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溴化鋰吸收式制冷機與電制冷空調機組的比較
2016-10-18  來源:互聯網轉載    發布者:小A

對溴化鋰吸收式制冷機與其它制冷機進行比較研究,認為:在一些特定場合(如高溫環境)大型集中式中央空調設計中,選用溴化鋰吸收式機組是利大于弊的;而在現有的條件下:電力取消電力增容費、螺桿式壓縮機CNC加工技術的提高、螺桿機能量調節技術的成熟及配備先進的自動化控制技術等,其螺桿式機組的優越性顯現出來,其螺桿式機組逐步在取代溴化鋰吸收式制冷機,從一些溴化鋰吸收式制冷機生產廠家逐步在開發、推廣螺桿式機組的實際情況可以得到說明。下面將從如下方面加以說明:

  一、冷水機組的能耗分析
  1、冷水機組的選擇
  從循環效率來看:在壓縮式冷水機組中,當以螺桿式和離心式機組為高,它們的單位制冷量能耗一般都在0.2Kw~0.22Kw。它們的節能型機組的單位制冷。溴化鋰吸收式制冷機組的實際循環效率COP值為1.0~1.2左右。(工作條件一致:冷水進出口溫度為2/12冷卻水進出口溫度為30/35℃)
  目前國際上公開的不同制冷機的投資估算價格,依照國際價格,單機容量在1400KW以內的制冷系統,可選用螺桿機組;而單機容量在2000KW的制冷系統,采用離心式機組較為經濟;吸收式制冷機組的價格平均為離心式機組的2倍左右。國內的情況有所不同,在單機容量相同的情況下,溴化鋰吸收式制冷機組的價格略為離心式機組組的1.5倍左右.壓縮式機組如采用新型替代工質(如R134a或R123等),其價格將有所提高。
  2、各機組能耗及一次能源消耗分析。
  在冷水機組中,人們慣于選用的機組是離心式、螺桿式及溴化鋰吸收式三類機組。
  表1中例舉了在相近制冷量下的三類國產機組的型號、制冷量及它們的能耗。
 

表1 各類制冷系統的部分參數


機型
型號
制冷量
(KW)
電機輸出
功率(KW)
蒸汽耗量
(kg/h)
輔助設備
耗量(KW)
溴化鋰吸收式
制冷機組
1150
1160
---
1550
5.5
螺桿式制冷機
MWF200L-W
1160
250
---
---

 注:冷卻水進口溫度32℃,冷凍水出口溫度7℃
  為了能夠準確的評價制冷機組的節能效果,我們采用單位制冷量所需消耗一次能源(標煤)來作為標準、由于我國電能絕大多部分是火力發電廠生產的,所以無論是吸收式制冷機所耗的蒸汽量,還是壓縮式機組所耗的電量,均可以折算成標煤耗量。
  在一般情況下,我國平均用電煤耗為0.47Kg/KWh(考慮了10%的輸電損失),將供所折合成煤耗為:每公斤蒸汽耗煤為0.12kg/kg,這樣,可以計算出上述三類制機的單位制冷量煤耗
  如表2中所列。
 

表3 各類制冷機的單位制冷量初投資


機型
制冷系統費用
(元/KW)
電力增容費用(元/KW)
合計(元/KW)
單路供電
雙路供電
單路供電
雙路供電
吸收式制冷機
1944
5
10
1949
1954
螺桿式制冷機
1512
103
206
1615
1718

 

  注:各路系統所用于供熱設備的投資暫不計。

  從上表中可以看出:吸收式制冷機的單位制冷量煤耗是螺桿式制冷機的1.5倍,因此,從一次能源消耗來看,吸收式制冷機不是利用余熱制冷,而是采用和單獨的鍋爐來提供蒸汽的話,這類制冷機是完全不節能的。

  二、各類制冷機的經濟性分析
  對于各類制冷機的經濟性分析,主要是只在相同的條件下,對其初投資及其運行費用進行技術濟比較,我們仍以上述的三個制冷機為例進行比較,由于所列三個制冷機的制冷量不完全相同,所以為了能夠正確的對它們進行評價,我們采用單位制冷量的費用作為衡量標準,在計算中考慮到電力增容費(單路供電以450元/KW計算,雙路供電加倍),則各個制冷機單位制冷量的初投資見表3
 

表3 各類制冷機的單位制冷量初投資


機型
制冷系統費用
(元/KW)
電力增容費用(元/KW)
合計(元/KW)
單路供電
雙路供電
單路供電
雙路供電
吸收式制冷機
1944
5
10
1949
1954
螺桿式制冷機
1512
103
206
1615
1718

