某裝置原來用035 MPa低壓蒸汽由購置的1.0MPa高壓蒸汽減溫減壓制得，蒸汽購置成本高受外供影響大。經(jīng)調(diào)研該裝置內(nèi)脫烷烴塔塔頂回流物料需要進(jìn)行冷卻．物料流量約500t/h、溫度約127℃，為實(shí)現(xiàn)物料的冷卻，又可回收低溫余熱，工廠聯(lián)合北京華清微拓公司，對熱泵技術(shù)在工廠應(yīng)用的可行性進(jìn)行了論證，并研制了二類升溫型溴化鋰熱泵，以制取0.35MPa蒸汽，減少工廠外購蒸汽量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)物料的冷卻滿足脫烷烴塔的要求。 中央廚房裝修

2012年2月熱泵在工廠投運(yùn)，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，蒸汽產(chǎn)量存8t/h以上，烷烴出口溫度存86℃附近，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，但2013年3月、5月機(jī)組相繼發(fā)生故障，蒸汽產(chǎn)量大幅下降，烷烴出口溫度大幅降低，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)冷凝器冷劑滿液位（蒸發(fā) 

器液位平穩(wěn)），造成機(jī)組被迫停機(jī)。本文就此故障展開原因分析并提出整改措施。 

1、熱泵原理及故障原因分析 

1.１熱泵原理 

第二類溴化鋰吸收式熱泵是一種升溫型熱泵，以低溫?zé)嵩礊轵?qū)動力而用于提高其他物料溫位的設(shè)備，其性能系數(shù)COP總是＜l，一般為0.47～0.5[1-2]，二類吸收式熱泵包括發(fā)生器、吸收器、蒸發(fā)器、冷凝器、熱交換器、溶液泵、溶劑泵、熱水泵等主要部件[3]。蒸發(fā)器和發(fā)生器以低品位（循環(huán)烷烴）廢熱為驅(qū)動熱源，低品位余熱首先進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)加熱冷劑釋放出熱量，冷劑蒸汽進(jìn)入吸收器，被來自發(fā)生器底的濃溶液吸收而放出熱量，從而加熱吸收器內(nèi)熱水銅管，熱水被加熱升溫后，至閃蒸罐閃蒸，閃蒸產(chǎn)生的蒸汽送至蒸汽管網(wǎng)。原理圖如圖l： 

1.2原因分析 

1.2.1故障現(xiàn)象 

2013年3月12日，熱泵蒸汽產(chǎn)量大幅降低，將熱泵停機(jī)，對冷凝器和吸收器分別進(jìn)行試漏檢查，檢查發(fā)現(xiàn)冷凝器有兩根管束穿通，由于管層冷卻水壓力高于機(jī)組，冷卻水漏入機(jī)組，使機(jī)組內(nèi)“冷劑”過多，冷凝器滿液位，在積水盤中發(fā)生溢流，致使?jié)馊芤簼舛绕停椭廖掌骱螅绊懤鋭┪章剩艧崃拷档停瑢?dǎo)致蒸汽產(chǎn)量下降。停機(jī)后，將兩根穿通管束兩端使用堵頭堵塞，機(jī)組恢復(fù)正常。 

2013年5月1日，再次發(fā)現(xiàn)蒸汽產(chǎn)量降低，停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)，有4個(gè)管束穿通，且位置與3月份漏點(diǎn)位置接近。對冷凝器銅管進(jìn)行抽管中央廚房裝修

1.2.2腐蝕分析 

(1)對銅管進(jìn)行檢查及對比分析 

從圖2看出，抽出銅管有一段長約15 cm的點(diǎn)蝕腐蝕帶，從斷口處查看，斷裂處減薄十分嚴(yán)重，而且4根腐蝕帶相對位置在同一位置。現(xiàn)場比對，腐蝕帶位置在冷凝器視鏡處，從冷凝器視鏡位置可見，機(jī)組外有一根管線正對腐蝕處，如圖3所示。 

經(jīng)過圖紙審查發(fā)現(xiàn)，該排放線為吸收器至冷凝器未凝性氣體排放線，排放線管口為直噴型，里面未設(shè)置防止沖刷的擋板等措施。 檢查抽出管表面如圖2，發(fā)現(xiàn)4根泄漏管束正對噴射點(diǎn)處，都有腐蝕坑，背向側(cè)則無腐蝕，且管束離噴口越近，腐蝕越嚴(yán)重。進(jìn)而表明，管束腐蝕與未凝性氣體排放線噴口有關(guān)。 

(2)原理分析 

正常操作時(shí)，吸收器壓力在1OO kPa (A)附近，液相溫度為150'C，冷凝器壓力在6 kPa (A)附近，溫度為35℃，該管線為Φ22 mm×3mm，吸收器至冷凝器高度差以lm計(jì)，根據(jù)伯努利方程計(jì)算，g=9.81;在吸收器內(nèi)未凝型氣體（主要為蒸汽）為靜止?fàn)顟B(tài)，速度ul =0；100℃時(shí)比重ρ=0.6 kg/m3;管線阻力∑fe不計(jì)，因此，則管線內(nèi)流速為559.8 m/s。 

