燃气直燃型溴化锂吸收式空调

第八章燃气直燃型溴化锂吸收式空调

8—1 溴化锂吸收式制冷机的特点

溴化锂吸收式制冷机是以热能为动力，以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，制取高于0℃的冷量，可用作空调或生产工艺过程的冷源。对于有经济的蒸汽热源及燃气供应，以及要求振动小、噪音低的场合，与其它类型的制冷机相比，具有显著优点。

8—1—1 溴化锂吸收式制冷机的优点

1、以热能为动力，无需耗用大量电能，而且对热能的要求不高。能利用各种低品位热能和废气、废热，如高于20kPa饱和蒸汽；各种排气；高于75℃的热水以及地热、太阳能等，有利于热源的综合利用，因此运行费用低。若利用各种废气、废热来制冷，则几乎不需要花费运行费用，便能获得大量的冷源，具有很好的节电、节能效果，经济性高。

2、整个制冷装置除功率很小的屏蔽泵外，没有其他运动部件，振动小、噪声低，运行比较安静，特别适用于医院、旅馆、食堂、办公大楼、影剧院等场合。

3、以溴化锂溶液为工质，制冷机又在真空状态下运行，无臭、无毒、无爆炸危险，安全可靠，为环保型的制冷设备，有利于满足环境保护的要求。

4、冷量调节范围宽。随着外界负荷变化，机组可在10％～100％的范围内进行冷量无级调节，且低负荷调节时，热效率几乎不下降，性能稳定，能很好地适应变负荷的要求。

5、对外界条件变化的适应性强。如标准外界条件为蒸汽压力5.88×105 Pa，冷却水进口温度32℃，冷媒水出口温度10℃的蒸汽双效机，实际运行表明，能在蒸汽压力（1.96～7.84）×105Pa，冷却水进口温度25～40℃，冷媒水出口温度5～15℃的较宽范围内稳定运转。

6、安装简便，对安装基础的要求低。因运行时振动极小，故无需特殊的机座。可安装在室内、室外、底层、楼层或屋顶。安装时只需作一般校平，接上燃气、水管道和电源便可。

7、制造简单，操作、维修保养方便。机组中除屏蔽泵、真空泵和真空阀门等附属设备外，几乎都是热交换设备，制造比较容易。由于机组性能稳定，对外界条件变化的适应性强，因而操作比较简单。机组的维修保养工作，主要在于保持所需的气密性。

8—1—2 溴化锂吸收式制冷机的主要缺点

1、在有空气的情况下，溴化锂溶液对普通碳钢具有较强的腐蚀性。这不仅影响机组的寿命，并且影响机组的性能和正常运行。

2、制冷机在真空下运行，空气容易漏入。实践证明，即使漏入微量的空气，也会严重地损害机组的性能。为此，制冷机要求严格密封，这就给机组的制造和使用增添了困难。

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3、由于直接利用热能，机组的排热负荷较大，因为冷剂蒸汽的冷凝和吸收过程，均需冷却。此外，对冷却水的水质要求也比较高，在水质差的地方，使用时应进行专门的水质处理，否则将影响机组性能正常发挥。

4、从制取单位冷量所消耗的标准煤量来比较，溴化锂吸收式制冷机并无优势。8—1—3 直燃型溴化锂吸收式制冷机的特点

直燃型双效溴化锂吸收式冷热水机组以燃气、燃油为能源，通过其直接燃烧产生高温烟气作为加热源，利用吸收式制冷循环的原理。制取冷、热水，供夏季制冷，冬季采暖之用。这种机组是在蒸汽型双效溴化锂吸收式冷水机组的基础上开发的新机型。除具有溴化锂吸收式冷水机组的特点外，还有如下特点：

1、可对城市能源季节平衡，一般说夏季用电量大，而燃气耗量低，以我国南方某大城市为例，夏季热天的燃气耗量仅为常年耗量的50％左右，采用燃气直燃型冷热水机组可减少电耗，削峰填谷，平衡能源。

2、制冷剂水和吸收剂溴化锂对环境无污染。

3、燃烧效率高，燃烧完全。燃烧产物中所含的SOx和NOx低，对大气的污染小，一般在市区也允许采用。

4、制冷、采暖供热（亦可供应生活热水）兼用，一机多功能。体积小，机房占用面积小，使用方便。

5、可省去单独的锅炉房，减少了基建费用。同时，因高压发生器中的压力低于大气压，对操作人员无特殊要求。

6、安装无特殊要求，操作方便。

8—2 溴化锂吸收式制冷原理

溴化锂吸收式制冷原理同蒸汽压缩式制冷原理有相同之处，都是利用液态制冷剂在低温、低压条件下，蒸发、气化吸收载冷剂（冷水）的热负荷，产生制冷效应。所不同的是，溴化锂吸收式制冷是利用“溴化锂一水”组成的二元溶液为工质对，主要耗用热能而不是机械能来完成制冷循环的。

在溴化锂吸收式制冷机内循环的二元工质对中，水是制冷剂。在真空（绝对压力：870Pa）状态下蒸发，具有较低的蒸发温度（5℃），从而吸收载冷剂热负荷，使之温度降低，源源不断地输出低温冷水。工质对中溴化锂水溶液则是吸收剂，可在常温和低温下强烈地吸收水蒸气，但在高温下又能将其吸收的水分释放出来。制冷剂在二元溶液工质对中，不断地被吸收或释放出来。吸收与释放周而复始，不断循环，因此，蒸发制冷循环也连续不断。制冷过程所需的热能可为蒸汽，也可利用废热，废汽，以及地热（75℃以上）。在燃油或天然气充足的地方，还可采用直燃型溴化锂吸收式制冷机制取低温水。