 

  注:各路系統所用于供熱設備的投資暫不計。

  由表3可以看出:在不計算吸收式制冷機的供熱系統投資的情況下,由于吸收式制冷機的金屬耗量大,結構復雜,所以其單位制冷量的初投資必然比較大,大約是離心式的1.3倍(針對單路供電而言)。在計算運行費用時,主要是考慮各機組的用電費用和供熱費用,其它的一些費用(如:維護費和折舊費等)暫且忽略.由于各地的電和煤的價格不同,現暫定電價為0.5元/KWh,標煤的價格為350元/t,油的價格為2元/L,設燃料費用占總供熱費用的75%.經計算所得的各個機組的單位制冷量運行費用如下表:
表4 各類制冷機的單位制冷量運行費用

機型
吸收式制冷機
螺桿式制冷機
燃煤
燃油
用電費用,元/KW.Y
5.93
283.83
供熱費用,元/KW.Y
187.06
449.70
---
合計
192.99
455.63
283.83

 

  注:各機組的全年運行時間為2500h.
  由上表可得:采用燃煤的溴化鋰吸收式制冷機組的單位制冷量的年運行費用較其它機組便宜,但是,由于多數地區環保的限制,溴化鋰制冷機組多采用燃油鍋爐加熱,這樣其單位制冷量的年運行費用就大大地提高了,約為離心式機組的1.9倍,約為螺桿式機組的1.6倍,當然,各地的煤、油和電的價格不盡相同,但是其基本情況應類似。

  三、結論
  由上述對各類制冷機的典型例子的單位制冷量運行費用和初投資的分析,可以看出:運用單獨設立油供熱系統的溴化鋰吸收式制冷機組相對于其它機組來說并不經濟。

類別
壓縮式
吸收式
半封閉螺桿式
蒸汽式或熱水式
直燃式
動力來源
以電能為動力
以熱能為動力
制冷劑
R22
溴化鋰
工作原理
螺桿式制冷壓縮機是一種工作容積作回轉運動的容積型制冷壓縮機。
溴化鋰吸收式制冷機是以溴化鋰為吸收劑,以水為制冷劑,通過水在低壓下蒸發吸熱而進行制冷的。
特點
* 螺桿制冷壓縮機結構緊湊,體積小、重量輕、沒有氣閥等易損件.因而運轉可靠性高,維護管理簡單。
* 一般螺桿制冷壓縮機均向工作腔噴油,因而使排氣回氣溫度低,單級壓縮比大,容積效率高。
* 它有滑閥調節裝置,可進行空載啟動,啟動電流小,對供電電網的沖擊小。機組能實現無級能量調節。
* 制冷劑為水,而水是在高真空的情況下蒸發,其真空度是靠澳化銀溶液不斷吸收蒸發的水份而保持的。
* 發生器通過加熱溴化鋰稀溶液,使該溶液得到濃縮后又回到吸收器使用,故溴化鋰吸收式制冷必須具備熱源。一般宜用在有廉價的燃料。熱源和廢熱的場合。
* 冷卻水用量比壓縮式制冷機大。
* 設備體積大,耗用金屬多,故設備價格偏高。
* 溴化鋰溶液對于金屬,特別是黑色金屬,在接觸空氣的情況下具有強烈的腐蝕性,
* 故一定要保證設備的良好密封性能,并對腐蝕問題給予特別的重視,一般在溴化鋰溶液中,添加格酸銀和氫氧化鋁作為緩蝕劑。
主要優點
* 與活塞式相比,結構簡單,運動部件少,無往復運動的慣性力,轉速高,運轉平穩,振動小。機組重量輕。
* 單機制冷量較大,由于缸內無余隙容積和吸、排氣閥片,因此具有較高的容積效率。單級活塞式壓縮比通常不大于10,且容積效率隨壓縮比的增加急劇下降,而螺桿式容積效率高,壓縮比可達10,且容積數家的變化不大。COP值高;
* 螺桿式易損件少,零部件僅為活塞式的十分之一,運行可靠,易于維修;
* 對濕壓縮不敏感,無液擊危險,制冷量可通過滑閥進行無級調節;
*制冷劑r22的制冷機產品,危害臭氧層的程度低,溫室效應小。
* 加工簡單、操作方便,制冷量調節范圍大,可實現無級調節
* 運動部件少,噪聲低、振動小。溴化鋰溶液無毒,對臭氧層無破壞作用
* 熱水式蒸汽式對能源要求不高,可利用余熱、廢熱及其他低品位熱能。
主要缺點
* 單機容量比離心式小;
* 要求加工精度和裝配精度高。
* 使用壽命比壓縮式(即螺桿式、活塞式)短。
* 耗汽量大,熱效率低。熱力系數單效為0.6左右、雙效。
* 如果專門修建鍋爐、或擴害以回供制冷機的低位能蒸汽(降壓使用)有時一次投資雖然比較合算,但是按熱力學有效能理論,從能源的利用角度出發是不合理的,因為肥料回燒所產生的是高溫位能量。把高溫位的蒸汽熱能先經過燃燒機進行熱電轉換,變成高品位熱能,把剩余的低溫位熱回再提供吸收式制冷機利用,即按質供應較為合理。
* 在有空氣的情況下,溴化鋰溶液對普通碳鋼具有強烈的腐蝕性。這不僅影響機組的壽命,而且影響機組的性能和正常運轉。
* 機組在真空下運行.空氣容易漏入。即使漏入微量的空氣,也會嚴重地損害機組的性能。為此,制冷機要求嚴格密封,這就給機器的制造和使用增添了困難。
* 機組的排熱負荷較大,因為冷劑蒸汽的冷凝和吸收過程均為排熱過程。此外,對冷卻水的水質要求也比較高,在水質差的地方,使用時應進行專門的水質處理,否則將影響機組性能的正常發揮。
使用范圍
* 單機容量≤2400kw
* 有電源
有余熱或廢熱利用的場合

