徐建虎

摘 要 本文介紹了兩級發(fā)生兩級吸收的第二類溴化鋰吸收式熱泵的循環(huán)原理及性能特點(diǎn)，列舉了其在有關(guān)行業(yè)的具體應(yīng)用，指出兩級發(fā)生兩級吸收的第二類溴化鋰吸收式熱泵能夠有效的利用各種中溫余熱，在節(jié)能、降耗、降低碳排放等方面能發(fā)揮積極有效的作用。

關(guān)鍵詞 吸收式熱泵；廢熱；節(jié)能減排；余熱利用

中圖分類號 TH3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0180-02

近年來，“PM2.5”“霧霾”等詞語時刻牽動我們的心，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展成為人類社會未來發(fā)展的必然選擇。目前我國已是世界上主要的溫室氣體排放國，我國政府明確碳減排目標(biāo)（2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%）展示了中國履行大國責(zé)任方面的積極態(tài)度。這說明我國不再單純追求經(jīng)濟(jì)的增長速度，而是強(qiáng)調(diào)資源的有效利用。提高能源利用率、加強(qiáng)余熱回收利用是節(jié)約能源、降低碳排放、保護(hù)環(huán)境的根本措施。

在冶金、石油化工、橡膠工業(yè)、采油、制藥、多晶硅等行業(yè)的工藝生產(chǎn)過程中，往往會產(chǎn)生大量的中溫廢熱，若不加以利用，不僅浪費(fèi)能源，還會污染環(huán)境。作為一種高效、環(huán)保的節(jié)能技術(shù)，第二類溴化鋰吸收式熱泵以其高效節(jié)能、無需額外的外加熱源、制熱溫度高、能效比高、單機(jī)制熱量大、可靠性高、環(huán)保性好等特點(diǎn)，成為工業(yè)余熱回收領(lǐng)域推廣的重點(diǎn)。如果這些行業(yè)有工藝用高品位熱需求的話，可以配備第二類溴化鋰吸收式熱泵，回收利用工藝產(chǎn)生的廢熱，制取高品位的熱源，達(dá)到節(jié)能、減排、降耗的目的。日本的GDP單位能耗非常低，這與吸收式熱泵的廣泛應(yīng)用起到了一定的作用，因?yàn)槲帐綗岜每梢詫⒋罅抗I(yè)廢熱（余熱）轉(zhuǎn)化為有用的熱源。

1 第二類溴化鋰吸收式熱泵的原理

1.1 常規(guī)單效流程第二類吸收式熱泵（即升溫型熱泵）

它利用大量中間溫度的廢熱和低溫?zé)嵩吹臒釀莶?，制取溫度高于中間廢熱的熱量，從而提高了廢熱的品質(zhì)。

常規(guī)單效流程二類熱泵其熱平衡圖及原理圖見圖1及圖2。

常規(guī)單效流程第二類吸收式熱泵制熱流程是廢熱源加熱發(fā)生器中的溴化鋰溶液，使其產(chǎn)生水蒸汽同時濃度升高。產(chǎn)生的水蒸氣在冷凝器中被冷卻水冷凝變成冷劑水，冷卻水從冷凝器中把冷劑蒸汽的熱量帶出機(jī)外，冷劑水通過冷凝器冷劑泵進(jìn)入蒸發(fā)器冷劑水液囊，再由蒸發(fā)器冷劑循環(huán)泵打入蒸發(fā)器傳熱管表面，吸取廢熱源的熱量而蒸發(fā)，發(fā)生器中的濃溶液通過濃溶液泵經(jīng)溶液熱交換器進(jìn)入吸收器吸收蒸發(fā)器過來的冷劑蒸汽。吸收過程產(chǎn)生的熱量加熱吸收器管內(nèi)的流體，使管內(nèi)流體溫度升高，從而制取出比中溫廢熱高的熱供用熱場所使用。

1.2 兩級發(fā)生兩級吸收的第二類溴化鋰吸收式熱泵

本文介紹的兩級發(fā)生兩級吸收的第二類溴化鋰吸收式熱泵，由于采用了兩級發(fā)生兩級吸收技術(shù)，因此它可以制取出比常規(guī)二類熱泵更高溫度的熱能，并能將中溫廢熱的使用溫度范圍加大，其熱平衡圖及原理圖見圖3及圖4。

