溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組在余熱供熱領(lǐng)域中的應(yīng)用

1、文章編號:CAR257溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組在余熱供熱領(lǐng)域中的應(yīng)用張長江(江蘇雙良空調(diào)設(shè)備股份有限公司江陰 214444摘 要溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組以熱能驅(qū)動運行,從低品位熱源吸取熱量,制取滿足工藝或采暖用熱水或蒸汽,能有效回收利用低溫?zé)崮?節(jié)能效果顯著,是余熱供熱領(lǐng)域中的重要技術(shù)裝備。本文介紹了多種溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組及其應(yīng)用案例,為不同余熱資源、熱能條件和供熱需求的場所進(jìn)行余熱供熱設(shè)計提供技術(shù)參考。關(guān)鍵詞溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組余熱利用供熱一類熱泵二類熱泵APPLICATION OF LITHIUM BROMIDE ABSORPTION HEAT PUMP IN WASTE HEAT RECOVE

2、RY SECTORZhang Changjiang(Jiangsu Shuangliang Air-conditioning Equipment Company Ltd., Jiangyin 214444Abstract Lithium bromide absorption heat pump unit operate with heat energy source; obtain heat from low level waste heat to produce hot water or steam for industrial process heating or air-conditio

3、ning heating; it can recover low temperature waste heat efficiently and save energy significantly. So it is key equipment in waste heat recovery heating sector. This paper introduces several kinds of lithium bromide absorption heat pumps with application case studies and it may serve as references w

4、hen design waste heat recovery heating system on different waste heat source, under different heat energy condition and for different heating requirements.Keywords Lithium bromide absorption Heat pump unit Waste heat recovery Heating The first category heat pump The second category heat pump能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)

5、展的物質(zhì)基礎(chǔ),隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,我國對能源的需求量日益增大,經(jīng)濟(jì)和社會快速發(fā)展面臨的能源約束矛盾和能源使用帶來的環(huán)境污染問題日益突出。因此,提高能源利用率和利用效率,加強余熱回收利用和可再生能源利用,是節(jié)約能源、緩解能源供需矛盾、降低碳排放、保護(hù)環(huán)境的根本措施,也是實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)增長方式從粗放型向節(jié)約型轉(zhuǎn)變的重要途徑和實施“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的必要措施。提高一次能源利用率和終端用能效率,加強余熱回收利用是節(jié)約能源的主要途徑,這涉及到各種高效節(jié)能設(shè)備、余熱回收利用設(shè)備和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。以溴化鋰吸收式技術(shù)為基礎(chǔ)的各種溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組,是以熱能驅(qū)動運行,溴化鋰溶液為吸作

6、者簡介:張長江,(1960- ,男,高級工程師,技術(shù)部副經(jīng)理。主要研究方向:溴化鋰吸收式技術(shù)、熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。收劑,水為制冷劑,從低品位熱源(或廢熱熱源吸取熱量,制取滿足工藝或采暖用中、高溫?zé)崴蛘羝?實現(xiàn)余熱回收利用、從低溫向高溫輸送熱能的供熱設(shè)備。其驅(qū)動熱能可是蒸汽、高溫?zé)煔?、直接燃燒燃?燃?xì)?、燃油產(chǎn)生的熱量,甚至是廢熱熱水或廢熱蒸汽,其最大優(yōu)勢在于余熱回收利用,在節(jié)能技術(shù)和余熱供熱領(lǐng)域中將發(fā)揮越來越重要的作用。在化工、冶金、制藥、紡織、采油、電力等行業(yè)生產(chǎn)工藝過程中,隨作生產(chǎn)的進(jìn)行,往往有大量廢蒸汽、廢熱水、廢煙氣等廢熱排放。這些廢熱排放不但浪費能源,還對環(huán)境造成熱污染。如果在這些行業(yè)

7、中同時具有供熱(工藝供熱或空調(diào)供熱需求,就可配置溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組,回收利用生產(chǎn)中排放的余熱來滿足部分或全部供熱需求,達(dá)到節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本的目的。此外,利用溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組,還可吸取和利用地下水、地表水等低品位熱源熱水的熱能用于供熱,達(dá)到節(jié)能降耗和降低供熱費用的目的。根據(jù)余熱條件和供熱需求的不同,可配置不同的溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組。1 第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組是一種以熱能作為補償能源,從低溫?zé)嵩慈?對外提供工藝用或生活用熱水的供熱設(shè)備。在低溫?zé)嵩捶矫?溫度15的熱水即可用做低溫?zé)嵩?油田、化工、冶金、焦化、發(fā)電等行業(yè)生產(chǎn)中存在的采油分離水、工藝廢熱水、循

