吸收式热泵及其在余热利用中的应用..
溴化锂吸收式热泵及其在电站冷却水余热回收中的应用
溴化锂吸收式热泵及其在电站冷却水余热回收中的应用赵阳;梁磊;马青川;孟昱言;王斌;王春生【摘要】利用热泵技术回收利用电站凝汽器冷却水余热资源是节能减排的一项重要措施.调查和研究了溴化锂吸收式热泵在电站冷却水余热回收中的应用、存在的主要问题和解决措施.研究表明:热泵回收的余热可用于加热供暖用的热网水、进除氧器的补水和凝汽器凝结水等;污垢和腐蚀是影响电站溴化锂热泵安全经济运行的主要问题;添加阻垢缓蚀剂、杀菌剂和清洗可防治污垢;合理选材、添加缓蚀剂和保持换热管清洁可防治腐蚀.【期刊名称】《上海电力学院学报》【年(卷),期】2016(032)005【总页数】6页(P454-458,472)【关键词】热泵;余热利用;污垢;腐蚀【作者】赵阳;梁磊;马青川;孟昱言;王斌;王春生【作者单位】上海电力学院,上海200090;上海电力学院,上海200090;烟台恒辉铜业有限公司,山东烟台264003;烟台恒辉铜业有限公司,山东烟台264003;烟台恒辉铜业有限公司,山东烟台264003;烟台恒辉铜业有限公司,山东烟台264003【正文语种】中文【中图分类】X706能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础,是推动国民经济发展的强大动力.我国能源利用率仅有30%左右,即便是欧美等工业发达国家,尚有43%～60%的工业余热被白白浪费[1].因此,深入开展工业节能,回收工业余热资源是节能减排的一项重要措施[2].热力发电厂是能源大户,回收电厂余热资源也是其节能减排的一项重要措施.一般大型火电厂实际能源利用率仅为40%左右,近60%的热量绝大部分通过烟囱和凝汽器的冷却水疏散到环境中,既浪费了大量的能源,又对周边环境造成了很大的热污染[3].表1列举了火电厂的各项损失[4].由表1可知,在火电厂的全部能量损失中,汽轮机冷源损失占了绝大部分,约为83%以上,汽轮机冷源损失基本就是冷却水带走的热量.对1 000 MW火电机组而言,凝汽器冷却水流量为35～45 m3/s,所蕴含的热流量为1.5～1.9 GJ/s,排水温升(即超过环境水域的温度)为8～13 ℃(视季节而变),该温升所赋存的热量约1.2×106～1.9×106 kJ/s;按年运行5 000 h计,其热量折合标准煤约7×105～1.14×106 t/a[3].因此,合理利用火电厂冷却水的余热具有十分重要的意义.电厂冷却水温度在50 ℃以下,属于低品位热能,难以直接利用.热泵是一种使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置.利用热泵可以回收低温余热,利用环境介质(工业冷却水、地下水、地表水、土壤和室外空气等)中储存的能量,从而提高能源的有效利用率.电厂循环冷却水流量稳定,温度高于环境温度约10 ℃,通常在热泵系统要求的温度范围之内.近年来,热泵技术在电厂冷却水余热回收利用方面的发展十分迅速,多家火电厂已经实施或正在实施电厂循环水余热利用改造工程.利用热泵技术回收冷却水余热的用途主要有3种:一是用于加热供暖用的热网水;二是加热进除氧器的除盐补水;三是加热凝汽器凝结水.第1种应用案例较多,一般热电联产的热电厂均可采用.对北方城市供热的电厂,由于每年供暖期只有几个月,故静态投资回收期较长,一般在3～5年.第2种用于补水量特别大的化工企业的自备电厂和工业园区生产蒸汽的电厂,静态投资回收期较短,一般为2～3年.与特大量补水直接加入凝汽器的技术路线相比,热泵加热补水方案具有溶解氧指标易达标、凝汽器至除氧器之间的设备不易腐蚀的优点.热泵加热补水的案例不多,已见文献报道的有安徽一家自备电厂[5].东北电力大学周振起对热泵回收电厂循环水余热加热凝汽器凝结水进行了可行性与经济性分析,认为是可行的,且具有环保、节能的双重功效[6]. 根据工作原理,热泵的种类主要有压缩式、吸收式、化学式和热电式等[7].工业用大型热泵主要是压缩式和吸收式.吸收式热泵的特性如下:(1) 运动部件少,噪声低,运转磨损小,但制造费用比压缩式热泵高;(2) 用废热或低成本燃料驱动时比压缩式热泵更合适;(3) 操作弹性好,在冷凝温度和蒸发温度之差增大时,热力系数的变化幅度比压缩式热泵小;(4) 不用氟氯烃,不会破坏大气臭氧层;(5) 容量比压缩式热泵大得多,已经商业化的溴化锂吸收式热泵单机容量已超过70 MW,压缩式热泵一般只有几兆瓦.吸收式热泵按制热目的可以分为以下两大类.