溴化锂吸收式制冷机的制冷剂是水，制冷温度只能在0℃以上，一般不低于5℃，故溴化锂吸收式制冷机多用于空气调节工程作低温冷源，特别适用于大、中型空调工程中使用。溴化锂吸收式制冷机在某些生产工艺中也可用作低温冷却水。

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8—2—1 吸收式制冷的基本原理

8—2—1—1 吸收式制冷机基本工作原理

从热力学原理知道，任何液体工质在由液态向气态转化过程必然向周围吸收热量。水在汽化时会吸收汽化热。水在一定压力下汽化，而又必然是相应的温度。而且汽化压力愈低，汽化温度也愈低。如一个大气压下水的汽化温度为100℃，而在0.05大气压时汽化温度为33℃等。如果我们能创造一个压力很低的条件，让水在这个压力条件下汽化吸热，就可以得到相应的低温。

一定温度和浓度的溴化锂溶液的饱和压力比同温度的水的饱和蒸汽压力低得多。由于溴化锂溶液和水之间存在蒸汽压力差，溴化锂溶液吸收水的蒸汽，使水的蒸汽压力降低，水则进一步蒸发并吸收热量，而使本身的温度降低到对应的较低蒸汽压力的蒸发温度，从而实现制冷。

蒸汽压缩式制冷机的工作循环由压缩、冷凝、节流、蒸发四个基本过程组成。吸收式制冷机的基本工作过程实际上也是这四个过程，不过在压缩过程中，蒸汽不是利用压缩机的机械压缩，而是使用另一种方法完成的。如图8—1所示，由蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽先进入吸收器，在吸收器中用一种液态吸收剂来吸收，以维持蒸发器内的低压，在吸收的过程中要放出大量的溶解热。热量由管内冷却水或其他冷却介质带走，然后用溶液泵将这一由吸收剂与制冷剂混合而成的溶液送入发生器。溶液在发生器中被管内蒸汽或其他热源加热，提高了温度，制冷剂蒸汽又重新蒸发析出。此时，压力显然比吸收器中的压力高，成为高压蒸汽进入冷凝器冷凝。冷凝液经节流减压后进入蒸发器进行蒸发吸热，而冷（媒）水（或称冷冻水）降温实现了制冷。发生器中剩下的吸收剂又回到吸收器，继续循环。由上可知吸收式制冷机是以发生器、吸收器、溶液泵代替了压缩机。

图8—1 吸收式制冷机基本组成及工作原理

1—发生器2—冷凝器3—蒸发器4—吸收器5—冷剂泵

6—溶液泵7—热交换器8—节流阀9—减压阀

吸收剂仅在发生器、吸收器、溶液泵、减压阀中循环，并不到冷凝器、节流阀、蒸发器中去。而冷凝器、蒸发器、节流阀中则与蒸汽压缩式制冷机一样，只有制冷剂存在。

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吸收式制冷机基本热力循环如图8—1所示。其工作过程是：发生器靠外界热源供给的热量在稍高于冷凝压力下，使制冷剂溶液汽化，产生制冷剂蒸汽。制冷剂蒸汽进入冷凝器被冷却水冷却变为液体。液态制冷剂经节流阀进入蒸发器。在低压下制冷剂吸热汽化实现制冷。变成蒸汽的低压制冷剂再进入吸收器，在吸收器内被由发生器出来、又经减压的浓溶液所吸收，溶液又恢复到原来的浓度，同时此溶液被水冷却。吸收器中生成的溶液再送至发生器以完成制冷循环。

8—2—1—2 吸收式制冷机的工质及其基本热力性质

吸收式制冷机的工质与压缩式制冷机不同，它有两种工质，即制冷剂和吸收剂，我们通常称为工质对。如水一溴化锂（H2O—LiBr）、氨一水（NH3一H2O）。在吸收器和发生器内它们组成了溶液。因而吸收式制冷剂的工作原理还与溶液的特性有关。

现在我们进一步讨论吸收器、发生器内工质的吸收和解析过程：

图8—2 吸收原理

图8—2表示容器A内为纯水，B内为溴化锂水溶液。若两容器内的液体都处于相同温度下蒸发，由于两种不同分子间的吸引力不同，形成的蒸汽压力也不相同，容器A中的蒸汽压P A大于容器B中的蒸汽压P B。若将通道阀门打开使两容器相通，则容器A中的水分子就逐渐向容器B中扩散，最后进入溴化锂溶液中。由此可知，溴化锂溶液所以会吸收水蒸气是因为它们的蒸汽压不相同，两者的蒸汽压相差越大，吸收的能力就越强。同时也可以知道，作为吸收剂的工质，它的蒸汽压必须比制冷剂的小，其沸点也就必须比制冷剂的高。

作为吸收剂的溶液其饱和蒸汽压的大小必须由溶液的温度和浓度来确定。也就是说，只有在温度和浓度都已确定的情况下，饱和蒸汽压才有定值。这与单工质不相同，对于单工质来说，如果已知其温度，则其饱和蒸汽压力也就随之而定了。

