吸收式热泵机组在余热供热领域中的应用

溴化锂吸收式热泵机组在余热供热领域中的应用APPLICATIONOFLITHIUMBROMIDEABSORPTIONHEATPUMPINWASTEHEATRECOVERYSECTOR张长江江苏双良空调设备股份有限公司2009.11.3天津2009中国制冷学会学术年会（CAR257）提高能源利用率和利用效率，加强余热回收利用和可再生能源利用，是节约能源、缓解能源供需矛盾、降低碳排放、保护环境的根本措施，也是实现我国经济增长方式从粗放型向节约型转变的重要途径和实施“可持续发展战略”的必要措施。提高一次能源利用率和终端用能效率，实现余热回收利用，需要采用各种高效节能设备、余热回收利用设备和节能技术。以溴化锂吸收式技术为基础的各种溴化锂吸收式热泵机组，是以热能驱动运行，从低品位热源（或废热热源）吸取热量，制取满足工艺或采暖用中、高温热水或蒸汽，实现余热回收利用、从低温向高温输送热能的供热设备。其驱动热能可是蒸汽、高温烟气、直接燃烧燃料（燃气、燃油）产生的热量，甚至是废热热水或废热蒸汽，其最大优势在于余热回收利用，在节能降耗和余热供热领域中将发挥越来越重要的作用。余热资源：油田、化工、冶金、焦化、发电等行业生产中存在的采油分离水、工艺废热水、循环冷却水，以及低压废蒸汽等无法直接利用的低温废热源均是良好的低温余热资源，地下水、城市生活污水、湖水、河水、海水等也可作为低温热源。供热用途：建筑物采暖供热、生产工艺加热。热泵类型：根据余热条件和供热需求的不同，可配置不同的溴化锂吸收式热泵机组。一、第一类溴化锂吸收式热泵机组第一类溴化锂吸收式热泵机组需要用高品位热能作为补偿能源。至于低温热源，一般来说，温度≥15℃的热水即可。第一类溴化锂吸收式热泵机组的供热热水温度与余热热水出口温度及供热热水进口温度有关，余热热水出口温度越高，热泵机组能够提供的供热热水温度越高。第一类溴化锂吸收式热泵机组升温特性曲线第一类溴化锂吸收式热泵机组的输出热量等于从低温热源回收的废热热量和驱动运行用补偿热量之和，输出热量始终大于所消耗的高品位热源热量，故又称为曾能型热泵。单效热泵机组的补偿热量、从低温热源回收的废热热量及输出热量之间的比例为1:0.65:1.65～1:0.85:1.85，即机组的性能系数（COP）为1.65～1.85，比采用锅炉供热节能40%～46％，节能效果显著。按补偿热源分类，一类热泵机组有蒸汽型、直燃型、烟气型等。第一类溴化锂吸收式热泵－应用说明中压蒸汽高温热水燃油/燃气高温烟气…….工艺废热水工艺冷却循环水原油分离水地下水、地表水…….冶金/制药/化工工艺需要的伴热区域供暖卫生热水1.00.81.8100℃以下的热水比低温热源高40℃左右1、蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组驱动热源为0.2～0.8Mpa的蒸汽；低温热源的热水出口温度须高于5℃；供热热水的出口温度比低温热源的热水出口温度高40～60℃，最高可达100℃；COP=1.75～1.85。蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一胜利油田换热站采用6台单机供热量7.7MW的蒸汽型一类热泵供热，替代原来的原油加热炉，年节省原油5600吨，每年节能效益上千万元人民币。联合站蒸发器吸收器冷凝器发生器供热场所回灌地下锅炉一类热泵蒸汽0.5MPa凝水采暖水65℃85℃废热水45℃35℃阳煤集团热电厂采用8台单机供热量30MW的蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组进行采暖供热，补偿热源为0.5Mpa蒸汽，低温热源为温度40℃的凝汽器冷却水，提供90℃的采暖热水，可回收利用96MW冷凝热，回收的余热量可满足192万m2的建筑供热。同时还可减少电厂冷却塔水耗。这是目前全球最大的溴化锂吸收式热泵机组应用项目。蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组应用案例之二阳煤集团热电厂溴化锂吸收式热泵机组应用工艺流程图2、直燃型第一类溴化锂吸收式热泵机组驱动热源为燃料燃烧热；低温热源的热水出口温度须高于5℃；供热热水的出口温度比低温热源的热水出口温度高40～60℃，最高可达到100℃；COP=1.65～1.75，与热效率92％的锅炉相比，节能40％～43％。