溴化锂溶液对制冷机组腐蚀及防范措施

学术论文 2018-05-30 15:31:19
  蒸汽双效溴化锂制冷机是以蒸汽为动力,以水及水蒸气为制冷剂,以溴化锂溶液为吸收剂的制冷设备,在焦化冷却水系统等中广泛的应用。溴化锂是由碱金属锂和卤族元素溴组成,其一般性质和食盐类似,是一种稳定的物质,在空气中不变质、不挥发、不分解,易溶于水20℃时溴化锂的溶解度为107.7g,其溶解度的大小除与溶质和溶剂的性质有关外,还与温度有关,随着温度的升高,其溶解度会随之增大,常温下是无色粒状晶体,无毒、无臭、无苦味,未添加缓蚀剂(铬酸锂)是无色透明液体,添加铬酸锂后的溶液呈淡黄色。在蒸汽双效吸收式制冷机机组中完成吸收式循环的工质是由两种沸点不同的物质所组成的二元溶液,其中低沸点组分作为制冷剂,高沸点组分(又称难挥发组分)作为吸收剂。一般又将吸收剂和制冷剂成为“工质对”,常用的“工质对”有溴化锂水溶液,溴化锂水溶液就是溴化锂吸收式制冷机的工质对,水是制冷剂,溴化锂溶液是吸收剂,用水作为制冷剂有很多优点,气化潜热大,价廉易取得,无毒无味,不燃烧、不爆炸;缺点是蒸发压力大,蒸汽体积大,而且在制冷机中只能制取0℃以上的冷水。用溴化锂水溶液作为吸收剂,也有许多优点:对人体和环境无害;溴化锂易溶于水,水溶液具有很强的吸收水蒸气的能力;溴化锂沸点在高压下1260℃溶液沸腾时,蒸汽中不会产生溴化锂溶液。主要缺点是对金属材料有很强的腐蚀性,且易结晶。溴化锂溶液的结晶温度和质量浓度关系很大,质量浓度发生变化时,结晶温度相差很大,当浓度大于65%时,这种情况尤为突出,作为制冷机工质,溴化锂溶液应始终处于液体状态,无故停开机时都需要防止结晶。 
  蒸汽双效溴化锂制冷机在运行过程中,整机运转噪音低,运动部件少,以溴化锂水溶液为制冷剂,无臭、无毒符合环保要求,在真空状态下运行无爆炸危险。但机组也有缺点,一是腐蚀性强,溴化锂水溶液对碳钢有较强的腐蚀性,不仅影响机组的正常运行,而且影响机组的寿命;二是强性要求高,即使漏入微量的空气也会影响机组的性能。 
  笔者所在单位为两台型号SXZ4-407/23/18/23/40型双效制冷机,现就减缓溴化锂溶液对机组的腐蚀及缓蚀的措施分享给大家。 
  1 隔绝空气是根本措施 
  溴化锂溶液是一种较强的腐蚀介质,对炭钢、铜等金属材料有很强的腐蚀性,溴化锂溶液对金属的腐蚀以电化学为主,在氧的作用下金属块和铜被溴化锂溶液氧化生成铁和铜的氢氧化物, 铁和铜被氧化的电子与溶液中的H+生成不溶性气体H2,影响溴化锂溶液对金属材料腐蚀的几个因素: 
  氧气的存在,在常压下稀溶液中氧的溶解度比浓溶液大随着溴化锂溶液的浓度降低腐蚀加剧,在低压真空状态下氧的含量少,金属的腐蚀与溶液的浓度关系不大。 
  溶液温度,在不缓剂的溶液中,碳钢紫铜的腐蚀率都随着温度的升高而增大,当温度低于165℃时溶液温度对腐蚀的影响不大,当温度超过165℃时腐蚀急剧增大。 
  溶液的PH值,当溶液的PH值小于7时溶液呈酸性,对金属的腐蚀性严重,当溶液的PH值在9-10.5时溶液呈弱碱性、腐蚀率最小,当溶液PH值持续增大时、腐蚀率变大。 
  2 腐蚀对机组性能的影响 
  (1)溶液对制冷机的两种金属材料铁和铜的腐蚀直接影响机组的寿命。溴化锂溶液对金属的腐蚀反应以电化学途径进行,在氧的作用下,金属铁和铜在通常呈碱性的溴化锂溶液中被氧化。失去2个或3个电子,最后形成腐蚀性产物。 
  (2)腐蚀强的氧气是机组运行中不凝性气体的主要来源,而不凝性气体的积聚直接影响吸收过程和冷凝过程的进行,导致机组性能的下降。 
  (3)腐蚀形成的铁锈、铜锈等脱落后随循环溶液容易造成噎嘴成淋板和屏蔽泵过滤器的堵塞,妨碍机组的运行。 
  3 缓冲剂的防腐性能 
  在溶液中添加的各种缓蚀剂可以有效地抑制溴化锂溶液对机体的腐蚀,我们在实践中给机组添加0.1%-0.3%的铬酸锂保持PH值在9.5――10.5之间,如果PH值大于11时容易产生胶状沉淀物,未加缓冲剂的溴化锂溶液无色透明,加入铬酸锂后呈淡黄色。缓冲剂之所以能够有效的抑制腐蚀的发生是因为这些缓蚀剂在金属表面形成一层密的保护膜,使金属表面少受氧气的侵蚀。 
  综上所述减缓机组腐蚀的主要措施有以下几种办法: 
  (1)隔绝氧气(空气)是减缓腐蚀的最根本措施; 
  (2)保持溶液的PH值在9.0―10.5之间; 
  (3)在溶液中添加铬酸锂做为缓冲剂; 
  (4)机组运行时温度缓冲液不超过165℃。
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