溴化锂直燃机组与电制冷螺杆冷水机组.docx
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溴化锂直燃机组与电制冷螺杆冷水机组
溴化锂直燃机组与电制冷螺杆冷水机组
经济性分析
一、工程简介
1、本工程为希望玫瑰城空调综合工程，根据业主提供的建筑图作为计算根据，可知本次工程内容的室内建筑面积为50000㎡，实际空调使用面积为31000㎡；根据?
暖通工程设计手册?
和?
采暖通风与空气调节设计标准GBJ19-87?
及国家相关节能标准计算，考虑到本工程房屋的建筑和房屋四周的玻璃，结合本工程实际使用的特点，实际计算的空调主机冷负荷为6200Kw，考虑到本商场实际使用的情况，选用螺杆式水冷机组YS-546RT三台，水冷机组可以采用一次泵变流量系统节约运行费用，并且可以采用大温差系统〔7度水温差〕节约初期投资，机组无极调节，系统配置变频水泵，控制系统配置进口变流量控制系统，可接入楼宇自控系统，可集中监控和远程监控。
2、设计参数
设计冷冻水：
13/6度，设计冷却水32/37度
空调日运行时间10:
00~22:
00，空调全年运行时间为150天，主要设备初投资比较限于机房以内的主机及其配套设备的购置费。
二、电制冷机组设备费用
1、冷水机组及其配套设备初投资〔见表1〕
表1冷水机组及其配套设备初投资表
设备
数量
技术参数
单价：
万元/台
单价：
万元
电制冷机组〔R22〕
3
Q=1920Kw，N=337Kw，Gl=370t/h，G2=450t/h，
80万元/台
240万元
冷冻水泵
3
G=300t/h，H=36m，N=45Kw
2
6
冷却水泵
3
G=400/h，H=18m，N=37.5Kw
2
6
冷却塔
3
G=500t/h，N=15Kw
15
45
总计
297
注：
G2—冷凝器流量，G1—蒸发器流量。
2、电力增容费
①设备装机功率：
NT=1250kW
②设备投运功率：
NY=1250kW
③变压器容量：
N=NY×1630kVA
选择3台630kVA变压器，总容量1890kVA。
④电力增容费为：
750元/kVA×1890kVA=142万元。
3、变配电设备及安装费
①变压器购置费：
180元/kVA×1890kVA=34万元。
②低压配电柜：
200元/kVA×1890kVA=38万元。
③变配电设备安装费：
设备费×20%=72×0.2=15万元。
4、电制冷空调设备〔机房设备〕总费用
主要设备费+电力增容费+变配电设备及安装费=526万元。
溴化锂吸收式直燃机机房设备费用
、溴化锂吸收式直燃机及其配套设备初投资〔见表2〕
表2溴化锂吸收式直燃机及其配套设备初投资表
设备
数量
技术参数
单价：
万元/台
合价：
万元
直燃机组
（BZ-175）
3
Q=2035Kw，Gl=300t/h，Gz=420t/h，G气=130方/h，
GLiBr=6.2t，N=13Kw
160
480
冷冻水泵
3
G=300t/h，H=36m，N=45Kw
2
6
冷却水泵
3
G=400/h，H=18m，N=37.5Kw
2
6
冷却塔
3
G=500t/h，N=15Kw
15
45
中压燃气站
1
建立费及开户费
30
30
溴化锂溶液
3
ξ=50%，G=t
41
总计
608
注：
1、以远大直燃机技术参数为根据。
2、G气—燃气量；GLiBr—溴化锂充装量；ξ—溴化锂溶液体积分数。
、电力增容费
①设备装机功率：
NT=400kW
②设备投运功率：
NY=350kW
③变压器容量：
N=NY×466kVA。
选择1台500kVA变压器。
④电力增容费为：
750元/kVA×500kVA=37.5万元。
、变配电设备费
①变压器购置费：
180元/kVA×500kVA=9万元。
②低压配电柜：
