直燃式溴化锂机组高、低温换热器故障分析

　　1机组概况 笔者所在单位的冷热源站房共有直燃式溴化锂双效机组15台,单台机组制冷量/制热量为3516kW/2830kW。机组由以下部件组成:蒸发器,吸收器,冷凝器,高、低压发生器,高、低温溶液换热器,溶液泵,抽气系统,控制系统,燃烧器及其他辅助系统。机组运行原理为:高真空状态下水的沸点很低,制冷剂水蒸发从而冷却蒸发器管内的循环水;制冷剂泵使制冷剂水循环喷淋在蒸发器管簇上,增强换热效果。图1为系统循环图。

　　2故障情况 由15台机组供应全厂办公和工艺所需的冷水或热水,要求出水温度保持为7℃。对机组定期进行正规保养,并且实行点检、巡检制度,机组一直安全运行。但是在2004年,4#机组7月26~30日正常运行后关机,8月6日重新开机运行0.5h后,溶液泵出现抽空现象,声音异常,抖动明显,立即进行了停机处理。维修人员对该机组进行密闭性检验,发现机组高压发生器筒体下侧(近燃烧室一端)开裂。由于当时为空调使用旺季时间,机组不能停止供冷,无法检修4#机组。等到了过渡季节,停止运行机组,放空天然气,焊接裂缝并更换溶液泵。

　　11月24日开机运行20min后,出现溶液泄漏现象,检测机组发现高压发生器筒体另一端下侧(远离燃烧室一端)开裂。为了安全起见和找到故障的根本原因,将机组高温换热器和高压发生器分隔开来,并对高温换热器进行检漏,发现浓溶液侧打进的氮气很快和稀溶液侧连通,表明高温换热器出现了严重穿透现象。
3故障原因分析 一般来说,溴化锂机组最容易发生结晶的部位在高温换热器浓溶液侧和浓溶液出口处,因为这里是溶液浓度最高及浓溶液温度最低处。但是4#机组两次结晶均出现在高压发生器,第一次为高压发生器本体和高压发生器进口处;第二次为高压发生器本体和高压发生器进、出口处,说明是由于短时间内进入机组高压发生器的溶液量过少,使得溶液浓度过高而在高压发生器处发生结晶,在此基础上分析4#机组出现开裂的原因。 第一次开裂 由于无法用直观的方法检测以及没有详细、准确的数据可用于对比说明问题,目前只能通过现象分析可能的原因。

　　1)第一种可能性为高压发生器筒体受应力开裂。如果是这种情况,那么由于加热压力高于大气压力,加之金属的热膨胀,一般不会再有大量空气漏入,结果将是只要真空泵能够抽除泄入的不凝性气体,就不会导致机组较为严重的结晶现象。另外,机组运行8年,一直很正常,并且筒体为结构件,出厂前进行过详细的检测,虽然无法通过运行数据及时发现筒体是否出现裂缝,但是通过上面的分析可知,高压发生器由于受筒体应力而开裂的可能性较小。

　　2)第二种可能性为高温换热器发生泄漏。稀溶液进入换热器壳层浓溶液侧,使得进入高压发生器的稀溶液循环量减小,同时高压发生器继续被加热,其内溶液浓度迅速升高,所以高压发生器内部出现严重的结晶固化现象,最后高压发生器筒体在结晶处发生应力变形而开裂。

　　3.2第二次开裂 第二次开裂出现在高压发生器筒体的现象表明高温换热器穿透,稀溶液进入换热器壳层浓溶液侧,使得进入高压发生器的稀溶液循环量减小,出现严重的结晶固化现象,结果高压发生器筒体在结晶处或筒体的裂缝损伤处发生应力变形、破损。