
2.1動作原理
1気圧では水は100℃で沸騰しますが、0.00891気圧では沸点は5℃まで下がります。つまり、圧力が低下すると水の沸点も低下するのです。水が沸騰して蒸発するような、非常に低い圧力、すなわち高真空の環境を作り出すことができれば、冷却効果を得ることができます。
排ガス・温水チラーはこの原理に基づいて動作し、低圧蒸発器の伝熱管上で水を沸騰・蒸発させて熱を吸収し、低温の冷水を生成します。蒸発器内での連続的な蒸発と熱吸収を維持するためには、冷媒水を常に補充し、蒸発した冷媒蒸気を継続的に除去する必要があります。この機能は、臭化リチウム溶液の吸収特性によって実現されます。
冷却プロセス:
排ガス・温水LiBr吸収ユニットの動作原理を図2-1に示す。吸収器から排出された希薄溶液は、HTGポンプによって低温熱交換器を通してLTGに送られる。LTG内では、希薄溶液はHTGからの温水と高温冷媒蒸気によって加熱され、中間溶液へと濃縮されると同時に冷媒蒸気が発生する。LTG内で希薄溶液が加熱された後、高温冷媒蒸気は凝縮して冷媒水となる。冷媒水は、LTGで発生した冷媒蒸気とともにU字管を通って凝縮器に入り、そこで冷却水によって冷却されて冷媒水となる。
LTGからの中間溶液は2つの流れに分かれる。一方の流れはLTGポンプによって高温熱交換器を通してHTGに送られる。高温の排気ガスまたは燃料ガスによって加熱されたこの溶液は、高温の冷媒蒸気を生成し、さらに濃縮されて高濃度溶液となる。高温熱交換器で冷却された後、この高濃度溶液はもう一方の中間溶液の流れと混合され、混合溶液となる。
凝縮器で生成された冷媒水は、U字管を通って蒸発器に入ります。蒸発器内の圧力が低いため、冷媒水の一部は蒸発します。残りの冷媒水は冷媒ポンプによって汲み上げられ、蒸発器の熱交換器チューブに噴霧されます。チューブ内を流れる冷却水から熱を吸収して蒸発することで、チューブ内の冷却水の温度が下がり、冷却効果が得られます。
混合溶液は吸収ポンプによって低温熱交換器を通して吸収器に送られます。吸収器の熱交換器チューブに噴霧された溶液は、循環冷却水によって冷却されます。温度が下がると、蒸発器から冷媒蒸気を吸収し、希釈溶液となります。このようにして、混合溶液は蒸発器内で冷媒水の蒸発によって発生する冷媒蒸気を継続的に吸収し、蒸発器内での蒸発プロセスを連続的に進行させます。蒸発器から冷媒蒸気を吸収して希釈されたLiBr溶液は、溶液ポンプによって高温ガス発生器(HTG)に送られ、沸騰・濃縮されます。これで1回の冷凍サイクルが完了します。このプロセスが無限に繰り返されることで、蒸発器は空調システムや工業プロセスを冷却するための低温冷水を連続的に供給します。
加熱プロセス:
冷却水回路と冷媒水回路の運転が停止し、冷水回路が温水回路に切り替わります。吸収器内の希釈溶液は、LTGポンプとHTGポンプによってLTGとHTGに送られ、そこで加熱・濃縮されます。生成された冷媒蒸気は配管とバルブを通って蒸発器に入り、蒸発器チューブバンドル上で凝縮し、蒸発器熱交換器チューブ内を流れる温水を加熱します。凝縮した冷媒水は、蒸発器プレートからバルブを通って吸収器に流れ込みます。HTGからの濃縮溶液はバルブを通って吸収器に入り、冷媒水と混合して希釈溶液を形成します。この希釈溶液は、溶液ポンプによってLTGとHTGに送られます。この連続サイクルにより、加熱目的が達成されます。
イチジク。2-1 プロセスフロー図
2.3主要構成要素と機能
1. ジェネレータ
HTG関数:高温の排ガスからの熱によって中間溶液中の水が蒸発し、一次冷媒蒸気となって溶液が濃縮される。一次冷媒蒸気はLTG(低温ガスタービン)に入り、濃縮された溶液は高温熱交換器へと流れる。
