余熱型溴化鋰吸收式冷熱水機組的應用

隨著我國經濟的快速發展，能源消耗量不斷增大，而在這個過程中所產生的污染問題也日益突出，其中一個典型事例就是近年來霧霾天氣不斷增多，給人們的生產和生活帶來極大不便。在我國能源結構中，煤炭占有很大比例，而煤炭在燃燒過程中產生大量的污染物質，對環境污染較大，因此，在清潔能源供應豐富的地區，提倡使用清潔能源已經得到越來越多人的認可。

天然氣作為清潔能源的一種，其在燃燒過程中，產生的氮氧化物、一氧化碳、可吸入懸浮顆粒這些對人體有害的物質很少，二氧化硫的排放幾乎為零，二氧化碳的產生量是煤炭的40%左右[1]。燃氣冷熱電三聯供系統以天然氣為燃料，由于其在減排方面的優勢，近年來得到了快速的發展[2]。

余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組是燃氣冷熱電三聯供系統主要設備之一，它并不像標準直燃機那樣，直接燃燒天然氣來供冷、供熱，這樣對燃氣的消耗量較大。余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組是以燃氣輪機（或內燃機）發電設備等外部裝置排放的廢熱做驅動熱源，同時也可以以燃油、燃氣的燃燒熱或其他熱源如廢蒸汽、市政蒸汽等作為輔助驅動熱源，這樣既滿足了用戶對冷熱的需求，又提高了能源的利用效率。使整個供系統的能源綜合利用率高達80%以上[3]。此外，夏季是用電高峰期，天然氣的用氣低谷期。余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組利用余熱或燃氣供冷，可以降低制冷用電量，一定程度的緩解用電緊張，并提高用氣量，達到削峰填谷的作用，因此，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組在冷熱電三聯供中得到越來越多的應用。

1 余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組原理

1.1    制冷過程

制冷時，溶液泵將吸收器中的稀溶液抽出，經溴化鋰溶液熱交換器換熱升溫后進入發生器，在發生器中被驅動熱源繼續加熱，濃縮成濃溶液，同時產生高溫冷劑蒸汽。濃溶液經熱交換器傳熱管間，加熱管內稀溶液，溫度降低后回到吸收器。發生器產生的高溫冷劑蒸汽進入冷凝器，被流經冷凝器傳熱管內的冷卻水冷凝成冷劑水，熱量被帶入大氣中。冷劑水進入蒸發器，被冷劑泵抽出噴淋在蒸發器傳熱管表面，吸收流經傳熱管內冷水的熱量而沸騰蒸發，成為冷劑蒸汽。產生的冷劑蒸汽進入吸收器，被回到吸收器中的濃溶液吸收。吸收過程放出的吸收熱被流經吸收器傳熱管內的冷卻水帶走，被帶入大氣中。冷水則在熱量被冷劑水帶走后溫度降低，流出機組，返回用戶系統。濃溶液在吸收了冷劑蒸汽后，濃度降低，成為稀溶液后被溶液泵再次送往發生器加熱濃縮。這個過程不斷循環進行，蒸發器就連續不斷地制取所要求溫度的冷水。

1.2 制熱過程

制熱時，利用驅動熱源加熱發生器中溴化鋰溶液，產生高溫冷劑蒸汽，同時溶液濃縮成濃溶液，高溫冷劑蒸汽進入蒸發器，在傳熱管表面冷凝釋放熱量，使管內的熱水溫度升高，冷劑蒸汽凝水進入吸收器，而濃溶液也進入吸收器，二者混合成稀溶液。稀溶液再由溶液泵送往發生器加熱。蒸發器傳熱管內的熱水吸收了冷劑蒸汽凝結時釋放出的熱量而升溫。這個過程不斷循環進行，蒸發器就連續不斷地制取熱水。

以上是余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組的工作原理，它與標準直燃機的主要區別就在驅動熱源上，標準直燃機在發生器內利用燃氣、燃油的燃燒熱作為驅動熱源，加熱溴化鋰稀溶液。而余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組利用余熱作為驅動熱源，不僅提高了能源的利用效率，還起到了節能減排的目的。

2 余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組設置原則

余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組的優勢在于可以利用低品位熱能，在冷熱電三聯供系統中，至少具有蒸汽、熱水和高溫煙氣三種熱能中的一種，只有合理選配余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組，才能充分發揮提高系統的能源綜合利用率，節約能源，提高系統經濟性的優勢。對于如何選配余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組，設置原則如下：