廢熱源串聯(lián)先進(jìn)蒸發(fā)器再進(jìn)一級發(fā)生器、二級發(fā)生器。二級吸收器的稀溶液經(jīng)一級溶液熱交換器降溫后進(jìn)入一級發(fā)生器，被廢熱源加熱濃縮變成濃溶液，同時產(chǎn)生冷劑蒸汽，冷劑蒸汽在一級吸收器內(nèi)被來自二級發(fā)生器的經(jīng)過二級溶液熱交換器降溫的濃溶液吸收成為稀溶液，該稀溶液則通過二級溶液熱交換器升溫后進(jìn)入二級發(fā)生器，被廢熱源加熱濃縮變成濃溶液，同時產(chǎn)生冷劑蒸汽，冷劑蒸汽則在冷凝器中被冷卻水冷凝后由冷凝器冷劑泵輸送進(jìn)入蒸發(fā)器，再由蒸發(fā)器冷劑循環(huán)泵打入蒸發(fā)器傳熱管表面，吸取廢熱源的熱量而蒸發(fā)。二級發(fā)生器產(chǎn)生的濃溶液則由溶液泵I輸送，經(jīng)過二級溶液熱交換器降溫后進(jìn)入一級吸收器。一級發(fā)生器產(chǎn)生的濃溶液則由溶液泵II輸送，經(jīng)過一級溶液熱交換器升溫后進(jìn)入二級吸收器吸收由蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷劑蒸汽，吸收過程產(chǎn)生的熱量加熱吸收器管內(nèi)的流體，使管內(nèi)流體溫度升高，從而制取出比中溫廢熱高的熱供用熱場所使用。

從上述2個原理圖可以看出常規(guī)單效流程的第二類吸收式熱泵制取的高溫?zé)崴臏囟扰c廢熱熱源溫度相比，溫升大約40℃，且由于受到冷卻水溫度限制，溫升無法進(jìn)一步提高，從而使制取的高溫?zé)崴钠肺粺o法進(jìn)一步提高。特別是對于廢熱源溫度較低的情況，由于溫升有限而無法制取對于生產(chǎn)或生活有用的高溫?zé)崴怪袦貜U熱白白浪費(fèi)，從而導(dǎo)致能源消耗增加。二本文闡述的兩級發(fā)生兩級吸收的第二類溴化鋰吸收式熱泵由于采用了兩級發(fā)生兩級吸收技術(shù)，使產(chǎn)生熱水的二級吸收器的溶液濃度更濃，從而使機(jī)組制取更高溫度的高溫?zé)崴?。在同樣條件下，比目前常規(guī)單效第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組制取的熱水的溫升提高50%以上。

2 工程應(yīng)用

應(yīng)用簡介：

本項(xiàng)目中，丁二烯乙腈生產(chǎn)工藝中所產(chǎn)生的中溫余熱水，出口溫度為101℃，回水溫度為72℃，原來是采用冷卻水直接冷卻該中溫余熱水，現(xiàn)采用兩級發(fā)生兩級吸收第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組，在32/40℃冷卻水的前提下，對中溫余熱水進(jìn)行熱量回收，同時將138.5℃的循環(huán)熱水加熱到143.5℃，通過閃蒸器閃蒸出0.25MPa（表）蒸汽供給生產(chǎn)工藝使用，實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)工藝的能源優(yōu)化，減少能源消耗，同時減少冷卻水的消耗，降低生產(chǎn)成本。工藝流程見圖5。

以該企業(yè)的一條年產(chǎn)量10萬t生產(chǎn)線計(jì)算，運(yùn)行8 000h，產(chǎn)品生產(chǎn)成本約12 000元/t，小時產(chǎn)能為12.5t。通過利用兩級發(fā)生兩級吸收第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組進(jìn)行余熱回收制取蒸汽噸數(shù)約12.5t/ h，蒸汽價(jià)格約150元，可以計(jì)算出產(chǎn)品的生產(chǎn)成本可以降1.3%左右。直接一點(diǎn)，該公司每年可以節(jié)約8000×12.5×150=1 500萬元，也可以說是增加的凈利潤。基本上1～2年即可收回投資。

該節(jié)能技術(shù)還可以運(yùn)用在其它石油化纖、冶金、橡膠、多晶硅、制藥、紡織等行業(yè)的余熱回收項(xiàng)目中。

3 結(jié)論

兩級發(fā)生兩級吸收第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組可以有效地回收各種行業(yè)的工藝中溫余熱，并制取更高品位的熱能提供給工藝。從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、降低碳排放、降低生產(chǎn)成本。目前此類第二類溴化鋰吸收式熱泵機(jī)組”的應(yīng)用不是很多，這雖然有歷史一定原因，但也表明我國以前對于高溫型吸收式二類熱泵的研究投入比較少，且技術(shù)比較落后。但隨著我國能源政策的調(diào)整，該類吸收式二類熱泵終將得到快速發(fā)展，并在生產(chǎn)過程中為用戶創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)利益，為社會節(jié)約寶貴的能源，降低GDP單位能耗，在余熱利用和節(jié)能、降耗領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳東，謝繼紅.熱泵技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.