LTG機能:吸収器から得られた希薄溶液を中間溶液に濃縮するために、温水と発生した一次冷媒蒸気を使用し、一次冷媒蒸気は冷媒水に変換され、さらに二次冷媒蒸気を発生させる。
2. コンデンサー
コンデンサー機能:凝縮器は熱発生装置です。発生器からの冷媒蒸気が凝縮器に入り、給湯をより高い温度に加熱します。これにより暖房効果が得られます。冷媒蒸気が給湯を加熱した後、冷媒蒸気の形で凝縮し、蒸発器に入ります。
シェルアンドチューブ構造を採用した凝縮器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、貯水タンク、および水室から構成される。通常、凝縮器と発生器は配管で直接接続されているため、両者の圧力はほぼ同一である。
3. 蒸発器
蒸発器の機能:蒸発器は廃熱回収装置です。凝縮器からの冷媒水が伝熱管の表面から蒸発し、管内のCHWの熱を奪って冷却します。こうして廃熱が回収されます。伝熱管の表面から蒸発した冷媒蒸気は吸収器に入ります。
シェルアンドチューブ構造を採用した蒸発器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、バッフル板、ドリップトレイ、スプリンクラー、および水室から構成される。蒸発器の作動圧力は、発生器圧力の約1/10である。
4. アブソーバー
吸収機能:吸収器は熱発生装置です。蒸発器からの冷媒蒸気は吸収器に入り、そこで濃縮溶液に吸収されます。濃縮溶液は希釈溶液となり、ポンプで次のサイクルに送られます。冷媒蒸気が濃縮溶液に吸収される過程で、大量の熱が発生し、給湯温度を上昇させます。こうして暖房効果が得られます。
シェルアンドチューブ構造を採用した吸収器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、パージ管、噴霧器、および水室から構成されます。吸収器はヒートポンプシステム内で最も圧力が低い容器であり、非凝縮性空気の影響を最も大きく受ける箇所です。
5. 熱交換器
高温。交換機能の食事:高濃度溶液から熱を回収します。プレート構造を採用したこの熱交換器は、高い熱効率と顕著な省エネルギー効果を実現します。
低温。H交換機能の食事:中間溶液から熱を回収します。プレート構造を採用したこの熱交換器は、高い熱効率と顕著な省エネルギー効果を実現します。
6. 自動エアパージシステム
システム機能:エアパージシステムは、ヒートポンプ内の非凝縮性空気を排出し、高真空状態を維持する準備ができています。運転中、希釈液が高速で流れ、エジェクタノズル周辺に局所的な低圧領域を生成します。これにより、ヒートポンプから非凝縮性空気が排出されます。このシステムはヒートポンプと同時に作動します。ヒートポンプの運転中、自動システムは内部の高真空状態を維持し、システムの性能と耐用年数を最大限に確保します。
エアパージシステムは、エジェクター、クーラー、オイルトラップ、エアシリンダー、およびバルブで構成されるシステムです。
7.溶液ポンプ
溶液ポンプは、臭化リチウム溶液を供給し、ヒートポンプ内部における作動液の正常な流れを確保するために使用される。
この溶液ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高い防爆性能、最小限のメンテナンス、そして長い耐用年数を特長とする、完全密閉型の缶型遠心ポンプです。
8. 冷媒ポンプ
冷媒ポンプは、冷媒水を供給し、蒸発器への冷媒水の正常な噴霧を確保するために使用されます。
この冷媒ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高い防爆性能、最小限のメンテナンス、長寿命を特長とする、完全密閉型の缶入り遠心ポンプです。
9. 真空ポンプ
真空ポンプは、起動段階での真空パージと運転段階での空気パージに使用されます。