另外，在吸收式制冷机的蒸发器中，制冷剂温度与吸收器吸收溶液的温度并不相同。因为蒸发温度是根据需用制冷的要求而定的，而吸收器吸收溶液的温度受到冷却介质温度的限制。蒸发器与吸收器总是相连接的。吸收器中的压力Pa与蒸发压力P0实际上仅差一个流动阻力，在这种情况下，要使溴化锂溶液能够吸收来自蒸发器的水蒸气，则必须使溶液的饱和蒸汽压Pa′小于Pa 。Pa′是与溶液温度t和浓度ζ相对应的饱和压力。这一压力虽是吸收溶液的饱和压力，但必须小于吸收器中压力Pa，因此溶液对吸收器压力Pa。来说是过冷液体。这种状态称为“可吸收态”。反之在发生器中溶液温度升高，与溶液温度对应的饱和蒸汽压也增大，它比发生器中的压力Pg还大（Pg与冷凝压力Pk也仅差一个流体阻力）。溶液中的水蒸气就会被解析出来。这种溶液状态称为“可解析态”或“可发生态”。因而吸收器中溶液只有处于“可吸收态”才能进行吸收过程，发生器中溶液只有处于“可解析态”才能进行发生过程。

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8—2—1—3 单效溴化锂吸收式制冷机的热力循环

单效溴化锂吸收式制冷机是溴化锂吸收式制冷机的基本型式，这种制冷机可采用低势热能，通常采用0.03～0.15MPa的饱和蒸汽、85～150℃的热水、或城市燃气为能源。但制冷机的热力系数较低，约为0.65～0.7。因而专配锅炉提供驱动热源是不经济的，利用余热、废热、生产工艺过程中产生的排热等为能源，特别在热、电、冷联供中配套使用，无疑有着明显的节能效果。

溴化锂吸收式制冷机的热力循环如图8—3。冷剂水由冷剂水泵抽吸并喷淋在蒸发器管簇的外部，冷剂水则吸收了管内温度较高的冷（媒）水传给它的热量而蒸发，冷（媒）水因之降温以供制冷降温使用。为了使这一过程连续不断地进行下去，必须不断地取走冷剂水蒸发出来的水蒸气以维持蒸发器中的低压，同时还必须不断地补充蒸发掉的冷剂水。在溴化锂吸收式制冷机中，蒸发器中蒸发出来的冷剂水蒸气不断地流向吸收器，被喷淋到吸收器管外的溴化锂溶液所吸收。吸收过程的凝结潜热和溶解热被管内的冷水带出，吸收器出来的稀溶液一部分通过溶液泵经过溶液热交换器送往发生器，另一部分则流到引射器中。

图8—3 单效吸收式制冷循环系统图

在引射器中，稀溶液汲取溶液热交换器出来的浓溶液而混合成中间浓度的溶液，中间溶液到吸收器喷淋管中，喷淋到吸收器管簇的外部，回到发生器来的稀溶液被管内的高温工作蒸汽加热，溶液温度升高而沸腾，溶液中的冷剂水汽化，溶液变浓。浓溶液借助重力和压力差的作用而流往溶液热交换器。由发生器蒸发出来的冷剂水蒸汽，流到冷凝器中冷凝，其凝结潜热被管内冷却水带走。冷却水先进入吸收器，而后流到冷凝器最后排出。在冷凝器中凝结出来的冷剂水送往蒸发器去，蒸发器中的冷剂水再被冷剂水泵抽汲并送到蒸发器喷淋管喷淋到蒸发器管外蒸发吸热。如此往复循环，不断地制冷。

8—2—2 双效溴化锂吸收式制冷机制冷原理

单效溴化锂吸收式制冷机在发生器中的驱动热源通常是0.03～0.15MPa低压蒸汽或85～150℃的热水。为了防止浓溶液发生结晶，发生器流出的浓溶液浓度不能过高。所以，

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在发生器中溶液允许达到的温度受到限制（通常不超过110℃左右），加热热源的温度也就不能过高。如果工作蒸汽压力高，则需要节流减压后才能使用，从而造成能量利用上的浪费。为充分利用高品位的能源，在单效溴化锂吸收式制冷机的基础上，又开发了双效溴化锂吸收式制冷机。

双效溴化锂吸收式制冷机与单效机相比有着较高的热力系数（热力系数约为1.1～1.2），但需要较高品位的驱动热源，通常采用0.25～0.8MPa的饱和蒸汽或150℃以上的高温热水为驱动热源，也可采用城市燃气燃烧产生的热量作为驱动热源。双效机最重要的一点是确保安全，为此高压发生器中的压力被控制在大气压以下运转，这样制取单位冷量所需的冷却水量要比单效机大。但制取相同冷量时双效机的冷却负荷仅为单效机的2／3左右，因此冷却塔容量可比单效机小。

双效溴化锂吸收式制冷机，比单效制冷机增加了一个高压发生器，又称高压筒。低压部分与单效机的结构相近，也是由上下两筒组成。因此，双效机的一般形式为三筒式。图8—4为双效溴化锂吸收式制冷机原理图。

图8—4 双效溴化锂吸收式制冷机原理图

(a) 低温热交换器前分流(b)串流流程系统原理图

1—高压发生器2—冷凝器3—低压发生器4—蒸发器1—高压发生器2—高温热交换器

5—吸收器6—高温热交换器7—低温热交换器3—低压发生器4—冷凝器5—蒸发器

8—凝水回热器9—发生器泵10—吸收器泵6—吸收器7—低温热交换器8—吸收器泵11—蒸发器泵12—抽真空装置9—高压发生器泵10—蒸发器泵11—抽气装置

12—隔膜阀13—加热蒸汽14—加热蒸汽凝结水

15—冷却水16—冷媒水

为了提高热交换效率，更好地完成制冷循环，双效溴化锂制冷机设有两套溶液热交换器。从高压发生器流出的温度较高的浓溶液与来自吸收器低温的稀溶液进行热交换的换热器称为高温热交换器。从低压发生器流出的浓溶液（温度比高压发生器出口的溶液温度低）与稀溶液进行热交换的热交换器称低温热交换器。同时，为使进入低压发生器的稀溶液温度再接