第一类吸收式热泵也称增热型热泵,是利用少量的高温热源(如蒸汽、高温热水、可燃性气体燃烧热等)为驱动热源,产生大量有价值的中温热能.即利用高温热能驱动,将低温热源的热能提高到中温,从而达到提高热能利用率的目的.第一类吸收式热泵的性能系数大于1,一般为1.5～2.5.电厂回收循环冷却水余热用热泵基本都是第一类.第二类吸收式热泵也称升温型热泵,是利用大量的中温热源产生少量有价值的高温热能.即利用中低温热能驱动,用大量中温热源和低温热源的热势差,制取热量少于中温热源但温度高于中温热源的热量,将部分中低热能转移到更高温位,从而达到提高热能利用率的目的.第二类吸收式热泵性能系数总是小于1,一般为0.4～0.5.该类热泵较多用于化工企业.吸收式热泵的工质对主要有H2O-LiBr和NH3-H2O两大类.由于氨工质易发生重大人身安全事故,因此电厂回收冷却水余热用热泵一般都采用溴化锂溶液,其基本构成和工作原理[7]为:吸收式热泵由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、节流阀、溶液泵、溶液阀、溶液热交换器等8个主要部件组成,H2O-LiBr工质对在这8个主要部件组成的系统内封闭循环.其基本构成如图1所示[7].(1) 发生器利用热水、蒸汽或燃料火焰加热发生器里的工质对溶液(H2O-LiBr工质对的浓溶液),使其中的低沸点循环工质变为蒸汽,而高沸点吸收剂仍然保持为液态.(2) 吸收器利用工质对溶液(H2O-LiBr工质对稀溶液)对循环工质较强的吸收能力,将蒸发器中产生的循环工质蒸汽抽吸到吸收器里.(3) 冷凝器由发生器进来的循环工质蒸汽在冷凝器中冷凝为液体,同时放出热量.(4) 节流阀节流阀前压力、温度较高的循环工质液体经节流阀后变为压力、温度较低的循环工质饱和汽、饱和液混合物,也就是湿蒸汽.(5) 蒸发器由节流阀来的低压、低温循环工质湿蒸汽在蒸发器中吸收低温热源的热量,变为饱和汽.(6) 溶液泵不断地将吸收器中的工质对稀溶液送入发生器,保持吸收器、发生器中溶液量、溶液浓度的稳定.(7) 溶液阀其作用是调节由发生器中流入吸收器的溶液量.(8) 溶液热交换器是流出吸收器的稀溶液与流出发生器的浓溶液进行热交换的部件,使进入吸收器中的稀溶液温度降低,提高吸收器中溶液的吸收能力;使进入发生器的稀溶液温度升高,节省发生器中的高温热能消耗.电厂汽轮机凝汽器出来的冷却水作为余热水进入热泵蒸发器管内放出热量后再回到凝汽器冷却水系统.被加热介质(热网水回水、或进除氧器的除盐补水或凝结水)先进入热泵吸收器管内,再进入冷凝器管内吸收热量后流出热泵.溴化锂吸收式热泵内有溶液热交换器、发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器5大热交换器.溶液热交换器换热元件通常采用板式,发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器通常采用管式.发生器换热管浸没在溴化锂溶液中,管内走蒸汽,用于加热管外溴化锂溶液,使其沸腾.冷凝器管外是蒸汽冷凝,管内是被加热的热网水或除盐补水、凝结水.发生器和冷凝器大多采用光管.蒸发器管内走余热水,即电厂凝汽器冷却水,管外是溴化锂溶液.为增加有效蒸发面积和传热效果,溴化锂溶液应在蒸发器管外充分铺展,因此蒸发器管外通常是麻面或者毛面.麻面管又称低翅片高效传热管,是通过机械滚切加工,形成一个个凹凸麻点,如图2所示.毛面管是通过喷砂或喷丸处理,使表面粗糙变毛,具有较好的亲水性.吸收器管内走余热水,管外是溴化锂溶液,通常也采用麻面管或毛面管.目前发生器管较多采用低碳钢管.无缓蚀剂的溴化锂溶液对碳钢的腐蚀性很强,添加缓蚀剂可大幅降低腐蚀速率.为提高耐蚀性能,现在少数发生器也开始采用中铬现代铁素体不锈钢,如436 L.冷凝器、蒸发器和吸收器换热管所用材料的种类较多,有铜管、不锈钢管和钛管3大类.铜管以工业纯铜为主(紫铜管),常用牌号是TP2(Cu≥99.98,P0.013～0.015),溴化锂热泵和制冷机使用铜管较普遍.不锈钢管又分为奥氏体、铁素体和双相不锈钢3类,不锈钢管具有较好的技术经济性能,在电站凝汽器上已替代了绝大部分铜合金管[8-9],目前热泵上也有不锈钢管替代铜管的发展趋势.现代铁素体不锈钢和双相不锈钢管不含镍或少含镍,具有较高的性价比,有替代奥氏体不锈钢管的趋势.钛管对氯和溴离子具有很强的耐蚀性能,但是价格较贵,现在热泵上使用较少.内蒙古CF电厂2#机135 MW,用4台RB0.17-30-40/34-55/80型溴化锂吸收式热泵回收循环冷却水余热,主要性能参数见表2.