直燃型第一类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一华北油田采油站采用2台单机供热量2.91MW的直燃型一类热泵供热，替代原来的原油加热炉，年节省原油750吨。3、烟气型第一类溴化锂吸收式热泵机组驱动热源为温度≥250℃的高温烟气；低温热源的热水出口温度须高于5℃；供热热水的出口温度比低温热源的热水出口温度高40～60℃，最高可达到100℃；COP：单效热泵1.75～1.85，双效热泵2.3～2.45。烟气热水补燃型冷水（热泵）机组烟气型第一类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一北京南站CCHP系统，2台烟气余热型冷水（热泵）机组，供热运行时，按双效热泵工作循环流程运行，余热烟气排放温度可降低到30℃，从而有效提高系统的能源综合利用率。第一类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表机型单机供热量(kw)热源种类热源条件提供热水应用领域蒸汽型1160～30000低温热源热水、蒸汽低温热源热水温度≥15℃，蒸汽压力≥0.2MPa60～100℃有低温热水、蒸汽和供热需求的场所直燃型1160～9300低温热源热水、燃气（油）低温热源热水温度≥15℃60～100℃有低温热水、燃料和供热需求的场所烟气型1160～9300低温热源热水、高温烟气低温热源热水温度≥15℃，烟气温度≥250℃，烟气中的含硫量及含尘量较低60～100℃有低温热水、高温烟气和供热需求的场所二、第二类溴化锂吸收式热泵机组第二类溴化锂吸收式热泵机组采用中温废热源驱动，用冷却水冷却，对外提供温度高于废热源温度的采暖或工艺用热水或蒸汽，故又称为升温型热泵机组。第二类溴化锂吸收式热泵机组运行时不需消耗高品质热能，能耗费用极低，应用该类机组具有良好的经济效益。二类热泵机组的驱动热源可是废热热水，也可是废热蒸汽，与之对应的第二类溴化锂吸收式热泵机组有热水型和蒸汽型之分。热水型二类热泵机组流程图第二类溴化锂吸收式热泵机组的供热热水出口温度及升温幅度与废热源出口温度及冷却水出口温度有关，废热源出口温度越高，冷却水出口温度越低，则供热热水出口温度及升温幅度越高，热水出口温度可超过100℃。将二类热泵机组输出的高温热水送入闪发罐闪发，可获得工艺加热用蒸汽。第二类溴化锂吸收式热泵机组升温特性曲线第二类溴化锂吸收式热泵机组的中温废热源热量（无直接利用价值的热量）、输出的高温热量（有直接利用价值的热量）及低温热量（由冷却水带走、无直接利用价值的热量）之间的比例约为1:0.48:0.52，即机组的性能系数（COP）为0.48，余热回收利用率高。第一类溴化锂吸收式热泵－应用说明工艺过程中需要冷却的气体生产过程乏汽原油分离水…….冷却水地下水地表水…….工艺加热（伴热）低压蒸汽高温热水采暖\卫生热水…….0.480.521.0比中温热源高10℃以上，不高于155℃第二类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表机型单机供热量(kw)热源种类热源条件供热种类应用领域热水型580～5800中温废热源热水废热源热水温度≥50℃热水或蒸汽有中温废热源热水和供热需求、且供热热水温度高于废热源热水温度的场所蒸汽型580～5800中温废热蒸汽废热蒸汽温度≥50℃热水或蒸汽有中温废热蒸汽和供热需求、且供热热水或蒸汽温度高于废热蒸汽温度的场所第二类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一大庆石化橡胶总厂应用一台供热量3.5MW的二类热泵，废热源为橡胶生产工艺中的化工多组分汽体，输出热水用于工艺加热，每年节省蒸汽5万吨以上，冷却水用量仅为原系统用量的50％。节能效益超过600万人民币/年。第二类溴化锂吸收式热泵在橡胶生产工艺的应用第二类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之二采用化工生产工艺的废蒸汽为驱动热源，二类热泵输出的高温热水在蒸汽闪发器中闪发，产生0.25MPa蒸汽，供生产工艺使用。冷却水用量仅为原系统用量50％。结束语第一、第二类溴化锂吸收式热泵机组适应温度范围广，热源出口温度高，单机容量大，节能效果好，每千瓦供热量的投资小，特别适用于集中供热和生产工艺系统余热回收利用，是进行余热回收利用，实现节能减排、保护环境和可持续发展的一种重要技术装备。让我们携起手来共创人类美好新环境谢谢！