200元/kVA×500kVA=10万元。
③变配电设备安装费：
设备费×20%=4万元。
、溴化锂吸收式直燃机机房设备总费用
主要设备费+电力增容费+变配电设备及安装费=668万元。
一体化机组的整体费用=直燃机组价格+螺杆机组电力投资费用
大约为=229+480=709万元
三、运行费用比较
3.1电制冷冷水机组运行费用
日常运行电费：
按统一电价0.8元/〔Kw·h〕计，m3/h，全年空调运行150d，年平均负荷系数0.75，日运行形式见表3。
表3日运行形式表
工程
10:
00--22:
00
总量
投运主机
1920kW×3台
5760KW
供冷量/kW
1920kW×3台×12
17280KW
平均负荷率/%
75%
工作时间/h
12
12
投运功率/kW
1250KW×12
15000KW
注：
按设计动态负荷值确定。
日运行电量Ad=15000kW
年运行电费D=15000×150××0.75=135万元/年
3.2溴化锂吸收式直燃机运行费用〔电价、运行天数、年均负荷系数同前〕
日常运行电费日运行形式见表4。
表4日运行形式见表
工程
10:
00—22:
00
总量
投运主机
2035kW×3台
2035kW×3台
供冷量/kW
2035KW×3台×12
73260KW
平均负荷率/%
75%
投运电功率/kW
315KW×12
3780KW
耗气量/m3
130m3×3台×12
4680m3
日运行电量Ad=3780KW/h；
年运行电费D=3780×150××0.75=34万元/天；
年耗气费D气=4680×150××0.75=132万元/天；
年运行费用=年运行电费+年耗气费=166〔万元/年〕
考虑到重庆地区的燃气燃烧值均小于8000大卡，而所有厂家的标准样本均按10000大卡的燃烧值进展计算，因此，实际发生的费用远高于166万元/年，大约为198万元/年，另外，各地区的商业用气价格不一，合川地区大约是2.8元/立方。
一体化机组的运行费用等同于螺杆机组135万元/年
四、设备占地面积比较〔机房主要设备净占地面积，没有考虑检修空间〕
4.1、电制冷设备及配套水泵、水箱净占地面积
主机3台占地约20.4m2
冷冻水泵3台占地约2
冷却水泵3台占地约2
热水锅炉2台占地约6.7m2
变配电设备占地面积2
总占地面积30m2
考虑检修空间大约为：
100m2
4.2、溴化锂吸收式直燃机及配套水泵、水箱、油箱占地面积
主机3台占地约52
冷冻水泵3台占地约2
冷却水泵3台占地约2
油箱、水箱1台占地面积20m2
变配电设备占地面积8m2
总占地面积92
考虑检修空间大约为：
240m2
五、设备其它参数比照
两种空调设备比较特性
分项
某品牌直燃机组
制冷量500万kcal/h
螺杆机组
制冷量500万kcal/h
年折旧费
主机寿命15年
480万元/15年=32万元
主机寿命25年：
240万元/25年=10万元
维保费
40000元×3台＝120000元
20000元×3台＝60000元
机组调节范围
10－100%
10－100%
使用溶液环保性，毒性，腐蚀性质
溴化锂溶液，在有空气漏入情况下对黑色金属有强腐蚀性，铬酸锂有毒，在欧美和日本制止使用
最新环保制冷剂R134a
无毒无腐蚀性
适用场合
如工业化工厂、燃气补贴、工业余热的场所
写字楼，宾馆酒店，大型会所
商场等
能耗比〔COP〕
COP=5.86
NPLV=7.27
〔以上数据经过美国ＡＲＩ认证〕
辅助设备投资
机房需要强迫通风
消防上增加排烟道
强迫报警系统〔易燃易爆气体〕
强迫泄压孔
机房配电全部要求防爆
添置真空泵，贮液缸
无需增加其他设备，常规机房即可
其他
溴化锂溶液为强腐蚀性液体，一旦腐蚀机器为不可修复损伤．需要定期添加缓蚀剂．
制冷剂R134a的性能见附件二
〔摘自?