この真空ポンプは回転羽根車を採用しています。その性能を左右するのは真空オイル管理です。オイルの乳化を防ぐことで、エアパージ性能が明らかに向上し、耐用年数も長くなります。
10.電気キャビネット
LiBrヒートポンプの制御センターとして、電気キャビネットには主要な制御装置と電気部品が収容されています。
火力発電、石油掘削、石油化学、鉄鋼、化学処理などの分野における低温廃温水や低圧蒸気の回収に適用できます。河川水、地下水、その他の天然水源を利用して、低温温水を高温温水に変換し、地域暖房やプロセス加熱に利用できます。
インテリジェント制御&簡単操作
完全自動制御により、ワンボタンでのオン/オフ、負荷調整、溶液濃度制限制御、遠隔監視を実現できます。
人工知能制御システム AI (V5.0)
■全自動制御機能
制御システム(AI、V5.0)は、ワンキー起動/停止、タイマーによるオン/オフ、成熟した安全保護システム、複数の自動調整、システムインターロック、エキスパートシステム、ヒューマンマシン対話(多言語)、ビルディングオートメーションインターフェースなど、強力かつ包括的な機能を備えています。
■完了ユニット異常自己診断および保護機能
制御システム(AI、V5.0)は、34種類の異常自己診断・保護機能を備えています。異常レベルに応じてシステムが自動的に対策を講じることで、事故を未然に防ぎ、人的労力を最小限に抑え、チラーの持続的かつ安全で安定した運転を実現します。
■個性的lロードa調整f聖油
制御システム(AI、V5.0)には独自の負荷調整機能が搭載されており、実際の負荷に応じてチラーの出力を自動調整できます。この機能は、起動・停止時間や希釈時間を短縮するだけでなく、待機電力とエネルギー消費量の削減にも貢献します。
■独自のソリューション循環量 制御技術
制御システム(AI、V5.0)は、革新的な三値制御技術を用いて溶液循環量を調整します。従来、溶液循環量の制御には発生器の液面レベルのみが用いられていました。この新技術は、濃縮溶液の濃度と温度、そして発生器内の液面レベルという3つの要素の利点を組み合わせます。さらに、溶液ポンプには高度な周波数可変制御技術を適用することで、最適な循環溶液量を実現します。この技術により、運転効率が向上し、起動時間とエネルギー消費量が削減されます。
■溶液濃度制御テクノロジー
制御システム(AI、V5.0)は、独自の濃度制御技術を採用し、濃縮溶液の濃度と量、および温水量をリアルタイムで監視・制御します。このシステムにより、高濃度条件下でもチラーを安全かつ安定的に稼働させ、チラーの運転効率を向上させ、結晶化を防止することができます。
■インテリジェント自動空調パージ関数
制御システム(AI、V5.0)は、真空状態をリアルタイムで監視し、非凝縮性空気を自動的に排出することができます。
■独自の希釈停止制御
この制御システム(AI、V5.0)は、希釈運転に必要な各種ポンプの運転時間を、濃縮液濃度、周囲温度、残存冷媒水量に応じて制御できます。そのため、チラー停止後も最適な濃度を維持できます。結晶化が防止され、チラーの再起動時間が短縮されます。
■動作パラメータ管理システム
この制御システム(AI、V5.0)のインターフェースを通して、オペレーターはチラーの性能に関する12の重要なパラメータについて、リアルタイム表示、補正、設定といった操作を実行できます。また、過去の運転履歴を記録することも可能です。
■ユニット障害管理システム
操作インターフェースに一時的な障害の警告が表示された場合、この制御システム(AI、V5.0)は障害箇所を特定して詳細を解析し、解決策やトラブルシューティングのガイダンスを提案します。また、過去の障害履歴を分類・統計分析することで、オペレーターによる保守サービスを容易にします。