Абсорбционные чиллеры

Абсорбционные холодильные машины – АБХМ работают на натуральных холодильных агентах (хладагентах), а в качестве топлива используются – нефть, газ или их производные, био-топливо, пар, горячая вода, солнечная энергия или избыток тепловой энергии газовых турбин – поршневых электростанций.

Примеры возможных источников тепловой энергии:

• Когенерационные установки
• Котельная
• Технологическая горячая вода
• Газотурбинные установки
• Паровая котельная
• Технологический процесс
• Паровая турбина ТЭЦ
• Наличие газопровода вблизи объекта
• Газопоршневые установки

Преимущества АБХМ по сравнению с парокомпрессионными чиллерами работающими на электричестве:

1. Низкое потребление электроэнергии
   В установке холодопроизводительностью 1050 кВт потребляет 5.5 кВт, в свою очередь обычный парокомпрессионный чиллер потребляет 330 кВт.
2. Низкий уровень шума и вибраций
   Средний уровень шума чиллеров составляет 66 дБА. Что позволяет устанавливать чиллеры в зонах с высокими требованиями по шуму и вибрации.
3. Срок службы – более 20 лет
   За счет отсутствия вибраций и отсутствие движущихся частей, мощных электродвигателей, подшипников.

Описание процессов АБХМ

АБХМ состоит из четырех основных аппаратов: испаритель, абсорбер, генератор и конденсатор.

Вспомогательное оборудование включает насос раствора LiBr и насос хладагента (вода); для увеличения энергетической эффективности используют дополнительный теплообменник, чтобы повысить температуру слабого раствора перед генератором.

В АБХМ хладагентом является вода, абсорбентом (поглотителем) — раствор бромида лития (LiBr).

В испарителе поддерживается пониженное давление, 6 мм рт. ст., при таком давлении вода-хладагент кипит при температуре 4 °С. Насос подает хладагент на поверхность труб, по которым циркулирует охлаждаемая вода с температурой 12 °С, поступающая от потребителя для охлаждения.

Хладагент кипит, отнимая теплоту от труб с водой. В итоге к потребителю подается охлажденная вода с температурой 7 °С. Образующийся при кипении хладагента пар, необходимо удалять из испарителя для поддержания абсолютного давления 6 мм рт. ст. Эту задачу выполняет абсорбер, часто сблокированный с испарителем.

Пар хладагента, поступающий из испарителя в абсорбер, поглощается раствором LiBr. Раствор LiBr обладает высокой абсорбирующей способностью, которая увеличивается при увеличении плотности или при понижении температуры раствора. В абсорбере концентрированный раствор LiBr (подаваемый из генератора) поглощает пары хладагента, тем самым понижая свою концентрацию (т.е. становится слабым или разбавленным).

Поглощение паров (абсорбция) является экзотермической реакцией, т. е. реакцией с выделением теплоты, которая, в свою очередь, отводится охлаждающей водой, поступающей от градирни.

Далее слабый раствор подается насосом через теплообменник, в котором этот раствор повышает свою температуру путем теплообмена с концентрированным раствором, поступающим из генератора.

В генераторе за счет подвода тепловой энергии от греющего источника (в нашем случае — горячая вода) вода из слабого раствора LiBr выпаривается, и раствор LiBr снова становится концентрированным (крепким). Крепкий раствор LiBr после генератора направляется обратно в абсорбер.

Водяной пар из генератора поступает в конденсатор, где конденсируется за счет отвода теплоты конденсации к охлаждающей воде градирни.

Сконденсировавшийся из водяных паров хладагент (вода) вновь поступает в испаритель. И цикл повторяется заново.

Принцип работы АБХМ

Одноступенчатый абсорбционный чиллер на горячей воде состоит из испарителя, абсорбера, конденсатора, генератора, теплообменника раствора, насосов хладагента и абсорбента (раствора), системы продувки, системы управления и вспомогательного оборудования. Чиллер работает в условиях вакуума, хладагент (вода) кипит при низкой температуре, отводя теплоту от охлаждаемой воды, циркулирующей в трубах испарителя. Кипение хладагента в испарителе при обычных рабочих условиях происходит примерно при 4 °С. Насос хладагента используется для подачи хладагента (воды) на направляющие с помощью которых происходит распределение хладагента (воды) на трубы испарителя.

Для поддержания низкого давления в испарителе и обеспечения непрерывности процесса охлаждения пары хладагента должны абсорбироваться (поглощаться) в абсорбере. Для абсорбирования водяных паров используется крепкий раствор бромида лития LiBr, имеющий высокую поглощающую способность и поступающий из генератора на направляющие абсорбера. В процессе абсорбции водяных паров раствор бромида лития разбавляется, что снижает его поглощающую способность, раствор LiBr становится слабым. Затем насос слабого раствора LiBr перекачивает слабый раствор в генератор, где происходит одностадийное концентрирование раствора бромида лития для испарения предварительно абсорбированной воды. Частотно-регулируемый привод насоса раствора автоматически поддерживает оптимальный поток раствора к генератору на всех режимах работы для обеспечения максимальной энергетической эффективности. Слабый раствор LiBr (низкой концентрации) сначала подается в генератор, где он нагревается и превращается в крепкий раствор высокой концентрации за счет выпаривания из него водяного пара при помощи теплоты от горячей воды(источник тепловой энергии). Водяной пар из генератора поступает в конденсатор для охлаждения и конденсации. Затем хладагент возвращается в испаритель для возобновления рабочего цикла. Для отвода теплоты, выделяющейся при конденсации водяных паров хладагента в конденсаторе чиллера, используется охлаждающая вода от градирни, которая сначала направляется в абсорбер для поглощения теплоты абсорбции и из абсорбера охлаждающая вода подается в конденсатор. Для повышения энергетической эффективности цикла охлаждения слабый раствор направляется в теплообменник для предварительного нагревания крепким раствором из генератора.