据该厂热泵性能实测报告,热泵余热回收系数COP值为1.72,4台热泵总制热功率117 MW,回收循环水余热49 MW.该热泵系统一个供暖期就可节约标煤28 684 t,节约循环水5.724×105 t.据不完全统计,截止2014 年初,推向市场的吸收式热泵项目已超过60个,其中电力供暖行业接近50%,其他还有石油、化工、钢铁、纺织、印染、机械制造等行业.利用溴化锂吸收式热泵回收冷却水余热用于城市供暖的部分大型热电厂简况见表3,其总容量已经超过2 500 MW.影响电站溴化锂热泵安全经济运行的主要问题是污垢和腐蚀.5.1 热泵污垢与防治热泵污垢种类主要有泥沙沉积物、生物污泥、腐蚀产物和化学结晶垢等.供暖热泵吸收器和冷凝器管内是热网水,易产生铁锈垢.热泵蒸发器管内是电站凝汽器冷却水,而电站冷却水成分复杂,有淡水、微咸水、咸水和海水,有地表水也有地下水.北方供热电厂通常在缺水的地区,冷却水浓缩倍数高,容易产生化学结晶垢,如碳酸钙.还有一些北方供热电厂采用经过处理的城市污水(称为再生水或中水),氨氮和COD很高,容易产生生物污泥.如内蒙古CF电厂余热水就是再生水,打开时有厚厚一层黑色的生物污泥,并有较重的臭味.污垢严重影响传热,在凝汽器条件下,即使是0.015 mm厚的碳酸钙垢,也会使总传热系数降低50%左右,其热阻约占总热阻的50%以上,是控制热阻[10].污垢还容易产生严重的垢下腐蚀,因此必须采取各种措施防止或尽量减少污垢的产生.对热网水防治铁锈垢的主要措施是适当提高pH值,加缓蚀剂;防治化学结晶垢的主要措施是减少硬度,如采用软化水,或者加入阻垢剂;防治余热水化学结晶垢的主要措施是加入阻垢剂;防治生物污泥的主要措施是加入杀菌剂和粘泥剥离剂.另外停机时,应进行清洗,如高压水冲、通刷等.而在线机械清洗装置亟待开发.5.2 热泵腐蚀与防治溴化锂热泵的腐蚀既有全面腐蚀,也有局部腐蚀.碳钢换热管以全面腐蚀为主,伴有局部腐蚀;铜管全面腐蚀和局部腐蚀均有;不锈钢管以局部腐蚀为主.局部腐蚀形态主要是点蚀,另外还可能有缝隙腐蚀、应力腐蚀、生物腐蚀和晶间腐蚀.溴化锂溶液、热网水、余热水均可能造成腐蚀.防治热泵腐蚀的措施主要有合理选材,添加缓蚀剂,保持换热管清洁等.如何根据热泵的工况条件,合理选用综合技术经济性能优良的材料的研究很少.碳钢和铜管在溴化锂溶液中的腐蚀性能研究较多.不锈钢在溴化锂溶液中腐蚀性能的研究较少.文献[11]至文献[13]研究了奥氏体不锈钢304,316,316L,铁素体不锈钢430,双相不锈钢EN14429,马氏体不锈钢S17400在溴化锂溶液中的腐蚀性能.性价比高且应用前景良好的中、高铬现代铁素体不锈钢在热泵中的应用研究尚未见有关文献报道.在溴化锂溶液中添加缓蚀剂的研究很多,经模拟发生器腐蚀试验检测,在无缓蚀剂的溴化锂溶液中,低碳钢的腐蚀速率可达0.8 mm/a,铁素体不锈钢436 L约为0.001 2 mm/a;加入缓蚀剂后,碳钢腐蚀速率可降至0.1 mm/a以下,436L可降至0.000 6 mm/a.常用的溴化锂溶液缓蚀剂是钼酸盐,BTA对铜管在溴化锂溶液中的缓蚀作用较显著,对碳钢也有缓蚀作用[14].(1) 电站凝汽器冷却水中蕴含有大量低温余热,利用溴化锂吸收式热泵回收利用冷却水余热资源是节能减排的一项重要措施,具有十分重要的意义.(2) 热泵回收的余热可用于加热供暖用的热网水、进除氧器的补水和凝汽器凝结水等.(3) 影响电站溴化锂热泵安全经济运行的主要问题是污垢和腐蚀.污垢不仅严重影响传热,还会产生严重的垢下腐蚀.防治污垢的主要措施是添加阻垢缓蚀剂和杀菌剂及清洗,热泵在线机械清洗装置亟待开发.防治热泵腐蚀的措施主要有合理选材、添加缓蚀剂和保持换热管清洁等.应用前景良好的中、高铬现代铁素体不锈钢在热泵上的应用研究也亟待开展.【相关文献】[1] 郭小丹.基于能源的梯级利用的先进动力系统研究[D].北京:华北电力大学,2010.[2] WANG C J,HE B S,SUN S Y,et al.Application of a low pressure economizer for waste heat recovery from the exhaust flue gas in a 600MW powerplant[J].Energy,2012,48(1):196-202.[3] 贺益英,赵懿珺.电厂循环冷却水余热高效利用的关键问题[J].能源与环境,2007(6):27-29.[4] 叶涛.热力发电厂[M].北京:中国电力出版社,2009:14.[5] 秦慈进.