过热蒸汽饱和化对溴化锂制冷机组性能的改善

摘要：过热蒸汽进入换热器必须首先冷却放出显热，变为饱和蒸汽后才能进入冷凝放热过程，但冷却放热过程的换热系数只有冷凝放热的百分之一，这势必会损失部分换热面积，使换热设备不能达到额定出率。对于以蒸汽为热源的溴化锂制冷机组，过热蒸汽的饱和化不仅可以改善机组的运行工况，提高机组的热力系数和带负荷能力，还可以消除局部过热现象，有效防止缓蚀剂的分解，延长设备使用寿命。

1．热蒸汽对加热系统的不良影响

以蒸汽为热源的换热设备，其换热面积一般以饱和蒸汽凝结放热为计算条件，而热电厂所供蒸汽一般为过热蒸汽，过热蒸汽进入换热器必须首先冷却放出显热，变为饱和蒸汽后才能进入冷凝放热过程，冷却放热过程的换热系数只有冷凝放热的百分之一，势必会损失部分换热面积，使换热设备不能达到额定出率。

由传热方程分析可知，换热器传热面积的损失系数为：

以绝对压力为0.5MPa温度为180℃的过热蒸汽与温度为130℃的表面换热为例：

可见，大约损失一半换热面积。

2．解决方法

为了改善换热效果，必须对过热蒸汽进行饱和化处理，具体作法为：将过热蒸汽与部分蒸汽凝结水进行热质交换，经过汽水分离后向系统提供干饱和蒸汽，这样既改善了换热器的工作条件，又回收利用了部分蒸汽凝结水的热量。

3．实际效果

根据上述原理，华东船舶工业学院与镇江纺织集团有限责任公司于2000年联合研制了一套过热蒸汽饱和装置，现已在镇江纺织集团运行三年，状况良好。

镇江纺织集团现有一台双良SXZ4—230Z型蒸汽双效吸收溴化锂冷水机组，名义制冷量为200×104 kcal/h，但运行过程中实际制冷量远小于设计值，其主要原因就是其热源采用的过热蒸汽。

按机组使用说明书要求，热源应采用0.4MPa（表压）左右的饱和蒸汽，但由于纺织集团的气源来自热电厂，总带有一定的过热度，蒸汽过热使高压发生器中平均换热系数下降，放气范围缩小，进而使低压发生器中水蒸汽产量减少；若冷却水和冷冻水的流量、入口温度等参数不变，则冷凝器、吸收器热负荷降低，冷凝温度、稀溶液出口温度均降低，冷冻水出口温度升高使蒸发压力上升，这些可使放汽范围有所回升，但总的效果是放汽范围缩小，制冷量下降。随着蒸汽过热度的增大，制冷量将会急剧下降。近几年纺织集团使用蒸汽的过热度为20℃上下，随着热网用户增加，蒸汽过热度还会上升，对制冷机的影响非常严重。

使用过热蒸汽饱和装置后,情况有了明显改善，为了对比过热蒸汽饱和装置运行前后的效果，我们选取2000年和2001年两年同期几天的运行记录，对其进行了初步整理和计算，主要运行参数如表1：

同期相比，2000年冷水进出温差平均为4.95℃，而2001年冷水进出温差平均为7.63 ℃，冷水流量不变，制冷量约提高50%。主要有以下几方面原因：

（1）2000年工作蒸汽过热度达24℃以上，2001年使用饱和器后蒸汽过热度降为0℃，大大改善发生器换热效果，这是制冷量提高的主要因素；

（2）2000年冷却水进口温度较高，冷却水进口温度提高使冷凝压力、吸收器稀溶液出口浓度均升高，放气范围缩小，制冷量下降。（据资料介绍，在类似工况下，冷却水进口温度每升高1℃，制冷量约下降5%—7%）；

（3）2000年蒸发器结垢现象较严重。（在冷水流量不变情况下；Dtw/Dtz反映了蒸发器换热系数的相对大小，表中数据说明2000年结垢较2001年严重。）结垢使换热器中传热温差加大，制取相同温度冷水时蒸发温度降低，吸收能力减弱，吸收终了稀溶液浓度升高，放气范围变小，制冷量下降。

实践表明：过热蒸汽饱和化能有效地提高机组制冷量。