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【余热制冷】热泵使用在低温余热回收上的又一重大突破

热泵技术是近年来全世界关注的新能源技术。顾名思义,“热泵”是传递“热”的泵,可以从自然的空气、水和土壤中获得低级热量,是通过电提供人们可以使用的高品位热量的装置。

随着科学技术的进步, 现代工农业的高速发展, 能源的需要量越来越大,有很多场合需要温度不太高的低温热能,通常是以高热值的一次能源转换获得,与此同时工农业生产中大量余热被丢弃。面对当今社会能源紧促短缺,余热回收技术应用必不可少,如何使其到达最经济最能,本研发中心所采用的热泵在工业上的余热回收技术用事实和计算数据说话,与传统的凭经验和感觉办事完全不同。

热泵机组回收利用低温热源(如废热水)的热能,制取所需要的工艺或采暖用高温热媒(热水),实现从低温向高温输送热能的设备。它以低温热源(废热水)为驱动热源,在采用低温冷却水的条件下,制取比低温热源温度高的热媒(热水)。

热泵以作为工质,对环境没有污染,不破坏大气臭氧层,而且具有高效节能的特点。配备冷媒吸收式换热器,回收电厂中排放大气中的热量,达到节能、减排、降耗的目的。作为集中供热主热源的热电厂而言,其热量可占燃料燃烧总发热量的20%。将这部分热量用于供热,相对于在不增加电厂容量,不增加当地排放,耗煤量和发电量都不变的情况下,扩大了热源的供热能力,为集中供热系统增加了热量,提高了电厂的综合能源利用效率,同时可以减少电厂循环冷却水蒸发量,节约水资源,并减少向环境排放热量,具有非常显著的经济、社会与环境效益。

主要优点:

(1)热泵系统的驱动力为高渴热能,不但能源形式丰富而且取材范田广泛。

(2)能够回收利用大最低温热能如工艺产生的各种余热、废热、排热等,提高一次能源利用率、实现节能减排。

(3)以高温热能作为驱动力,虽然高温热能的品味较高、价值较大,较之传统压缩式热泵机组的节能效益会更加优异。当前在我国电力普遍紧缺的条件下,这类型热泵的工程应用价值更为突出。

(4)日常管理、维护便捷。现阶段结构装置的制造水平集成度高,日常可靠性高,且应用范围广,适应能力强。便于自动化控制与模块化拆装维修。

(5)由于机组运行非常安静,安装基础要求较低,所以同样适用于舰艇、医院、宾馆等高要求场所的余热回收。

(6)机组对真空度的要求苛刻。通过实践表明,即便是漏入微量的空气也会严重影晌机组的能效,但我们的订购商制造工艺在同行业属于热泵行业领头羊。

在高温热泵研究中,工质的选取是关键。对高温热泵工质的要求如下:①适中的冷凝压力,若考虑采用现有的常规部件, 则冷凝压力要低于2.4MPa;②蒸发压力在0.1MPa 以上, 防止在系统中形成负压;③尽可能高的单位容积制热量和能效比(COP),防止系统规模过于庞大。

若以凝汽式汽轮机发电厂回收余热应用为例。汽轮机的排汽传统方法采用经双曲线冷却塔冷却后的循环水进行冷却,经冷却塔冷却为3O℃左右的循环水经凝汽器后温度升为40℃左右。现采用热泵来完成余热回收,以4O℃的循环水作为低温热源,以0.5~0.8MPa,250℃的抽汽作为驱动热源,制取85℃的采暖用热水,冷却水降至30℃后再去凝汽器循环利用。减少了电厂双曲线冷却塔的冷却水损耗。系统改造后增加供热能70.5MW,解决了电厂供热能力不足问题,由于回收凝气余热用于供热,整个采暖季节约标煤约30000t 。减少SO2 排放289t/a 、减少NOX 排放251.6t/a 、减少CO2 排放89880t/a 、灰渣排放9880t/a。此外由于热泵机组冷却水冷却汽机凝汽,采暖季可减少冷却水塔损失210000t。

某热电厂二台125MW双抽气供热机组作为供热蒸汽源,目前总的供热能力为1004GJ/h,电厂供暖抽汽压力为0.34MPa和0.225MPa;一次网实际供水温度为121℃,回水温度为55℃。二次管网实际供水温度为70℃;实际总抽汽量为290~455吨/小时。如在原有的一级换热站附近采用合肥ENT节能研发中心所设计的余热回收方案,将30℃的供热回水先通过热泵机组加热至75℃左右再由抽汽加热至120℃供出,可使得主机供热蒸汽的耗量能够减少84.8t,而利用这84.8t中的一部分蒸汽驱动热泵主机来吸收余热循环水中的热量,则实际可以提供的热量为63.24MW。按平均每平米热负荷60W计, 则实际可以增加供暖面积为:105万平方米。改造后每小时能减少蒸汽的用量为84.8t,采暖季减少标煤的用量为27518.4t。

由于热泵机组与其他设备相比极具优势,经济节能环保获得一致好评,为止本节能技术研发中心在工业余热回收及热泵烘干中的应用融耗巨资,已在热泵在工业中低温和中高温的余热中的回收利用和热泵烘干领域拥有了自己的话语权。给客户用热泵节能改造设计的方案、以及一切为了客户的宗旨获得广泛认可。因此节能改造改造趋势势不可挡,但如何达到最佳效果,本节能技术研发中心与你一起探讨适合你的方案。

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