基于热泵技术在热电厂节能应用的研究[J].公用工程设计,2012(8):133-136.[6] 周振起,马玉杰,王静静,等.吸收式热泵回收电厂余热预热凝结水的可行性研究[J].流体机械,2010,38(12):73-76.[7] 陈东,谢继红.热泵技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2006:189-240.[8] 梁磊,周国定,解群,等.不锈钢管在我国凝汽器上的应用前景[J].中国电力,1998(11):37-41.[9] 梁磊,陈胤强,李政,等.沿海电厂凝汽器用管材研究[J].中国电力,2009,42(1):66-69.[10] 潘逸琼,梁磊,刘世宏,等.管材种类和污垢对凝汽器传热性能的影响[J].汽轮机技术,2014,56(4):311-314. 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大型吸收式热泵余热供热系统应用研究
ISSN1672-9064CN35-1272/TK基金项目:中国华电集团公司科技项目(中国华电科[2011]721号)作者简介:周崇波(1984~),高级工程师,从事余热利用、分布式能源技术研究开发工作。
大型吸收式热泵余热供热系统应用研究周崇波秦鹏代勇(华电电力科学研究院有限公司浙江杭州310030)摘要针对300MW 开式循环水带胶球装置吸收式热泵余热供热进行系统研究。
系统自配置胶球清洗在线装备嵌入型4流程吸收式热泵系统尚属国内第1次集成应用,年均回收余热量169万GJ ,按当地近年燃烧煤种热值计算,相当于年节煤10.12万t ,减排CO 22.54万t ,减排SO 21156t ,减排烟尘867t ,减排灰渣1.5万t 。
通过各采暖季每月热泵供热量及回收余热量变化曲线,分析曲线趋势变化,准确反映了各采暖季的运行状况及主要问题。
关键词余热供热吸收式热泵胶球清洗应用研究。
中图分类号:TK115文献标识码:A文章编号:1672-9064(2019)01-030-02能源是人类社会生存发展的重要物质基础,攸关国计民生和国家战略竞争力。
当前我国经济发展步入新常态,能源发展质量和效率问题突出,供给侧结构性改革刻不容缓。
“十三五”能源规划的主要目标提出单位国内生产总值能耗比2015年下降15%,单位国内生产总值二氧化碳排放比2015年下降18%,煤电平均供电煤耗下降到310g 标准煤/kWh 以下。
这是贯彻落实“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念的必然选择。
传统抽汽热电联产机组虽然较纯凝机组的能源利用效率高、环保效益好,但仍有部分冷凝余热通过冷却或其他方式塔散失掉,以某电厂1台300MW 供热机组为例,其可资利用冷端潜热约占燃料耗能总量的10%,充分利用这部分余热是传统热电联产突破发展的新方向。
本文建立300MW 开式循环水自配置胶球清洗装置吸收式热泵余热供热系统,通过近3年采暖季历史数据分析其供热方式和节能效果。
第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究
第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究热泵技术是一种利用热能的技术，广泛应用于工业、建筑和住宅等领域，其优势在于：能量消耗低，可持续利用，可以得到极大的节能效果。
第二类吸收式热泵是一种从地热中回收余热的新型节能技术，利用地热中的余热，将其转化为可以直接供给空调、热水器或其他装置使用的高温热能，实现节能减排的目的。
第二类吸收式热泵的原理是将地表下的地热能量，通过热泵机转化成可以使用的热能，再将其输送到所需要的设备中，实现节能的目的。
其特点是利用热泵管道的一端汲取地下的热能，将其转化为可以使用的热量，并将其输送到另一端，从而实现节能的目的。
热泵在回收地热余热时，主要利用了地下热蕴储量远远大于地表的特点，因此，地热余热的回收能够提供一定的节能减排效果，且能持续使用。
第二类吸收式热泵的应用，可以分为居住环境、工业环境和封闭空间等三类。
在居住环境中，可以安装热泵设备，在冬季和夏季取回地热余热，提供室内暖气，可以节省设备费用和燃料费用，同时还能够节约能源。
在工业环境中，可以安装热泵设备，从地下汲取热量，提供多种工业过程需要的热能，从而大幅降低对能源的依赖。
在封闭空间中，热泵设备可以有效控制室内温度，提供室内适宜的温湿度环境。