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近低压发生器内的发生温度，充分利用加热蒸汽的余热，在稀溶液离开低温热交换器进入低压发生器前，增设一套凝水回热器。把经过低温热交换器升温后的稀溶液，利用高压发生器发生过程使用的蒸汽余热，通过凝水回热器继续升温，使稀溶液进入低压发生器后，依靠高压发生器产生的高温冷剂水蒸汽，足以让稀溶液在低压发生器内很快发生出冷剂水蒸气。进入冷凝器。

综上所述，与单效机相比，双效机增加了高压发生器、高温热交换器和凝水回热器，使热力系数有很大提高，有利于节约能耗和推广应用。

双效溴化锂吸收式制冷机制冷原理：由图8—4(a)看出吸收器5中的稀溶液，由发生器泵9分两路输送至高温热交换器6和低温热交换器7，进入高温热交换器的稀溶液，被从高压发生器1流出的高温浓溶液加热升温后，进入高压发生器。而进入低温热交换器的稀溶液，被从低压发生器3流出的浓溶液加热升温后，再经凝水回热器8继续升温，然后进入低压发生器3。

进入高压发生器的稀溶液被工作蒸汽加热，溶液沸腾，产生高温冷剂蒸汽，导入低压发生器，加热低压发生器中的稀溶液后，经节流进入冷凝器2，被冷却凝结为冷剂水。

进入低压发生器的稀溶液被高压发生器产生出的高温冷剂蒸汽所加热，产生低温冷剂蒸汽直接进入冷凝器，也被冷却凝结为冷剂水。高、低压发生器的冷剂水汇合于冷凝器集水盘中，混合后导入蒸发器4中。

加热高压发生器中稀溶液的工作蒸汽的凝结水，经凝水回热器进入凝水管路。而高压发生器中的稀溶液因被加热蒸发出了冷剂蒸汽，使浓度升高成浓溶液，又经高温热交换器导入吸收器5。低压发生器中的稀溶液，被加热升温放出冷剂蒸汽也成为浓溶液，再经低温热交换器进入吸收器。浓溶液与吸收器中原有溶液混合成中间浓度溶液，由吸收器泵汲取混合溶液，输送至喷淋系统，喷洒在吸收器管簇外表面，吸收来自蒸发器4蒸发出来的冷剂蒸汽，再次变为稀溶液进入下一个循环。吸收过程所产生的吸收热被冷却水带到制冷系统外，完成溴化锂溶液从稀溶液到浓溶液，再回到稀溶液的循环过程。即热压缩循环过程。

高、低压发生器所产生的冷剂蒸汽，凝结在冷凝器管簇外表面上，被流经管簇里面的

冷却水吸收凝结过程产生的凝结热，带到制冷系统外。凝结后的冷剂水汇集起来经节流装置，淋洒在蒸发器管簇外表面上，因蒸发器内压力低，部分冷剂水闪发吸收冷媒水的热量，产生部分制冷效应。尚未蒸发的大部分冷剂水，由蒸发器泵11喷淋在蒸发器管簇外表面，吸收通过管簇内流经的冷媒水热量，蒸发成冷剂蒸汽，进入吸收器。

冷媒水的热量被吸收使水温降低，从而达到制冷目的，完成制冷循环。吸收器中喷淋中间浓度混合溶液吸收制冷剂蒸汽，使蒸发器处于低压状态，溶液吸收制冷剂蒸汽后，靠热压缩系统再产生制冷剂蒸汽。保证了制冷过程的周而复始的循环。

双效溴化锂吸收式制冷机除用蒸汽作为加热热源外，也可用燃油或燃气（天然气、城市煤气或液化石油气）作为加热热源。

8—2—3 直燃型溴化锂吸收式冷热水机组

直燃型溴化锂吸收式冷热水机组以燃气或燃油为能源，以燃烧产生的高温烟气为热源，按蒸汽吸收式循环的原理工作。这种机组具有燃烧效率高；对大气环境污染小；体积小，占地省；既可用于夏季供冷，又可用冬季采暖，必要时还可以提供生活热水，使用范围广等优

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点，因而近年来国内外发展极为迅速。

直燃型双效溴化锂冷热水机组的制冷原理和蒸汽型双效溴化锂吸收式冷水机组基本相同，只是高压发生器不用蒸汽加热，而是以燃料在其中直接燃烧产生的高温烟气为热源，因而具有热源温度高，传热损失小等优点。

直燃型双效冷热水机组和蒸汽型双效冷水机组相同，溶液回路也有串联流程与并联流程之分，通常由以下三种方式构成热水回路提供热水：

1、将冷却水回路切换成热水回路，以吸收器、冷凝器和加热盘管构成热水回路；

2、热水和冷水采用同一回路，以蒸发器和加热盘管构成热水回路；

3、专设热水回路，以热水器和加热盘管构成专用的热水回路；

下面以热水和冷水采用同一回路的直燃型冷热水机组为例加以说明。

8—2—3—1 热水和冷水采用同一回路的直燃型冷热水机组工作原理

在机组中，空调器中冷却盘管兼用作加热盘管，冷水泵兼用作热水泵，制热水时，热水在原来的冷水回路中流动。这样，热水和冷水采用同一回路，可以通过工况的变换交替地制取冷水和热水。