暖通空调?
〕
六、方案及结论分析：
1、投资本钱：
电制冷机组为：
525万元，直燃机组为：
668万元，同比节约比例为：
23%。
2、运行本钱：
螺杆电制冷机组为：
135万元，直燃机组为：
198万元，节约比例为：
30%。
3、全年能耗及年运行费用直燃机组远大于电制冷机组。
尤其是螺杆冷水机组在实际使用中部分负荷效率高，使用费用还将降低。
4、电网供电稳定性好，而燃气源由于其自身的原因其稳定性较差，导致直燃机组的运行差
5、总运行费用直燃机组机高于电制冷机组。
随着多个水利工程的建成，用电费用将呈下降趋垫，电力部门将有许多优惠政策鼓励用电，同时在将来可以享用峰谷电价。
6、不使用期间，直燃机组需抽出溴化锂溶液保持真空或充入氮气，导致维保费用高。
而电制冷机组无须专人值守。
7、溴化锂溶液有毒和强腐蚀性，机组一旦故障很难修复。
可靠性、稳定性低于电制冷机组，溴化锂溶液有剧毒和强腐蚀性，所以厂家一般公布的使用寿命中有10-15年而在国内，溴化锂机开展的历史较短，产品市场使用期仅八、九年。
而电制冷机组技术已有近百年的悠久历史，技术成熟，产品稳定。
使用寿命长达20—25年。
在各个国家的兴隆及开展中城市被广泛采用。
目前在国内，北京、上海、广州、南京等大城市已很少使用直燃机组.
8、直燃机组机组运行、操作复杂、故障多，每年维护费高，溴化锂机组运行时需不断检测溴化锂浓度，运行中常有结晶现象产生，影响正常运行。
特别是如贵方工程，需每天开停设备，而直燃机组最不适宜经常开停机，这样会大缩短机组寿命。
9、在不使用季节需将溴化锂溶液从机组中抽出单独贮存，并对机组充氮保护，因此每年维护费很高，一般单台设备需要3-4万元左右。
而电制冷机组采用中文电脑系统控制，运行操作简便，自动显示，记录运行参数，维护周期长达40000小时。
10、在一样条件下，直燃机组机组体积重量大，冷却量大、安装工作量大、操作复杂，机房占地的费用高，单台有效调节范围10－100%，而电制冷机组体积、重量小、装简单，10－100%范围内无级调节，机房全自动无人值守。
11、溴化锂机组用电少但并不节能，COP值较低。
另外溴化锂机组本身的运行以及冷却塔和水泵等设备运行都离不开电，一旦停电溴化锂机根本无法运行。
总之，电制冷机组无论从投资，运行费用都优于直燃机组，在运行可靠性上更胜一筹。
附件一：
溴化锂机组四大技术难题
溴化锂机组有四大技术难题1〕溶液结晶2〕真空泄漏3〕冷量衰减4〕溴化锂溶液的PH值
尽管各溴机厂家通过自已的技术改造可以减少这些问题的发生，但这是溴机本身制冷方式的缺陷而无法消除。
一旦出现管理不当、机器老化就会产生。
1、溶液结晶
溴化锂机组的制冷方式就是溴化锂溶液不断稀释—浓缩--稀释的过程。
稍有不慎浓度过高便产生结晶堵塞通道，无法流动。
修理起来费用极高。
2、真空泄漏
真空指标要求非常高，到达10-9atm.cc/s，只能用真空泵定期排出。
而在机组内运行后总会有杂质、污垢产生一些不凝性气体。
3、冷量衰减
造成冷量衰减原因主要有腐蚀、铜管结垢、锈渣和杂质堵塞喷嘴〔滴孔〕。
溴化锂溶液有强烈的腐蚀性，真空不良导致金属腐蚀，造成冷量衰减。
在主机不使用期间需将溶液抽出。
4、溴化锂溶液的PH值
随着世界禁用CFC制冷剂协议的严励执行，溴化锂制冷机组以其独特的优点得到了迅速而广泛的应用。