当前，随着能源短缺和环境污染的严重，第二类吸收式热泵这种新型回收地热余热的应用研究，不但能节省大量能源，提高节能利用效率，而且可以为节能减排、节水减排和减少排放污染物等方面贡献自己的力量。
然而，由于其设备简单，投资少，运行成本低，并且有一定的环境意义，因此，目前已经成为投资小，收益多，回报期短的节能技术。
此外，热泵设备的控制和管理也非常重要，以便确保热泵设备的正常运行，从而延长设备的使用寿命，达到最大化的节能效果。
综上所述，第二类吸收式热泵是一种新型的节能技术，它可以使用低温地热，节省能源，提供舒适的室内环境，同时还有节水减排和污染减少的环境意义。
它的安装和使用难度较低，投资少，成本低，有一定的报酬，因此，可以有效改善环境，节省能源，提升可持续发展。
低温余热高效利用的吸收式热泵技术与应用
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溴化锂吸收式热泵机组在余热供热领域中的应用
文章编号:CAR257溴化锂吸收式热泵机组在余热供热领域中的应用张长江(江苏双良空调设备股份有限公司江阴 214444摘要溴化锂吸收式热泵机组以热能驱动运行,从低品位热源吸取热量,制取满足工艺或采暖用热水或蒸汽,能有效回收利用低温热能,节能效果显著,是余热供热领域中的重要技术装备。
本文介绍了多种溴化锂吸收式热泵机组及其应用案例,为不同余热资源、热能条件和供热需求的场所进行余热供热设计提供技术参考。
关键词溴化锂吸收式热泵机组余热利用供热一类热泵二类热泵APPLICATION OF LITHIUM BROMIDE ABSORPTION HEAT PUMP IN WASTE HEAT RECOVERY 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-conditioning 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 when 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能源是国民经济发展的物质基础,随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,我国对能源的需求量日益增大,经济和社会快速发展面临的能源约束矛盾和能源使用带来的环境污染问题日益突出。
吸收式热泵在燃气锅炉烟气余热中的应用案例分析
吸收式热泵在燃气锅炉烟气余热中的应用案例分析发表时间：2017-09-29T10:39:15.407Z 来源：《基层建设》2017年第14期作者：王玉山[导读] 摘要：开式吸收式热泵具有结构简单、低品位热能驱动、省电等优点，推广利用该技术，对解决目前面临的城市热源不足及提高工业能源利用效率具有重要意义山东莱钢永锋钢铁有限公司山东省德州市 251100 摘要：开式吸收式热泵具有结构简单、低品位热能驱动、省电等优点，推广利用该技术，对解决目前面临的城市热源不足及提高工业能源利用效率具有重要意义，但运行中存在设备腐蚀、不凝性气体等问题。
总结国内外开式吸收式热泵的研究进展，其应用领域涉及供暖、空调、制冷及工业生产，处理气流包括空气、燃烧后烟气，驱动热源包括太阳能、生物质锅炉、天然气锅炉及电厂锅炉等集中热源和分布式能源，结构形式多样化；简述开式吸收式热泵在工业余热，特别是天然气锅炉烟气余热和湿法脱硫电厂饱和烟气潜热和水回收领域中的应用；分析运行中出现的溶液腐蚀、不凝气气体及设备堵塞问题，提出解决方案。
关键词：开式吸收式热泵；余热；烟气引言我国能源结构正向清洁低碳方向转型，天然气用能设备迅速发展，燃气的高效利用已成为当今节能的重要课题。
普通燃气锅炉等热能动力设备排烟温度约为150～250℃，排烟热损失达到20％以上，造成能源浪费和环境污染。
目前市场上应用最多的燃气锅炉能量回收方法是在锅炉尾部加装烟气余热利用回收装置，由于受被加热介质的温度限制，即供暖回水温度一般较高，经烟气余热回收利用装置后排烟温度仍在55℃以上，烟气中还有近一半的余热未被回收利用。
可见，若仅用烟气余热回收利用装置来回收烟气余热，其节能潜力是有限的。
1.开式吸收式热泵国内外应用 1.1太阳能驱动开式吸收式热泵进展公认的最早的开式吸收式热泵是1955年提出的以太阳能为再生热源的开式液体干燥制冷系统，工质为三乙烯乙二醇，吸收空气中的水蒸气。
2011年，沙特阿拉伯的伊塔夫大学联合埃及的艾斯尤特及曼苏拉大学在溶液除湿再生和太阳能利用的基础上也提出了利用太阳能的开式吸收式制冷循环，并对发生器建模。