图8—5为热水和冷水采用同一回路的机组工作原理图。制冷水时，其工作原理与上述机组相同。制热水时，冷水回路为热水回路，向采暖环境提供热量。同时，冷却水回路和低压发生器则停止工作。从高压发生器流出的冷剂蒸汽在蒸发器管簇上冷凝放热，管内的热水被加热而升温。在蒸发器中冷凝的冷剂水流入吸收器使浓溶液稀释成溶液，完成溶液的循环。机组的工况变换是通过高压发生器的冷剂蒸汽通向蒸发器的阀门切换，以及蒸发器的液囊与吸收器相连通来实现的。与热水和冷却水采用同一回路的机组相比，这种变换比较简便，机组结构也比较紧凑。

图8—5 热水和冷水采用同一回路的机组工作原理图

1—高压发生器2—低压发生器3—冷凝器4—冷却塔5—空调器（或风机盘管）6—冷水（热水泵）7—冷却水泵8—蒸发器9—冷剂泵10—溶液泵11—吸收器12—低温热交换器13—高温热交换器

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8—2—3—2 循环流程

机组制冷水时的循环流程，即为溶液回路按串联流程工作的双效制冷循环。机组制热水的循环流程，在溶液i一ξ图上如图8—6所示。

1．溶液回路为：Array 5—4线为高压发生器中的发生过程，燃料燃烧产生

的高温烟气直接加热其中的溶液，使其浓缩成浓度为ξ

r，的浓溶液。同时，所产生的冷剂蒸汽（其状态点为3′）

被送往蒸发器。

4—8线为溶液的降温过程。进入吸收器的浓溶液在

管道和机组壳体中散热降温。

3／8—2线为吸收器中溶液的稀释过程。进入吸收器

的浓溶液与来自蒸发器的冷剂水混合，稀释成浓度为ξa

的溶液。

2—7线为吸收器向高压发生器的供液过程。稀溶液

经

溶液热交换器，凝水换热器流入高压发生器，同时，溶图8—6 热水和冷水采用同一回液通过热交换器的管道和壳体散热。

路的机组在i—ξ图上的制热循环7—5线为高压发生器中溶液的预热过程。进入高压

发生器的稀溶液从过冷状态（点7）被加热到平衡态（点

5）。溶液从点5开始沸腾，发生冷却蒸汽。

值得注意的是：此时发生器实质上是高压发生器的冷凝器，若扣除管路阻力损失，二者的压力基本相同，即Pr = P0

2．冷剂回路为：

3′一3线为蒸发器中的潜热加热过程。来自高压发生器的冷剂蒸汽在这里冷凝放热，

使流过管内的热水温度升高。

8—3 燃气系统设计

燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机机组利用燃气作为热源。可制取7℃以上冷水，60℃左右热水，具有冷暖两用、耗电少，燃烧效率高、无环境污染、体积小，自动化程度高，安装简便等优点，被誉为21世纪环保节能型的“绿色空调”，广泛应用于暖通空调。本节主要介绍燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机机房燃气系统设计。

8—3—1 燃气系统设计依据

直燃机燃气系统与常规燃气锅炉供气系统相同，可遵照国家标准《锅炉房设计规范》（GB50041—92）、《城镇燃气设计规范》（GB50028—93，1998年版）有关规定进行设计。

常用的燃气系统见图8—7示。

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160 图8—7 燃气直燃型溴化锂吸收式制冷机组燃气系统

8—3—2 燃气的供应方式

燃气系统由于燃气种类、供应压力与供应方式的不同，燃气系统设计时应与当地的燃气公司协商，根据国家有关规范、标准以及所选用的直燃型冷热水机组燃烧器的额定工作压力来进行设计。燃气的供应方式一般可分为下列几种：

1、低压供应方式：家用常为这种方式，特别需注意的是燃气的种类不同，压力也不同。燃气压力一般在1～2kPa范围内。

2、中低压供应方式：从中压管分出，要在用户所在地安装专用的压力调节器。这是直燃型冷热水机的主要供气方式。供气压力范围—般在4～10kPa范围内。

3、中压供应方式：从中压管分出后，不安装专用压力调节器，直接供入直燃型冷热水机组。燃气压力通常在80～100kPa范围内。

燃气的供应方式一般要与直燃机燃烧器所要求的额定压力适应，但有时也会由于外部条件的限制，来调整燃烧器的额定压力。

8—3—3 燃气供应系统

选择直燃型冷热水机组时，应将用户准备使用的燃气类型、热值、压力等参数搞清楚，以便与生产厂家共同研究选择合适的燃烧器。

1、燃气类型：城市燃气分为天然气、人工煤气、液化石油气等类型，应根据用户当地的气源情况选用。

2、热值要求：燃气热值愈高、运行成本愈低。燃气热值应不低于14.63MJ／Nm3,一般城市燃气可满足要求。

3、压力要求：燃气进入机房的压力不宜低于3kPa，一般使用范围为5～15kPa。压力愈高，运转愈稳定，所需燃烧器成本愈低。当压力高于15kPa时应设减压装置。减压装置宜设在地上单独的建筑物或箱内；当受到地上条件限制，且减压装置进口压力不大于0．4MPa，可设置在地下单独建筑物内；液化石油气和相对密度大于1.0的燃气，减压装置不得设于地下室和半地下室内；当自然条件或周围环境许可时，可设置在有围护结构的露天场地上。