2.1 了解空調冷熱負荷

了解用戶空調冷熱負荷，根據空調冷熱負荷選擇滿足空調冷熱負荷要求的合適制冷、制熱量的機組。余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組大小的選擇主要看發電機的余熱熱負荷大小。因此，當發電機確定以后，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組的負荷也就確定了。

2.2 分析用戶冷水、冷卻水情況

了解用戶冷水、冷卻水進出口溫度、流量、是否含乙二醇或其他腐蝕性介質以及最高工作壓力。含有乙二醇的冷水、冷卻水會對機組換熱效果產生影響，需要加大機組換熱面積；含有腐蝕性介質的冷卻水影響換熱管的材質；最高工作壓力影響機組水路系統的承壓能力。

2.3掌握用戶余熱情況

如果系統中只有余熱煙氣，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組選用煙氣型；如果系統中有余熱煙氣和發動機缸套水或其他余熱熱水，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組選用煙氣熱水型；如果系統中有余熱蒸汽和發動機缸套水或其他余熱熱水，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組選用蒸汽熱水型。另外，也可以單獨利用余熱蒸汽、發動機缸套水或其他余熱熱水，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組選用蒸汽熱水型、熱水型機組。

對有燃料的用戶，當余熱制冷（供熱）量不能滿足額定空調負荷需要，系統中需要配置補燃型溴冷機或其它供冷（熱）負荷調節設備。

2.4 與發電機對接方式的選擇

常見的系統工藝流程有發電機與余熱溴化鋰吸收式冷（熱）水機組的直接連接和經過余熱鍋爐的間接連接兩種方式。

間接連接的系統工藝明顯較直接連接復雜，但是這種工藝出現較早，余熱鍋爐、蒸汽/熱水直燃機等設備制造技術成熟，在國內外有大量成熟案例。這種工藝尤其適用于有一定蒸汽和熱水需求的場合，可以通過調節從余熱鍋爐出來的進入直燃機的蒸汽量，方便的調節負荷分配。

直接利用余熱的煙氣型或煙氣熱水型余熱吸收式冷熱水機組設備制造技術雖然在蒸汽和熱水供應方面沒有傳統間接連接方式靈活，但是也具有工藝簡單、占地少的突出優勢，而且由于減少了換熱環節，采用直接連接系統的熱效率更高。此外，直接對接工藝有每臺發電機組各自對應一臺余熱溴化鋰吸收式冷（熱）水機和兩臺發電機組共同對接一臺余熱空調機組的不同形式。一般來說，當發電機組單機容量較小時，可以考慮兩臺發電機組對接一臺余熱溴化鋰吸收式冷（熱）水機的形式，但此時應注意解決好發電機組之間煙氣管路的互相影響問題。如發電機組容量較大（如超過 800kW），應盡量采用發電機組各自對接一臺余熱溴化鋰吸收式冷（熱）水機的連接方式。

在選擇對接方式時，要充分考慮具體的余熱利用工藝和建筑的冷、熱、生活熱水負荷需求等因素，同時根據項目的特點，最終確定選用哪種方式。

2.5 機組是否需要配置補燃裝置

當系統中只有一臺余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組，沒有其它供冷（熱）負荷調節設備的情況下，適宜于配置補燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組。

若系統中有多臺余熱型溴冷機，不宜配置補燃型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組，應獨立配置其它供冷（熱）負荷調節設備。

3設計時應注意的問題

3.1機房條件

機房面積、高度、基礎形式、機組擺放位置等，決定機組外形尺寸和各管路系統（冷水、冷卻水、煙氣和燃氣）方向。

3.2排煙背壓

發電機組特別是燃氣輪機發電機組對排煙背壓有較嚴格的要求，排煙背壓過大，容易造成發電機組排煙不暢。因此，在選配余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組時，必須選用煙氣發生器阻力合適的機組。對于允許排煙背壓較低的，須在余熱型機組的排煙管上設置引風機，用于克服煙氣發生器的阻力。

3.3排煙溫度

根據不同用戶或用戶當地環保部門對機組排煙溫度的要求不同，余熱型溴化鋰吸收式冷（熱）水機組的配置也不相同。對要求排煙溫度在120℃甚至更低的機組，可以在煙氣發生器后部接一個煙氣熱水換熱器，加熱發動機缸套水或生活熱水來進一步降低排煙溫度，來滿足要求。

余熱溴化鋰吸收式冷（熱）水機組由于利用余熱制冷或供熱，提高了能源的利用效率，而且在用電高峰期降低了空調用電量，起到了削峰填谷的作用，因此，在實際生產中應用也越來越多。