做为溴化锂制冷机工质的溴化锂溶液，对构成制冷机的主要两种金属材料——钢和铜的腐蚀，直接影响制冷机的寿命；腐蚀所产生的不凝性气体——氢，使制冷机的性能下降；腐蚀形成的铁锈、铜锈，易使喷咀堵塞、屏蔽泵轴承磨损，影响制冷机正常运行。
因此，溴化锂制冷机的防腐问题，在冷机的设计、制造、运行维修中占有重要地位。
为了冷机在运行服役期间腐蚀在允许的范围，除了要保证冷机的真空度、在溴化锂（LiBr）溶液参加适量的缓蚀剂、设计制造中采用耐腐材料及工艺外，研究说明，使LiBr溶液在运行中PH＝9．0～10．5也是非常重要的。
溶液的PH值过小会引起酸性腐蚀，过大会引起碱性腐蚀，因此如何在安装、维修溴化锂制冷机时准确测量出LiBr溶液的PH值，并根据要求溶液应具有的PH值计算出需向LiBr溶液中参加氢氧化锂（LiOH）或氢溴酸（HBr）的量，这是广阔制冷工程技术人员、LiBr制冷机运行维修人员希望解决的问题。
附件二：
溴化锂吸收式制冷机开展前景黯淡
近年来溴化锂吸收式制冷机，特别是直燃式溴化锂制冷机以其主要使用一次能源〔使用油或燃气，但并非不用电，用电量为电制冷机组的１０－２５％〕而开展较快，虽然一时回避了电力增容问题，但其开展前景也不能盲目乐观，溴化锂制冷技术还有很多问题尚不尽人意或有待解决。
1、溴化锂水溶液对金属材料腐蚀性很大，假设系统进入空气，那么腐蚀更严重，即使无氧存在，也会因电化腐蚀而产生氢气，导致腐蚀加剧，且腐蚀产生的不凝性气体又使制冷机性能明显下降。
同时，机组运行中的系统的溶液补充和取样分析及管道、阀门等的泄漏，均易进入空气，也将导致腐蚀加重。
2、溴化锂机组冷却热负荷比压缩式等电制冷机大得多，其吸收器稀溶液温度每升高１℃，其有效放汽范围减小０.５％，吸收器吸收功能下降，冷却水循环量减少，机组冷量下降。
3、溴化锂机组为负压运行，易进入不凝性气体〔如空气、氢气、氮气等〕，且不易发现。
有关实验研究说明，机组内含有微量不凝性气体也会使冷量显著降。
系统进入氮气的实验结果如下列图。
4、溴化锂溶液的沉淀物或溴化锂水溶液的温度过低或浓度过高时易产生结晶，堵塞吸收器喷咀（现大多为孔板）或循环系统，造成冷量急剧衰减，以致停机。
5、冷凝器和蒸发器中冷剂水有被化锂水溶液污染的可能，造成冷量下降。
6、为进步制冷量，溴化锂机组常参加辛醇等外表活性剂，在循环过程中，假设外表活性剂失去作用，必造成冷量衰减。
7、溴化锂机组负压运行，需增设保持高真空度的抽、排气装置，此装置可靠性要求高。
8、溴化锂机组平安保护装置复杂，除常规平安保护装置外，必须装备停机自动快速稀释，烟气高温保护及燃烧器点火不着，燃气〔燃气机〕泄漏检测装置等。
9、溴化锂机组系统复杂、体积大、运行重量大，如同1台100万kcal的冷水机组，溴化锂运行重量是螺杆机组的2倍多，且操作运行管理复杂，可靠性较电制冷差。
10、溴化锂机组使用溶液泵、冷剂泵、真空泵等多种泵，燃油的还有燃烧器油泵，泄漏问题不可防止，既增大了维修工作量，又带来一些平安问题。
11、燃油溴化锂机组必须在室外设贮油罐，增加贮油设施投资，且引起相应平安问题，必须采取平安防患措施。
12、溴化锂燃油机组机房油箱受空间和平安限制，一般不能超过1m3，运行中加油费事，且油箱必为闭式构造，需设通往室外的通气管、阻火器和防雨设施，同时油箱一般设油位控制装置和高、低油位报警装置，构造复杂。