8、環(huán)冷卻水,以及低壓廢蒸汽等無法直接利用的低溫廢熱源均是良好的低溫?zé)嵩?地下水、城市生活污水、湖水、河水、海水等也可作為低溫?zé)嵩?。在供熱需求方?油田、化工、冶金、焦化等行業(yè)的生產(chǎn)工藝中往往需要大量中溫?zé)崴?冬季采暖季節(jié),北方地區(qū)的辦公樓、商場、賓館、住宅等場所都需要供熱。第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的供熱熱水溫度與余熱熱水出口溫度及供熱熱水進(jìn)口溫度有關(guān),余熱熱水出口溫度越高,熱泵機(jī)組能夠提供的供熱熱水溫度越高。第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的升溫特性如圖1所示。 第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的輸出熱量等于從低溫?zé)嵩椿厥盏膹U熱熱量和驅(qū)動運行用補償熱量之和,輸出熱量始終大于所消耗的高品位熱源熱量,故又稱為

9、曾能型熱泵。補償熱量、從低溫?zé)嵩椿厥盏膹U熱熱量及輸出熱量之間的比例為1:0.65:1.651:0.85:1.85,即機(jī)組的性能系數(shù)(COP 為1.651.85,比采用鍋爐供熱節(jié)能40%46%,節(jié)能效果顯著。因此,在同時具有低溫?zé)嵩春凸嵝枨蟮膱鏊捎玫谝活愪寤囄帐綗岜脵C(jī)組,可大幅度降低能源消耗和提高經(jīng)濟(jì)效益,同時降低碳排放,有效保護(hù)環(huán)境。根據(jù)不同的低溫?zé)嵩?、補償熱源(加熱源條件和供熱需求,有以下幾種第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組可供選用。1.1 蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的驅(qū)動熱源為0.20.8MPa 的蒸汽,低溫?zé)嵩吹臒崴隹跍囟软毟哂?。供熱熱水的出口

10、溫度比低溫?zé)嵩吹臒崴隹跍囟雀?060,供熱熱水的溫升幅度和加熱蒸汽的壓力有關(guān),供熱熱水出口溫度可達(dá)到100。蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的流程如圖2所示,根據(jù)不同的運行工況,機(jī)組的COP 為1.751.85。例如,勝利油田換熱站采用6臺單機(jī)供熱量7700kw 的蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組進(jìn)行采暖供熱,補償熱源為0.5MPa 蒸汽,低溫?zé)嵩礊橥ㄟ^對采油污水換熱獲得的溫度為45的余熱熱水,提供85的采暖熱水,替代原來的原油加熱爐,每年節(jié)省原油約5600噸,每年節(jié)能效益高達(dá)上千萬元。目前,蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組正在熱電廠得到推廣應(yīng)用,用于回收蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組的乏汽冷凝熱,提供集

11、中供熱熱水。由于熱電廠的乏汽冷凝熱熱量巨大,冬季需要供熱的已有和新增建筑面積巨大,蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組在熱電廠的推廣應(yīng)用必將創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。圖2 蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組流程圖1.2直燃型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組直燃型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的驅(qū)動熱源為直接燃燒燃料提供的熱量,對低溫?zé)嵩吹囊笈c蒸汽型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組相同,供熱熱水的出口溫度比低溫?zé)嵩吹臒崴隹跍囟雀?060,最高可達(dá)100。直燃型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的性能系數(shù)(COP為1.651.75,與熱效率92%的鍋爐相比,節(jié)能40%43%。機(jī)組流程圖如圖3所示。 圖3 直燃型第一類溴

12、化鋰吸收式熱泵機(jī)組流程圖例如,華北油田采油廠正在安裝的2臺單機(jī)供熱量2910kw的直燃型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組,補償熱源為燃燒油田伴生氣或原油提供的熱量,低溫?zé)嵩礊橥ㄟ^對采油污水換熱獲得的溫度為50的余熱熱水,提供85的采暖熱水。機(jī)組投入運行后,每年可節(jié)省原油約750噸。1.3煙氣型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組煙氣型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的驅(qū)動熱源為溫度250的高溫?zé)煔?對低溫?zé)嵩吹囊笈c蒸汽型及直燃型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組相同,供熱熱水的出口溫度比低溫?zé)嵩吹臒崴隹跍囟雀?060,最高可達(dá)100。該機(jī)組可用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組、工業(yè)窯爐或其它裝置排放的高溫余熱煙氣作為驅(qū)動熱源,能耗費用極低