溴化鋰吸收式制冷機的特點

  溴化鋰吸收式制冷機以熱能為動力,以水為制冷劑,溴化鋰溶液為吸收劑,制取0℃以上的冷媒水,可用作空調或生產工藝過程的冷源。與其他類型的制冷機相比,具有下述特點:

  一、優點
  (一)以熱能為動力,電能耗用較少,且對熱源要求不高。能利用各種低勢熱能和廢汽、廢熱,如高于20kPa(0.2kgf/cm2)表壓飽和蒸汽、高干75℃的熱水以及地熱、太陽能等,有利于熱源的綜合利用。具有很好的節電、節能效果,經濟性好。
  (二)整個機組除功率很小的屏蔽泵外,沒有其他運動部件,振動小、噪聲低、運行比較安靜。
  (三)以溴化鋰溶液為工質,機器在真空狀態下運轉,無臭、無毒、無爆炸危險、安全可靠、無公害、有利于滿足環境保護的要求。
  (四)冷量調節范圍寬。隨著外界負荷變化,機組可在10%~的范圍內進行冷量的無級調節。即使低負荷運行,熱效率幾乎不下降,性能穩定,能很好適應負荷變化的要求。
  (五)對外界條件變化的適應性強。如標準外界條件為:蒸汽壓力5.88X105Pa(6kgf/cm2)表壓,冷卻水進口溫度32℃,冷媒水出口溫度10℃的蒸汽雙效機,實際運行表明,能在蒸汽壓力(1.96~7.84)X105Pa(2.0~8.0kgf/cm2)表壓,冷卻水進口溫度25~40℃,冷媒水出口溫度5~15C的寬闊范圍內穩定運轉。
  (六)安裝簡便,對安裝基礎要求低。機器運轉時振動小,無需特殊基礎,只考慮靜負荷即可。可安裝在室內、室外、底層、樓層或屋頂。安裝時只需作一般校平,按要求連接汽、水、電即可。
  (七)制造簡單,操作、維修保養方便。機組中除屏蔽泵、真空泵和真空間等附屬設備外,幾乎都是換熱設備,制造比較容易。由于機組性能穩定,對外界條件變化適應性強,因而操作比較簡單。機組的維修保養工作,主要在于保持其氣密性。

  二、缺點
  (一)在有空氣的情況下,溴化鋰溶液對普通碳鋼具有強烈的腐蝕性。這不僅影響機組的壽命,而且影響機組的性能和正常運轉。
  (二)機組在真空下運行空氣容易漏入。即使漏入微量的空氣,也會嚴重地損害機組的性能。為此,制冷機要求嚴格密封,這就給機器的制造和使用增添了困難。
  (三)機組的排熱負荷較大,因為冷劑蒸汽的冷凝和吸收過程均為排熱過程。此外,對冷卻水的水質要求也比較高,在水質差的地方,使用時應進行專門的水質處理,否則將影響機組性能的正常發揮。

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