4、流量：燃气输气量与燃气压力和管径有关，应认真计算，以确保机组所需燃气量。

5、管材及安装要求：根据管径不同可选择焊接钢管、无缝钢管或镀锌钢管，焊接或法兰连接；输送湿燃气的管道，应有不小于0.003坡度，坡向集水罐；燃气引入管穿过建筑物基础、墙或管沟时，均应设置在钢套管中，并应考虑沉降的影响，必要时应采取补偿措施；管道应明设、避开卧室、易燃易爆品仓库、配电室、变电室、电缆沟、烟道、进风道和易使

管道腐蚀的场所，特殊情况暗设管道时，应做到便于安装与检修；输送密度比空气大的燃气管道，不应设在地下室、半地下室内，宜装在机房外墙和便于检测的地点；所有连接管路应进行气密性试验，充入≥0．4MPa氮气试压，以皂液检漏；管路最低处应设泄水阀；管路进入机房后，在距机组2 ~ 3m处应设放散管、压力计、球阀、过滤器、流量计。

6、阀门安装：直燃机房内侧燃气引入管上，应设置总快速切断阀，重要用户应在室外另设置阀门。装设地点，应考虑安全和便于操作；每台机组燃气干管上，应装设关闭阀和快速切断阀；每个燃烧器的燃气支管上，应装设关闭阀，阀后串联装设2个电磁阀。

7、放散管：燃气管道上应设置放散管，作为充气起动及检修时将燃气排至室外之用，其管径DN≥20mm，管口应高出屋脊1 m以上，并采取防雨雪、防雷措施（引线接地，接地电阻应小于10Ω）。

8—4 燃烧器

8—4—1 燃气燃烧器

燃气溴化锂冷热水机组采用燃气燃烧器，外型结构主要有枪型和环型两种。燃气燃烧器设有主燃烧器和点火燃烧器，主燃烧器的结构见图8—8。

燃烧器有燃烧器头1、燃烧器风道6、风机11、电动机12、风门15、燃气管19以及点火用变压器20等组成。风机一般采用离心式风机，由电动机带动，送风量由风门调节，以便与燃气匹配。通常此种燃烧器为预混燃烧器，在燃烧时呈紊流状态。

图8—8 主燃烧器结构

l—燃烧器头2—砖衬3—燃气孔4—阻焰孔5—阻焰环6—燃烧器风道

7—安装用法兰8—点火用空气引出口9—风压开关引出口10—风门开度指示板11—风机12—电动机13—风机本体14—风压开关15—风门16—风门轴

17—燃气18—旋转叶片19—燃气管20—点火用变压器21—接线匣

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燃烧器头l 由砖衬2和阻焰环5构成，预先混合的燃气形成火焰高速向前喷燃，不致造成低速逆火。

燃烧器风道6将风机11送出的空气加以整流，并从燃气管19的中心将空气送到炉内。燃气从燃气管19中的燃气孔3喷向中间流动的空气，混合后燃烧。

燃气和空气混合气的一部分，经过阻焰孔4进入主火焰周围的环状低速空间进行燃烧。这样，提高了主火焰的燃烧速度，在防止主火焰脱离燃烧器而被吹灭的同时，可达到及时完成高负荷燃烧的作用。

在炉筒的后部设有观察孔，用以判断燃烧状态，检查气孔堵塞，砖衬脱落以及阻焰环烧坏等情况。

燃烧器的空气量和燃气量之间通过连杆机构相连，连杆机构见图8—9。随着负荷的变化，由控制电动机改变风门和燃气阀门的开度。这样可以尽可能在高、中、低三种负荷下，保证有相应的过量空气系数。在日常检查时，应注意连杆机构接头部位是否有松动等。

图8—9 连杆机构 图8—10点火燃烧器的布置

1—点火板2—火焰监测器3—火花塞 4—针阀 5—点火空气调节器

点火燃烧器的布置见图8—10，燃气经针阀4引入，空气则由图8—8中的点火用空气引出口8引入。引入的空气量可由孔板设定，也可在引入空气的管道上设置针阀加以控制。由空气和燃气适量混合而形成的混合气体，经点火板1喷出，并由火花塞3引燃。火花塞3位于点火板1的中央，在点火板l 和火花塞3之间加上6000V 的高压电，两者之间产生的火花引燃上述的混合气体。

火焰监测器2通常采用紫外线光电管，利用火焰中的紫外线确定火焰的存在，一旦熄火它便能发出信号。这类火焰监测器动作可靠，不致因炉内高温和点火失误而产生误动作。使用燃气燃烧器时，燃气燃烧系统必须安全可靠，同时自动化程度要高。

燃气燃烧器可使用人工煤气、天然气、液化石油气、沼气等各种气体燃料，在换用另一种燃气（如从人工煤气换用天然气）后只要在阀门组上稍作调节，而燃烧头部分不需要进行任何改动。

燃气燃烧器的功率（热负荷）调节分快速滑动两级，慢速滑动两级和慢速比例调节。风门和燃气控制蝶阀通过凸轮连杆装置同步操作，保证了燃烧功率变化时的最佳燃烧效果。

燃气燃烧器的最大输出也取决于燃烧室压力，选型时根据设备烟气侧的阻力和需用功率作选择。订货时除说明功率、阻力外，还要提供燃气管道出口压力及燃气热值等，以便供货商提供合适的燃气管路阀门和附件。另外，燃气燃烧器也可提供加长的燃烧头。