直燃型溴化锂吸收式热泵在油田余热利用中的应用
直燃型溴化锂吸收式热泵在 油田 余热 利用中的应用
王宁辉 ，刘 汉泽 ，葛宝峰
（．中国石油天然气股份有限公司华北油田公 司质量安全监督 中心，河北 任丘 ０２ ５ ； １ ６５ ０
２ ．中国石油天然气股份有限公司华北油田公 司华苑综合服务处 ， 河北 任丘 ０２５ ） ５５２
摘 要 ：直燃 型 溴化 锂 吸收 式 热 泵机 组 以热 能 为驱 动 ，从 低 品 住 热 源吸 收 热 量 ，将 其 转
混合 物 （ 含水 率 为 ９ ． ％ ）２７ ６ｔ ３９ １ ７ ，平 均 温 度 在 ６ ６ ０～ ７℃之 间 ，暖季 （ ４月 一 ９月 ） ６ ６ 在 ３～ ７℃之
收稿 日期 ：２ １ — ８— １ ０１ ０ ０。 作者简介 ：王 宁辉 ，男 ，河北科技大学工商管理专业
本科 毕业，学士，长期 从事质量 环保 节能监 督工作 ， 工程 师。Ｅｍａ ： ｊ ｎ ＠１６ ｃｎ — ｉ ｇ ｗ ｈ ２ ．ｏ ｌ ｓ
化为高品位热源 ，满足油田生产 用热。该工艺能有效 回收利用低温热能。直燃型溴化锂吸收 式热泵机 组在 华 北油 田的应 用案 例 ，利 用油 田 回 注 污水 的低 温余 热 ，减 轻 了污 水 回 注过程 对
设备 和 工 艺流程 的腐蚀 ，年 节能 量 ７ ８ ４ ｅ ５ ． ８ｔ ，节能效 果显著 。 ｃ
Ｎ ｄ ｍ ／ ，全部 用 于加热 炉燃烧 。
收式热泵机 组是余 热 回收利用效率 最高 效 的设
备 ，它 是 以 热 能 驱 动 运 行 ，溴 化 锂 溶 液 为 吸 收 剂 ，水 为制冷 剂 ，从低 品位 热 源 吸 取热 量 ，制取
满足生产工艺用中、高温热水 ，实现余热 回收利 用 、从低 温 向高温 输送热 能 的供热 目的… 。
压缩式和吸收式热泵在热电厂余热利用经济性分析
压缩式和吸收式热泵在热电厂余热利用经济性分析摘要：在当下众多的节能减排绿色环保技术中，最实用的就是能量梯级利用、高压变频调速、低温余热发电技术等节能减排绿色环保技术，这些技术也被我国进行了大量的使用。
在我国的火力发电厂中，经常存在着大量的损耗，最大的损耗就是冷端损失，这种损失占据了整个火力发电中热量的百分之三十以上，对于在火力发电中乏汽的损失了大量能源浪费。
对于这种残余能量的使用十分简便，利用这些残余的热量进行供暖，就让供热机组的效率得到了提升。
关键词：吸收式热泵；压缩式热泵；乏汽在本文中提出了回收汽轮机的乏汽余热，将余热废物利用供给给城市的热力系统，集中供给城市的热力，让发电厂的经济性提升、能源的消耗下降、二氧化碳排放量减少，让发电厂的发热能力得到提升。
在本文中进行了吸收式热泵和压缩式热泵两者的实用性的分析，虽然两者在本质上不同都可以获取热量。
一、蒸汽型吸收式热泵技术介绍首先介绍吸收式热泵，吸收式热泵的原理为使用蒸汽驱动热泵，我国当下的蒸汽驱动热泵都采用溴化锂进行零散热量的收集。
蒸汽驱动热泵的原理就是将热源与热水同时注入机器，在机器的内部将热源进行压缩性处理，压缩处理后的热源与热水放置在同一介面内，进行加热，两者相互转换。
与此同时热源也会有一部分排除，另一部分还要入再热器中，热水流入再热器后就进行排放，方便循环利用，将余热加载近取热器，再由取热器加载至加热器中，余热也有部分由取热器排放，机器内部的辅助设备会辅助各个流程的转化。
在吸收式热泵内部，驱动热源为水蒸气，内部为真空状态，而水在真空中沸点贬低，从而进行残余热量的收集，再通过溴化锂浓溶液进行热量的吸收后，制成可以用来集中供暖的热水。
从整体上看，吸收式热泵由四部分组成，分别经理四个过程，从而得到可以用来集中供暖的热水。
在设备的内部，利用溴化锂浓溶液进行热量的吸收，均匀布置，让所有的散余热量可以均匀的被溴化锂浓溶液吸收，让溴化锂浓溶液的速度迅速升高，实现了低温热源转化为加热热媒，而且溴化锂溶液可以循环使用，达到了节能减排的目的。
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供 热 场 所
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
35 ℃
废热水
45 ℃
原油5600吨，每
年节能效益上千 万元人民币。
回灌地下
联合站
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。
概述
吸收式热泵是利用由两种沸点不同的物质组成的溶液的 气液平衡特性来工作的。 水—溴化锂 水为制冷剂，溴化锂为吸收剂
