Абсорбционные холодильные машины в Москве и области под ключ

Абсорбционная холодильная машина — пароконденсационная холодильная установка. Для простоты и однозначности толкования всех терминов рассматриваем одноступенчатую АБХМ (абсорбционную бромистолитиевую холодильную машину). 

Принцип действия АБХМ основан на способности хладагента (воды) испаряться за счет его поглощения (абсорбции) абсорбентом (бромидом лития). Процесс испарения — эндотермическая реакция — происходит в условиях вакуума с поглощением теплоты, подведенной к Испарителю с охлаждаемой водой.

Концентрированный раствор абсорбента, подающийся в Абсорбер, поглощает пары воды, превращаясь в слабый (разбавленный) раствор. При последующем его нагреве (от внешнего источника тепловой энергии — греющей среды) в Генераторе пары воды выделяются из абсорбента, поступая в Конденсатор, где конденсируются, превращаясь в воду, которая, расширяясь, поступает в Испаритель, тем самым замыкая цикл. Изменение концентрации хладагента в Абсорбере и Генераторе сопровождается изменением температуры насыщения.

Для снижения потерь энергии при циркуляции абсорбента между Абсорбером и Генератором устанавливается рекуперативный теплообменник. Для обеспечения работы АБХМ необходимо присутствие еще одного контура — контура охлаждающей воды, предназначенного для отведения от АБХМ низкопотенциальной, «отработанной» тепловой энергии.

В описанной выше схеме охлаждаемая вода — это именно та среда, которую требуется охладить, а греющая среда — это внешний источник тепловой энергии, в качестве которого может использоваться пар (как низкопотенциальный, так и высокопотенциальный), вода различных параметров, горячие дымовые газы котлов, печей или выхлопные газы генераторных установок, а также непосредственно теплота сгорания топлива в самом контуре АБХМ (АБХМ прямого нагрева).

Такая вариативность возможных источников тепла как раз и определяет главную линию классификации, которой придерживаются все современные производители АБХМ:

• АБХМ на горячей воде (hotwater-fredchiller), использующая в качестве источника тепла горячую воду (от 75°С.и выше);
• АБХМ на паре (steam-fredchiller), использующая в качестве источника тепла пар (75-200°С.);
• АБХМ на выхлопных газах (exhaust-fredchiller), использующая в качестве источника тепла дымовые газы котлов, печей или выхлопные газы генераторных установок (250-600°С.);
• АБХМ прямого нагрева (direct-fredchiller), использующая в качестве источника тепла топливо (природный газ, мазут, дизельное топливо).

Таким образом, АБХМ — это холодильная установка, работающая за счет тепловой энергии, а не электричества. Единственные потребители электроэнергии в АБХМ — перекачивающие насосы. Они же являются и единственными движущимися механизмами в составе ХМ.

Данные установки, работающие по абсорбционному принципу (АБХМ), применяются в машиностроении, металлургии, пищевой промышленности, электронике, нефтехимической промышленности и других сферах, где требуются холодильные свойства таких чиллеров.

Поскольку в АБХМ хладагентом является вода, то они практически не оказывают влияния на озоновый слой атмосферы и развитие так называемого парникового эффекта.

Выбросы (эмиссия) от абсорбционных холодильных машин зависят от условий их применения. Если холодильная машина интегрирована в когенерационную систему и питается тепловой энергией из этой системы, то такая ХМ никакого негативного накапливающегося эффекта для окружающей среды не имеет.

Если же рассматривать отдельно взятую АБХМ прямого нагрева, то здесь определяющими факторами будут тип используемого топлива для получения тепловой энергии и применяемая технология сжигания. Природный газ как достаточно дешевый и чистый вид топлива получил наибольшее распространение в АБХМ прямого нагрева. Тем не менее, меры безопасности, касающиеся выбросов вредных газов (оксидов азота в частности), в подобных ХМ должны соблюдаться, а контроль должен проводиться в соответствии с действующими нормативами и регламентами.

В какой бы отрасли промышленности и в какой бы сфере не рассматривался вопрос о применении АБХМ, ключевым фактором всегда будет являться экономическая сторона. Несмотря на специфику задач и технологий различных отраслей, где сегодня находят применение АБХМ (а это металлургия, нефтехимия, энергетика, машиностроение, электроника, пищевая промышленность), ответ на вопрос об экономической целесообразности использования АБХМ везде определяется одинаково.