因該管線位于溴化鋰濃溶液噴淋頭下方，如圖3所示。正常操作時(shí)，會噴淋至未凝性氣體管口處，致使吸收器內(nèi)溶劑蒸汽，夾帶少量溴化鋰，壓力為100 kPa，以559.8 m/s高速噴射至溫度為35℃，壓力為6kPa (A)的冷凝器銅管上，未凝性氣體內(nèi)夾帶的溴化鋰溶液，一方面由于溫度急劇下降，溴化鋰溶解度降低，另一方面由于壓力大幅降低，從而使溶液中的溶劑大量汽化，溴化鋰結(jié)晶析出，晶體以較高速度沖撞冷凝器管束，形成類似“噴砂”現(xiàn)象的沖刷腐蝕。 中央廚房裝修

2整改措施 

2.1斷開吸收器至冷凝器的管線 

經(jīng)分析，①由于吸收器作用是溴化鋰濃溶液吸收蒸發(fā)器來的冷劑蒸汽，接觸過程產(chǎn)生大量熱，微量未凝性氣體對此放熱過程影響有限。②該過程中，微量未凝性氣體可通過稀溶液溶解帶走，不會在吸收器內(nèi)集聚。③為了施工方便，不影響裝置生產(chǎn)，同時(shí)驗(yàn)證以上兩點(diǎn)準(zhǔn)確性，采取了在機(jī)組外斷開該管線的方式。 

2.2對穿通管束及其附近可能腐蝕的25根管束進(jìn)行堵塞 

由于冷凝器管口間距很小，若更換管束后，管口處需漲管密封，其過程易對其他管口造成損傷。經(jīng)計(jì)算，冷凝器內(nèi)有708根管束，堵塞管束占比為25/708=0.35%，經(jīng)過核算，不會對冷凝器冷凝效果產(chǎn)生較大影響，因此，將穿通管束及其附近可能腐蝕的25根管束進(jìn)行堵塞。 

3整改效果 

3.1整改后，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，至2016年再未出現(xiàn)類似故障。 

為了驗(yàn)證取消該管線對吸收器的影響，檢查蒸發(fā)器壓力情況（因吸收器無壓力表，吸收器與蒸發(fā)器連通，蒸發(fā)器壓力可間接表示吸收器內(nèi)壓力變化及未凝性氣體含量情況），數(shù)據(jù)如表1： 

從上述數(shù)據(jù)看出，蒸發(fā)器壓力整改后均值與整改前一致，且最大值與最小值差值更小，較整改前更平穩(wěn)，表明取消吸收器至冷凝器的未凝性氣體管線對吸收器無明顯影響。 

3.2為查看機(jī)組整體運(yùn)行情況，統(tǒng)計(jì)機(jī)組蒸汽產(chǎn)量及熱源烷烴出口溫度，并與設(shè)計(jì)值進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)如表2： 

根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，與本裝置技術(shù)參數(shù)中所規(guī)定的額定工況進(jìn)行對比，在驅(qū)動熱源烷烴溫度、流量低于設(shè)計(jì)值的情況下，蒸汽產(chǎn)量、循環(huán)烷烴出口溫度達(dá)到了技術(shù)協(xié)議中所規(guī)定的設(shè)計(jì)要求，且蒸汽溫度升高，蒸汽品質(zhì)上升，滿足了蒸汽用戶的使用要求。 

蒸汽約200元/l，軟化水5元/t，電耗約18.1元/h,除去上述損耗，每年收益約1061.42萬元，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。 

4結(jié)論 

(1)熱泵蒸汽量低的原因?yàn)槔淠鞴苁鴥?nèi)漏，冷卻水漏入機(jī)組，“冷劑”過多，使溴化鋰溶液濃度過低造成。中央廚房裝修 

(2)冷凝器銅管腐蝕，主要原因是吸收器至冷凝器的未凝性氣體管線含溴化鋰，溴化鋰急劇冷卻結(jié)晶后，對冷凝器管束表面形成“噴砂”，腐蝕管束。 

(3)經(jīng)過長期平穩(wěn)運(yùn)行驗(yàn)證，設(shè)計(jì)中該吸收器至冷凝器的未凝性氣體管線可以取消，為后期熱泵設(shè)計(jì)提供參考。 

(4)熱泵整改后，蒸汽產(chǎn)量、熱物料出口溫度穩(wěn)定，滿足了蒸汽用戶、循環(huán)烷烴工藝操作的要求。并充分的回收了低位熱能，減少了外購蒸汽量，提高了經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。