13、出于平安考虑，燃油机组应装设将机房油箱贮油排放到外的紧急排放管及室外排油存放设施，既复杂又不平安。
14、燃油机组对油的运动粘度有详细要求，其牌号要据地区和季节调整，且燃油管道一般要求有静电接地保护装置，给用户带来诸多不便。
15、出于机组运行需要〔直燃机燃烧所需空气量为每万大卡燃料≥15m3〕和平安考虑，直燃式溴化锂机组必须保持机房通风良好，地下机房必须保持正压，额外增加通风设备。
16、燃气溴化锂机组对机房及安装运行中的防泄漏、防爆等平安措施要求非常严格，增加了系统的复杂性及平安问题。
17、直燃式溴化锂机组烟道系统设计施工要求高，要求设泄爆装置和凝水排放管等，构造复杂。
18、向机组灌注溴化锂溶液时，要连续检测PH值和浓度。
机组运行中需定期检查和控制溴化锂溶液中的LiBr含量、缓蚀剂含量、杂质含量和PH值，用户应有化验手段〔或外协化验〕，任何溶液质量事故，均可导致制冷才能下降，结晶故障，机组严重腐蚀。
19、直燃式机组的高压发生器、炉膛、烟道等要定期检查、清扫，增加操作人员的劳动强度。
20、溴化锂机组能量调节一般是调节溶液的循环量，有造成浓溶液结晶的可能，造成冷量衰减。
21、直燃式溴化锂机组排烟温度较高，热损失较大。
22、意外停电时，溴化锂机组，易造成机房积水，引起电路故障和机组锈蚀，要求机房有标准的排水系统，排水工程复杂。
23、燃油机组要求油料清洁，必须严格过滤。
任何碴物流入燃烧机，将导致燃烧恶化、爆燃、熄火，短时内使燃烧油泵、电磁阀等损坏。
24、溴化锂机组能耗高，有关研究资料提供的制备100万kcal/h制冷量所需一次能耗量—标准煤耗，如表列所示：
冷水机组
一次能耗标准煤耗量〔kg/h〕
备注
蒸气吸收式
单效
191
双效
368
直燃式
燃油
150
燃气
169
电制冷
105
据有关资料介绍，1台100万kcal的溴化锂机组比压缩式电制冷机组一年多耗0号柴油96000kg，按2元/kg计，一年多耗万元的能源。
25、溴化锂机组建立投资大，有关研究资料提供的制备100万Kcal/h冷量的冷水机组建立投资估算如表中所示：
〔表中设备为国产〕
估算指标
投资估算〔万元〕
冷水机组型式
机房面积〔m2〕
用电量〔kW〕
主机
辅机
安装
土建
总计
电动式
150
380
30
15
20
15
80
蒸气吸收式
单效
220
88
65
20
40
22
147
双效
220
85
80
20
40
22
162
直燃式
燃油
250
75
120
25
45
25
215
燃气
250
80
120
25
45
25
215
26、溴化锂机组运行本钱高于电制冷，有关研究资料估算的制备100万kcal/h的运行本钱如下表：
冷水机组
运行本钱〔元〕
电动式
蒸气单效式
蒸气双效式
直燃式〔燃油〕
27、溴化锂机组随运转时间的延续国，冷量衰减显著，有关研究资料介绍对某烟厂溴化锂机组的现场测试结果说明，运行3年以上的机组，冷量衰减高达20%以上。
28、直燃式溴化锂机组的使用，虽然回避了一时的电力紧张和增容问题，但由此而造成的宏大的能源浪费，将加剧能源供应的紧张程度，甚至影响到制冷行业的产业构造。
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