Если на предприятии есть бросовые источники тепла (горячая вода, пар, дымовые и выхлопные газы), которые при ином раскладе доставляют только проблемы, эффект от внедрения холодильных машин ощутим и благоприятно влияет на производство в целом.

Одноступенчатая АБХМ косвенного нагрева
В 1-ноступенчатых системах холодильный агент проходит через 4 рабочих компонента — испаритель, абсорбер, десорбер и конденсатор. Цикл охлаждения выполняется в одном контуре. Этим объясняется невысокий КПД таких машин и ограниченная сфера применения: оборудование устанавливается в помещениях, где есть доступные источники утилизируемого тепла. Мощность не превышает 25 киловатт — 5 мегаватт.

Одноступенчатая АБХМ прямого нагрева
Данное оборудование работает от источника тепловой энергии, сжигаемого непосредственно в машине. Это упрощает многие процессы, обеспечивает более надежную работу, создает меньший риск кристаллизации. Увеличивает срок службы чиллера. Процесс охлаждения происходит в одном контуре.

Двухступенчатая АБХМ косвенного нагрева
Повышенную результативность предлагают 2-хступенчатые АБХМ. В данном оборудовании используется 2 конденсатора или 2 абсорбера. Данная конфигурация обеспечивает более эффективное производство холодильного агента из абсорбента при минимальном расходе тепловой энергии. Этот процесс экономит около 10% энергопотребления по сравнению с традиционной 1-ноступенчатой ​​конструкцией.

Двухступенчатая АБХМ прямого нагрева
Наиболее распространены 2-х ступенчатые АБХМ с 2 абсорберами или 2 конденсаторами. Подобная конфигурация позволяет увеличить количество холодильного агента в испарителе и повысить КПД охлаждающего оборудования. Первая 2-хступенчатая АБХМ появилась в 50-х гг. ХХ века и использовалась для кондиционирования помещений.

Трехступенчатая АБХМ
Упрощенная реализация 3-х ступенчатого абсорбционного чиллера — комбинация 2 одноступенчатых машин с передачей тепловой энергии из одного контура во второй. Первый прототип 3-хступенчатой АБХМ с 3 конденсаторами и 3 генераторами появился в 1985 году. В 1993 г. изобретатели получили патент на более совершенную 3-хступенчатую АБХМ с удвоенным конденсатором. Результативность данного оборудования на 40-50% выше 2-х ступенчатых моделей.

Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН)
Абсорбционный тепловой насос на основе бромида лития может производить высококачественное тепло за счет рекуперации тепла из низкоценных источников (геотермальная вода, конденсационная вода дымовых газов, сточные воды промышленных процессов). Абсорбционные тепловые насосы с бромистым литием делятся на две категории:

• АБТН 1-й категория способны утилизировать тепло от низкотемпературного источника тепла и производить горячую воду с температурой от 40 до 100°С;
• АБТН 2-й категории способен утилизировать тепло от среднетемпературного источника тепла и производить перегретую воду на выходе с температурой 100~170°С.

АБХМ на выхлопных газах
Данный вид оборудования использует бросовое тепло в виде выхлопных газов. Является оптимальным, экономичным решением при неосвоенных излишках технологического или сбросного тепла. Хорошо работает везде, где есть дефицит электроэнергии.

АБХМ на газе и дизеле
Устройство работает за счет сгорания природного газа или жидкого дизельного топлива. Применяются в промышленности и производстве электроэнергии и тепла: в этом секторе обычно имеется большое количество отходов или сбросовой тепловой энергии.

АБХМ на паре
Установка работает на насыщенном водяном паре. Процесс охлаждения реализуется за счет локального снижения температуры, вызванного выпариванием хладагента при давлении ниже точки кипения. Конечный охлаждающий эффект зависит от объема испаряемой жидкости.

АБХМ на горячей воде
В АБХМ на горячей воде процесс охлаждения протекает по аналогичному циклу испарения и конденсации, но механическое сжатие среды заменяется химическими процессами, протекающими в условиях, близких к вакууму. Принцип действия основан на зависимости температуры кипения от давления. При нормальном давлении (1013 гПа) вода кипит при температуре +100°С, но чем ниже давление, тем ниже температура кипения воды. При давлении 860 Па вода кипит при температуре +5°С.