大温差低温节能型溴化锂机组的探讨

关键词：大温差；低温节能型溴化锂机组；节能；工艺应用；运行费；初投资；

当今低碳经济、节能减排等概念不断深入，节约能源已成为国际共识。现在的用户，特别是工业用户选用溴化锂制冷机时都非常理性慎重，不再仅仅单纯地注重初投资，而对日后的运行、维护费用更为关心。低温节能型溴化锂机组采用冷水小流量大温差运行，可降低冷水泵的输送能耗、减少水泵的扬程及运行费用、减少管道的尺寸；同时冷却水大温差的设计，可以减少冷却塔尺寸，节约冷却塔占地面积，减少水泵流量和水管的尺寸，从而减少了用户的初投资及运行费用。笔者结合实例对低温节能型溴化锂机组的节能优势及发展方向分别进行了探讨和研究。
1 节能方式
在城市建设发展中，建筑能耗已占全球总能耗的30%左右，而空调耗能一般占整个建筑能耗的60%以上，且比例不断增加。城市每年的用电高峰在夏季，空调在此时间内的耗电要占总发电量的30%左右，有的地区高达50%～60%，因此，对空调系统的节能要求提到了十分重要的位置。一个空调系统所耗能源主要由2部分组成：
（1）制冷机自身所消耗的能源；
（2）水系统所消耗的能源。
通常大家习惯在制冷机自身上采取节能措施，可随着制冷机技术的日趋完善，节能效果已很有限。因此可从另一种方式——水系统的形式考虑节能。
在空调系统的运行中，目前水系统的输配用电量一般占系统总能耗的15%～20%。而且按名义工况设计的空调系统，在实际运行中，大多是采用定流量系统，全年大部分时间处于非设计工况运行，且运行时间内冷水温差很小，有时仅为0.5～1.0 ℃，在小温差大流量的情况下工作，造成冷水泵能量的大量损耗。采用冷水大温差运行，因其冷水特性为小流量大温差，可降低冷水泵输送能耗，容易满足部分负荷运行的特性，实现系统节能运行。经测算，当冷水供回水温差增大1倍时，水系统运行可节能约25%。为了取得更好的节能效果，可以采用冷却水与冷水大温差相结合的方法，节能和节省初投资更加明显。据统计，目前国内空调系统的平均负荷率为30%～50%[NextPage]。即采用定流量设计时，按大温差设计的空调系统，在全年大部分时间内运行的冷水温差将不能达到设计值，冷水泵全年处于满负荷运行，能耗基本不变。一般采用双级泵系统或单级变频泵实现。
2 节能优势
工业用户对溴化锂制冷机在节能方面有较高的要求，另外还对其在工业使用中有特殊要求，以满足工艺需要。
比如：在尿素、合成氨等企业，为了将氨气体积最大幅度的缩小，提高压缩机工作效率，增加产量，希望工艺冷却水温度尽可能降低，当冷却水温度在5 ℃时，生产效率可以提高约7%，所以冷水温度低于7 ℃的溴化锂制冷机在竞争中将会更具优势。
低温节能型溴机，就是利用大温差、低冷水出口温度的方式，达到节能的同时满足工艺需求双重目的一种新机型。该机型可以节约系统的循环水量，相应减少水泵、冷却塔等的运行费用，减少管道的尺寸，节约系统的初投资。

图1 标准型与低温节能型机组系统比较

现以400万kcal/h溴化锂制冷机为例，验证其节能优势。
2.1 运行费用比较分析
主要参数对比如表1所示，制冷量为400万kcal/h。以下参数为我公司机组的主要设计参数：
表1 主要参数对比

项目 项目名称	标准型	低温节能型
冷水进、出口温度	12 ℃→7 ℃	18 ℃→6 ℃
冷却水进、出口温度	32 ℃→38 ℃	32 ℃→42 ℃
冷水流量	800 m3/h	334 m3/h
冷却水流量	1 220 m3/h	760 m3/h
蒸汽压力	0.6 MPa	0.6 MPa
蒸汽耗量	5 360 kg/h	5 250 kg/h

[NextPage]
分析对象与工作条件为：以400万kcal/h溴化锂制冷机为例，年运行时间：330天，每天24 h，全年运行7 920 h；电价为：0.6元/kW．h（根据地方不同电价执行标准不同，此为笔者所在当地的电价值），同时以下设备型号、价格为笔者所了解厂家的情况，根据各个厂家不同，会存在一定差异，但结果变化幅度不会太大。
标准型溴机运行的电力费用：
（1）冷水系统：流量为800 m3/h，流动阻力为30 mH2O；选用冷水泵：型号SB300—315，功率为90 kW；年消耗电力：712 800 kW．h；全年电费：42.768万元。
（2）冷却水系统：流量为1 220 m3/h，流动阻力为22 mH2O；选用冷却水泵：型号SB400—400，功率为110 kW；年消耗电力：871 200 kW．h；全年电费：52.272万元。
（3）冷却塔风机：流量为800 m3/h；选用冷却塔：型号BNB1220，功率为45 kW；年消耗电力：356 400 kW．h；全年电费：21.384万元。
（4）年消耗电力：1 940 400 kW．h；全年总电费：116.424万元。
低温节能型溴机运行的电力费用：
（1）冷水系统：流量为334 m3/h，流动阻力为35 mH2O。 选用冷水泵：型号SB200—400（I）B，功率为55 kW；年消耗电力：435 600 kW．h；全年电费：21.384万元。
（2）冷却水系统：流量为760 m3/h，流动阻力为28 mH2O；选用冷却水泵：型号SB300—300，功率为75 kW；年消耗电力：594 000 kW．h；全年电费：35.64万元。
（3）冷却塔风机：流量为760 m3/h；选用冷却塔：型号BNB760，功率为37 kW；年消耗电力：293 040 kW．h； 全年电费：17.582万元。
（4）年消耗电力：1 322 640 ＫW．h；全年总电费：79.358万元。
全年节约电费：低温节能型溴化锂制冷机比标准型溴化锂制冷机，每年节能情况为：
年节约电力：617 760 kW．h；节约幅度：31.8%；年节约电费：37.066万元。
2.2 初投资比较分析
注：由于我[NextPage]公司低温节能型和标准型机组成本相差无几，故在做以下投资成本分析时，扣除了机组自身费用。
标准型机组制冷系统投资费用：
（1）冷水泵2台（一用一备）：2×2.344=4.688万元；
（2）冷却水泵2台（一用一备）：2×5.118=10.236万元；
（3）冷却塔1台：29.3万元；
（4）管道与配件（冷水DN325、冷却水DN400）：120万元。合计：164.224万元。
低温节能型机组制冷系统投资费用：
（1）冷水泵2台（一用一备）：2×1.644=3.28万元；
（2）冷却水泵2台（一用一备）：2×3.646=7.292万元；
（3）冷却塔1台：23.3万元；
（4）管道与配件（冷水DN325、冷却水DN400）：83万元。合计：116.88万元。
低温节能型机组制冷系统节约投资费用：164.224－116.88=47.344万元；节约幅度达到28.8%。



3 发展方向
低温节能型溴机主要针对工业冷却系统设计，可用于各类工矿企业。由于其节能效果明显、投资费用低，也适用于水量小、制冷量大的空调场合。据初步了解，在以下行业将会运用到低温节能型溴机机组：比如化工、石油、冶金、食品、建材、医药行业等。
4 结语
总之，节能型溴化锂制冷机无论是从节能减排、降低运行费用、减少初投资，还是扩广使用范围等方面都是一种具有相当优势的新型产品。因此，我们相信低温节能型制冷机在未来将会有一个快速的发展。