国外B公司燃气燃烧器的型号和主要技术参数见表8—1

表8—1 国外B公司燃气燃烧器的型号和主要技术参数

8—4—2 燃油—燃气两用式燃烧器

燃油一燃气两用式燃烧器由燃油燃烧器和燃气燃烧器组合而成，可供燃油和燃气交替燃烧，可有效利用能源。

燃油一燃气两用式燃烧器，可以是燃气与轻油交替燃烧，也可以是燃气与重油交替燃烧。轻油一燃气两用式燃烧器又可分为单级、双级、递增式和调节式四种，重油一燃气两用式燃烧器也有双级、递增式和调节式三种型式。

燃油一燃气两用燃烧器可进行燃料间的自动转换，一种方法是使用一个带外部温度计的电势计进行控制，另一种方法是根据记时闹钟提供的时间进行控制。

国外B公司油气两用燃烧器的型号和主要技术参数见表8—2 。

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表8—2 国外B公司油气两用燃烧器的型号和主要技术参数

8—5 直燃型溴化锂吸收式制冷机机房设计

直燃型溴化锂吸收式制冷机（以下简称直燃机）适用于以下地区：

1．用户所在地区具有丰富的燃油、燃气资源；

2．当地环保要求不允许采用燃煤锅炉，且用电紧张或电费昂贵；

3．燃油、燃气均可使用的场合，应认真研究、权衡使用燃气或燃油的得失。一般优先考虑使用城市燃气，若无城市燃气供应时，应考虑使用轻油。重油的含硫量较高，一般不宜采用。

8—5—1 直燃型溴化锂吸收式制冷机的机型选择原则

1、直燃机机型的选择

直燃机从其利用的能源可分为燃油型、燃气型及油、气两用型；从功能上可分为三用型164

（具备制冷、采暖、卫生热水三种功能）、空调型（具备制冷，采暖功能）和单冷型（只具备制冷功能）。单冷型较前两种便宜，三用型与空调型价格接近，选用时应根据用户的供水参数要求；还应进行经济比较，以减少机房的一次性投资。

2、负荷的确定

确定直燃机的冷（热）负荷，除在计算空调负荷的基础上，增加机组本身和水系统的冷（热）损失（一般为10％~ 15％）外，尚应考虑冷（热）水和冷却水产生的污垢因素，对产冷（热）量进行修正。机组在制冷的同时制卫生热水，则制冷量相应降低，除非加大高压发生器，这一因素亦应考虑。不同的冷（热）负荷的建筑物，应选择相应的直燃机。

一般直燃机的额定供热量是其额定制冷量的80％左右。但也可根据用户的要求，选择供热量大于或等于制冷量的特殊机型。直燃机的供热量是指供暖热量与卫生用热水热量之和，或二者之一（二者均能单独达到额定供热量）。

3、台数的确定

一般选用2～4台直燃机，中小型工程选用2台，较大型选3台，大型选4台。机组之间考虑互为备用和轮换使用的可能性。从便于维修管理的角度考虑，尽量选用同机型、同规格的机组；从节能的角度考虑，必要时也可选用不同机型、不同负荷的机组搭配组合的方案。

4、工作压力的确定

直燃机的工作压力，直接影响其成本造价及系统运行的安全可靠性，应根据相应空调水系统、供暖水系统、卫生热水系统在机组设置标高处的工作压力，来分别确定直燃机蒸发器、冷凝器及热水器的工作压力。国产直燃机的蒸发器、冷凝器及热水器管束的工作压力为0.8MPa（普通型），可满足一般建筑物的使用要求，设计选型时，应优先考虑，以降低设备成本，对于设在高层或超高层建筑物地下室或底层的直燃机组，其承压往往超过0.30MPa。如果认为采用空调水系统竖向不分区的方案安全可靠且经济合理时，可向厂方特殊订货选用工作压力为0.81～1.6MPa的加强型机组。否则，应采取水系统分区等减压措施，降低底部机组的承压，使成本较低的普通型机组得以应用。

5、燃料的确定

选用何种燃料，应根据当地燃料供应情况和经济技术比较结果确定。当有可靠的气源（天然气等），应首先采用燃气；当只有油源（轻油或重油），应首先考虑采用轻油（柴油）。轻油系统较重油系统简单，运行管理方便，不需要加热输油管。当然，如果有便宜的重油来源，也应加以考虑。如果用户预知燃气不能完全满足需要（每天的用气高峰致使气量不足或年内某一季节气量不足）时，可选择油、气双燃料两用型机组，以满足不同阶段供应不同燃料的特殊情况。双燃料机组由于它备有双重功能，价格较贵。用户应将初投资的增加与运行费的降低加以比较，进行合理选择。