氨—水
氨为制冷剂，水为吸收剂
2. 分类
增热型热泵
单效热泵
制冷/制热
第一类吸收式热泵
AHP 双效热泵 制冷/制热
吸收式热泵
升温型热泵
第二类吸收式热泵
AHT
制热
2.1 第一类吸收式热泵(1)
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。
3.3 第二类溴化锂吸收式热泵机组(1)
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。
• • •
•
AHT 1个驱动热源 热水回路只经过吸收 器 提供150℃以下热水 或蒸汽 可用于工业领域，满 足某些工艺用热的需 要
3. 溴化锂吸收式热泵
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，就是以溴化锂溶液为工质的吸收式热泵。其中， 水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。
3.1 Li-Br溶液工质对优秀的物理化学性质
我国自主开发的第一台直燃型溴化锂吸收式热泵
典型的用户案例： 天津中海油项目 (大洋三连) 供热能力：5950kw
烟气型第一类溴化锂吸收式热泵机组(3)
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。
功
能
余热温度出口高于15℃（一般在20～ 50℃），上限没有要求。获得热源温度 比废热出口温度高40～60℃，热水温度热泵机组应用案例之一
锅 炉
蒸汽0.5MPa
胜利油田换热站
凝水
一类热泵
发生器 蒸发器 冷凝器
采用6台单机供热
85 ℃
采暖水
吸收器
65 ℃
增热型 是利用少量的高温热源（如蒸汽、高温热水、 可燃性气体燃烧热等）为驱动热源，产生大量的中 温有用热能。即利用高温热能驱动,把低温热源的热 能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。第一 类吸收式热泵的性能系数大于1，一般为1.6～2.3。
2.1 第一类吸收式热泵(2)
Tg 驱动热源 Qg Th Ⅰ类热泵 废热源 T0 T0 第Ⅰ类热泵Tg>Th>T0 可用回热 驱动热源 （100%） 高温热水 （180%） 低温余热
烟气 经济器循环 蒸汽 低温热源 供热用热 凝水
换热器
烟气反应塔 布袋滤尘器 洗烟塔
热电厂
引风机 溴化锂热泵
垃圾焚烧炉
凝水箱
热用户
(1)吸收式热泵具有两个重要特点：一是可以利用低品位 余热， 节约能耗；二是以热能为动力，与压缩式机组相比，可以节约 电耗。 (2)整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他运动部件，运转安 静。 (3)以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒，满足环保的要求。 (4)机组在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠 (5)负荷调节范围广，对外界条件变化的适应性强。 (6)操作简单，维护保养方便，易于实现自动化运行。 (7)对安装基础的要求低，可在露天甚至楼顶安装，尤其适用于 舰艇、医院、宾馆等场合。 (8)机组可以一机多用，可供夏季空调、冬季采暖，兼顾提供生 活热水之用，使用方便。
（80%）
能量转换示意图
热收支图
2.1 第一类吸收式热泵(3)
工作原理示意图
2.2 第二类吸收式热泵(1)
升温型 是利用大量的中温热源产生少量的高温有用热 能。即利用中低温热能驱动,用大量中温热源和低温 热源的热势差，制取热量少于但温度高于中温热源 的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提 高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵性能系数 总是小于1，一般为0.4～0.5。
• 溴化锂和水的沸点差很大使得其分离难度小、纯度高 • 作为制冷剂的水廉价、易得、气化潜热大、无毒、无味、 安全性能好 • 溶液比热小，有利于提高循环效率 • 饱和气压低，溶液吸水性强，能够吸收低温水蒸气，且传 质过程推动力强
3.2 第一类溴化锂吸收式热泵机组(1)
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。 • 按补偿热源分类 ，一类热泵机组有蒸汽型、直燃型、烟气 型等。