13、。尤其是在熱電冷聯(lián)產(chǎn)(CCHP系統(tǒng)中配置煙氣型溴化鋰吸收式冷水(熱泵機(jī)組,冬季系統(tǒng)熱電聯(lián)供運行時,利用發(fā)電機(jī)組排放的高溫段煙氣熱量作為煙氣型冷水(熱泵機(jī)組的驅(qū)動熱源,回收利用發(fā)電機(jī)組排放的低溫段煙氣熱量,提供空調(diào)熱水,可大幅度提高系統(tǒng)的能源綜合利用率。煙氣型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的流程如圖4所示,機(jī)組的COP 為1.751.85。以供熱量2330kw的煙氣型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組為例,機(jī)組運行時的能耗僅為約10kw的電功率,與熱效率92%的鍋爐相比,節(jié)能95%以上。 圖4 煙氣型第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組流程圖第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的機(jī)型、單機(jī)供熱量范圍、熱源條件、應(yīng)用領(lǐng)域等見表1

14、所示。表1 第一類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組選型一覽表機(jī)型單機(jī)供熱量(kw熱源種類熱源條件提供熱水應(yīng)用領(lǐng)域蒸汽型116023500低溫?zé)嵩礋崴⒄羝蜏責(zé)嵩礋崴疁囟?5,蒸汽壓力0.2MPa60100有低溫?zé)崴?、蒸汽和供熱需求的場所直燃?1609300低溫?zé)嵩礋崴⑷細(xì)?油低溫?zé)嵩礋崴疁囟?560100有低溫?zé)崴?、燃料和供熱需求的場所煙氣?1609300低溫?zé)嵩礋崴?、高溫?zé)煔獾蜏責(zé)嵩礋崴疁囟?5,煙氣溫度250,煙氣中的含硫量及含塵量較低60100有低溫?zé)崴?、高溫?zé)煔夂凸嵝枨蟮膱鏊? 第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組采用中溫廢熱源驅(qū)動,用低溫冷卻水冷卻,對外提供溫度高于廢熱

15、源溫度的采暖或工藝用熱水或蒸汽,故又稱為升溫型熱泵機(jī)組。第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的供熱熱水出口溫度及升溫幅度與廢熱源出口溫度及冷卻水出口溫度有關(guān),廢熱源出口溫度越高,冷卻水出口溫度越低,則供熱熱水出口溫度及升溫幅度越高(如圖5所示。將二類熱泵機(jī)組輸出的高溫?zé)崴腿腴W發(fā)罐閃發(fā),可獲得工藝加熱用蒸汽,從而減少蒸汽鍋爐的燃料耗量。圖5 第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組升溫特性由于第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組運行時不需消耗高品質(zhì)熱能,能耗費用極低,應(yīng)用該類機(jī)組具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。廢熱源可是廢熱熱水,也可是廢熱蒸汽,與之對應(yīng)的第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組有熱水型和蒸汽型之分。熱水型第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的流

16、程如圖6所示。 圖6 熱水型第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組流程圖第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組的中溫廢熱源熱量(無直接利用價值的熱量、輸出的高溫?zé)崃?有直接利用價值的熱量及低溫?zé)崃?由冷卻水帶走、無直接利用價值的熱量之間的比例約為1:0.48:0.52,即機(jī)組的性能系數(shù)(COP為0.48,余熱回收利用率高。例如,大慶石化總廠化工廠在橡膠生產(chǎn)工藝中應(yīng)用的一臺供熱量3490kw的化工多組分二類熱泵機(jī)組(工藝流程圖如圖7所示,每年節(jié)省蒸汽6.4萬噸,冷卻水用量僅為原系統(tǒng)用量的50%,節(jié)能效益每年高達(dá) 600萬元人民幣。圖7 橡膠生產(chǎn)二類熱泵應(yīng)用工藝流程圖第二類熱泵機(jī)組的機(jī)型、單機(jī)供熱量范圍、熱源條件、應(yīng)用領(lǐng)域等見表2