8—5—2 燃气直燃机机房设计安全技术措施

一、直燃机机房的安全技术措施

1、直燃机配备的燃烧器应是具有多种自动控制功能的机电一体化燃烧器。

2、烟气排放应通畅，燃气燃烧产生的烟气应排至室外，应有防烟气倒回的措施，室内有害气体的浓度应符合国家卫生标准要求。

3、排放烟气的烟囱宜分类单独设置，当二台或二台以上机组需要合并烟囱时，不应相

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互影响运行，应在每台机组的排烟支管上加装截断阀。

4、烟囱需有一定的强度，避免因振动而产生噪声，烟气流速不宜超过4m／s。

5、由中压燃气直接供应的机组，当机组无稳压装置时，应设置稳压装置、过滤器。

6、燃气管道和机组的连接不得使用非金属软管，

7、直燃机安装在建筑物的地面层时，应设置燃气泄漏报警器，报警器应满足当燃气泄漏浓度达到爆炸下限1/4时能报警。

二、直燃机组安装在地下室和半地下室的安全技术措施。

1、燃用液化石油气的直燃机严禁设置在地下室及半地下室。

2、燃气引入管应设快速切断阀和紧急自动切断阀。

3、直燃机宜自带熄火保护装置。

4、敷设人工燃气和天然气管道的地下室、半地下室，其净高不应小于2.2米。

5、应设有机械通风和事故排风设备。

6、应有固定的照明设备。

7、应用非燃烧体的实体墙与电话间、变电间、修理间和储藏间隔开。

8、燃气管道应采用厚壁无缝钢管，无缝钢管应进行防腐。应采用焊接或法兰连接。

9、机房内应在适当位置设置性能可靠的燃气报警器。报警器应满足当燃气泄漏浓度达到爆炸下限1／4时能报警的要求，持续一分钟后自动切断阀自动切断气源。

燃气报警器设置的位置应符合以下规定：

(1) 报警器与机组的水平距离应在报警器作用半径以内。

(2) 报警器的下端应在楼板底面以下0.3m以内。

(3) 楼板底面下有凸出≥0.6m梁时，报警器须设置在梁与机组之间。

(4) 机房内有排气口时，最靠近机组的排气口附近应设置报警器。

(5) 当机组与排气口之间的凸出楼板梁≥0.6m时，报警器不得设置在排气口附近，应设

在梁与机组之间。

(6) 报警器不得设置在距进风口1.5m范围以内的地方。

(7) 报警器距进入地下室管道的水平距离应在报警器作用半径以内。

10、断阀应采用自动关闭，现场人工开启方式，设置在地面的专用小间内。自动切断阀应有二路控制，一路由燃气报警器控制，另一路由排风机控制。

11、燃气管道的末端应设放散管，放散管应高出屋脊1米以上，放散管的端部应有防雨和防堵塞措施。当建筑处于防雷区之外时，放散管的引线应接地，接地电阻应小于10Ω。

12、当采用人工燃气供气时，在燃气管道的最低处应设置可拆卸的集水器。

13、当直燃机组运行时，直燃机房内必须有可靠的通风换气措施，换气量按下列三个因素进行计算确定：

(1) 供给燃气燃烧时所需要的助燃空气；

(2) 将燃气燃烧时直燃机机体、烟道及其他设备等散发出的热量而引起机房内空气温度

上升控制在允许范围内；

(3) 人体环境卫生所必须的新鲜空气。

14、当直燃机组停止运行时，可减少第13条确定的通风量，但不应低于3h—1，以排出因管道泄漏而滞留在机房内的燃气。

15、燃气管道严禁穿越防火墙。

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16、消防控制中心或监视室应有显示报警器工作状态的装置，应能显示各点报警、故障信号、自动启闭信号。自动切断阀应能遥控切断。

17、报警系统应有备用电源。

18、直燃机组安装在地下二层或二层地下时，机房的泄爆（压）面积不得小于直燃机占地（包括直燃机前、后、左右检修场地l m）面积的10％，且泄压口应避开人员密集场所。

19、直燃机组进入地下室的进口，其高度和宽度必须满足机组安装、检修、更换、运输的需要。

8—5—3 直燃机机房燃气管路设计安全技术措施

一、燃气管路系统设计

1、燃气管路系统示例见图8—7。

2、燃气管路

(1) 在满足设计、制造和操作条件下，应缩短燃烧器与燃气(安全)截止阀之间的管路长

度；

(2) 使用内部混合式（大气式或无焰式）燃烧器时，应设置防止逆流的止回阀等；

(3) 在燃气截止阀和压力调节阀的上游应设置易于检查、维护的过滤器；

(4) 应减小和减少燃烧器与燃气截止阀之间产生的阻力及附件，如弯头等；

(5) 燃气调压器应按表8—3设置，调压器原则上应设置在燃气截止阀的下游；

(6) 燃气压力控制器应按表8—3设置，当燃气压力异常下降和上升时，应能迅速切断

燃气；

(7) 在主管路上应设置监测供气压力和燃气调压器工作压力的压力表或压力表接头；

(8) 在紧接燃烧器之前的管路上应设置在全开状态下阻力小的旋塞或阀门等，另外，在旋塞或阀门之前还应设置进行漏泄检验和测量燃烧器压力的接头；

(9) 燃气（安全）截止阀不应设置旁通阀。

表8—3 燃气压力调节器和上、下限压力控制器

注：○表示应设置；△表示根据需要设置。

3、空气管路

(1) 在调节风门的上游应设置风压控制器；

(2) 点火燃烧器空气管路应从调节风门之前引出；

(3) 应设置测量空气压力的接头。

二、燃气管的材料、配件和配置与制作

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1．配管、法兰、法兰用螺栓、螺母、垫片接头等的材料和型式规格的规定

2．燃气管路可采用镀锌焊接钢管、无缝钢管。但燃气压力大于10kPa，公称直径大于或等于50mm的燃气管路应采用无缝钢管。

3．管路及管路附件的连接方式按表8—4的规定。

表8—4 燃气管路及管路附件的连接方式

4．采用焊接连接时，焊接方法、焊条、焊缝的检查应按照JB／T6917的有关规定。

5．采用法兰连接时，配管和法兰的焊接方法应符合相应法兰标准的规定。

6．采用螺纹连接时，应采用螺纹密封的管螺纹。燃气压力大于10kPa的燃气管路，应采用无缝钢管制作的管件等。

7．采用设置支架，或在主干管路与主管路之间设置金属波纹管等，以消除由于荷载、热膨胀、振动等产生的外力以及可能引起的配管系统接头渗漏。

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