低温热源热水 、蒸汽 低温热源热水 、燃气（油）
低温热源热水 温度≥15℃， 60～100℃ 蒸汽压力 ≥0.2MPa 低温热源热水 60～100℃ 温度≥15℃
1160～ 9300
低温热源热水 温度 低温热源热水 ≥15℃，烟气 60～100℃ 、高温烟气 温度≥250℃，烟 气中的含硫量及 含尘量较低
吸收式热泵及其在余热利用中的应用
报告人：
2014年4月2日
contents
1 概述
收 式
吸
2 分类及原理 3 溴化锂吸收式热泵与应用
热 泵
4 总结、发展趋势
1 概述
吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的 一类装置, 它采用热能直接驱动, 而不是依靠电能、机械 能等其它能源。是一种利用低品位热源，实现将热量从 低温热源向高温热源泵送的循环系统。是回收利用低温 位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作 用。
3.3 第二类溴化锂吸收式热泵应用说明(2)
中温废热源 1.0 获得高温热 源0.48 低温冷却水 0.52
工艺过程中需 要冷却的气体 生产过程乏汽 原油分离水 …….
工艺加热（伴热）
冷却水 地下水 地表水 …….
低压蒸汽
高温热水 采暖\卫生热水 …….
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
参考文献
【1】撒卫华. 溴化锂第一类吸收式热泵的研究及应用[J]. 洁净与空调技术, 2010 (2): 21-24. 【2】范江, 白海尚, 李彪. 热网供热调节方式对吸收式热泵性能的影响[J]. 暖通空调, 2014 (1)：140-143. 【3】姜秀华. 单双效结合运行的溴化锂第一类吸收式热泵[J]. 节能, 2009 (12): 2124. 【4】方书起, 骆萍梅. 第二类吸收式热泵的研究及应用[J]. 应用能源技术, 2008 (10): 36-39. 【5】朱宏清, 蔡小荣, 毛洪财. 溴化锂吸收式热泵在余热领域的应用[J]. 第十三届全 国热泵与系统节能技术大会论文集, 2008：239-242. 【6】周振起, 马玉杰, 王静静, 等. 吸收式热泵回收电厂余热预热凝结水的可行性研 究[J]. 流体机械, 2010, 38(012): 73-76. 【7】孙作亮, 付林, 张世钢, 等. 吸收式热泵回收烟气冷凝热的实验研究[J]. 太阳能 学报, 2008, 29(1): 13-17. 【8】王力彪, 李染生, 王斌, 等. 基于吸收式热泵的循环水余热利用技术在大型抽凝 机组热电联产中的应用[J]. 汽轮机技术, 2012 (6): 470-472. 【9】王以清. 溴化锂吸收式热泵的研究及应用[J]. 能源技术, 2000, 21(3)： 177-179.
2.2 第二类吸收式热泵(2)
T 0’ Tg’ Tg’ 废热源 Ⅱ类热泵 环境 T 0’ T h’ 可利用热
高温热水 或蒸汽 （45%） 中温废热 （100%） 冷却水
Q0 ’
（55%）
第Ⅱ类热泵Th’>Tg’>T0’
Ⅱ 能量转化示意图
热收支图
2.3 第二类吸收式热泵(3)
Q2 2
溶 剂 泵
冷凝器
1 6
发生器
Q1 5
热交 换器
系统循环： 1-2-3：冷媒循环
7 Q3
蒸发器
4-5：稀溶液循环
3
吸收器
4
6-7：浓溶液循环
Q4
工作原理示意图
2.4 AHP和AHT的比较
• • • •
AHP 驱动热源两个 热水回路是吸收器和 冷凝器串联 主要提供100℃以下 的热水 用于采暖、生活、给 水预热等场合
3.2第一类溴化锂吸收式热泵应用说明(2)
高温驱动热源 1.0 低温废热源 0.84 输出中温热源 1.84
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 …….
冶金/制药/化工工 艺需要的伴热 区域供暖 卫生热水
第一类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表
机 型 蒸 汽 型 直 燃 型 烟 气 型 单机供热 （冷）量 (kw) 1160～ 30000 1160～ 9300 热源种类 热源条件 提供 热水 应用领域 有低温热水、蒸 汽和供热需求的 场所 有低温热水、燃 料和供热需求的 场所 有低温热水、高 温烟气和供热需 求的场所