塔供给岗位控制，可以保证剩余3台热水溴化锂热源充足，制冷效果明显提升，降低了热水加热器的蒸汽消耗。

（4）增加流量提升流速

在一定的温度下提高热水的流量和流速，是提高换热效率的有效手段。提高循环冷却水的流速，让加热后产生的冷剂蒸汽更快冷凝，更有效地进行换热。通过启用增压循环泵的方式，可提升流速，增加进溴化锂机组冷却水量。

3.3 热水泵节能改造

热水泵主要是为热水的流动提供动力，保证机组换热。选用的热水泵功率315 kW，流量1 800 m3/h，扬程40 m。每台溴化锂机组的热水额定用量为441 200 kg/h，换算得441.2 m3/h。

目前热水泵按照效率计算，并不能充分满足为4台热水溴冷提供热水。所以选择改造为变频泵，根据7℃水温度来调整出口流量，降低热水泵电耗。或者利用VCM热水塔所供的热水直接给1台溴化锂机组加热，降低热水泵的负荷，达到节能降耗的目的。

4 结语

节能降耗以及强化化工余热循环利用是有效降低企业运行成本、提升企业竞争力的关键，更是企业进行自身经济效益提升，落实国家长久可持续发展理念的核心。热水型溴化锂机组制冷能够广泛应用，主要是由于其具备稳定运行、操作简单等特点，能够对热能有效利用，对外界环境的适应能力较强，不需要较高的环境要求，但是在运行过程中存在一些能量消耗与产出不相匹配的问题。不仅要在机组充分发挥额定制冷效率上解决制约因素，更要从驱动能源上寻找节约要点，确保溴化锂机组的经济运行。