热泵在余热回收中的应用

吸收式热泵余热回收供热在苇湖梁电厂的应用

吸收式热泵回收循环水余热供热在苇湖梁电厂的应用

胡龙吴志豪李新刚高媛

华电新疆发电有限公司苇湖梁电厂

【摘要】吸收式热泵在工业余热回收领域具有广泛的应用，但近两年方才开始应用于热电厂循环水余热回收。本文介绍了利用溴化锂吸收式热泵回收循环水余热集中供热在苇湖梁电厂的应用，为同类型热电厂进行循环水余热回收提供技术参考。

【关键词】吸收式热泵热电厂余热回收

1 前言

热电联产集中供热是目前我国主要的供热形式，因其相对燃煤锅炉具有节能、环保等方面的优势，长期以来得到国家政策的支持。但随着我国城市化进程的加速发展，不断扩大的用热规模与现有热源有限的供热能力、城市管网有限的供热能力之间的矛盾日益突出。而热电厂（抽凝式）汽轮机低压缸因必须保证一定的乏汽冷却，因此即使在冬季供热工况下仍然有大量的乏汽余热通过循环水排入大气，循环水余热回收也是火电厂节能领域的重点和难点。先进的吸收式热泵技术为此类问题提供了一个重要的解决思路。

2 溴化锂吸收式热泵介绍

2.1热泵

热泵是从低温热源吸热送往高温热源的循环设备。热泵按驱动力来分，主要是由两种类型，即压缩式热泵和吸收式热泵。压缩式热泵消耗机械能（电能）使热量从低温热源转移到高温热源，吸收式热

泵一般以蒸气、热水为驱动热源。

吸收式热泵又可分为第一类热泵和第二类热泵。第一类吸收式热泵输入高温热源，进而从低温热源回收热能，提供其品位，以中温形式提供给用户的热泵。第二类热泵是靠输入的中温热能驱动热泵运行，将输入热能的一部分提高温度供用户使用，而将另一部分能量排放到温度更低的环境中。吸收式热泵的驱动力来源于不同热源的热势差。

2.2第一类溴化锂吸收式热泵

该类溴化锂吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、热交换器、屏蔽泵和其他附件等。它以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂。水在常压下100℃沸腾、蒸发，在5mmHg真空状态下4℃时蒸发，吸收

式热泵的蒸发器利用的就是这个原理。另一方面，溴化锂溶液是一种极易吸收水（蒸汽）、化学性质稳定的物质，在温度越低、浓度越高的时候吸收能力越强。利用此性质，以蒸汽为驱动热源，在发生器内释放热量Qg，加热溴化锂稀溶液并产生冷剂蒸汽。冷剂蒸汽进入冷凝器，释放冷凝热Qc加热流经冷凝器传热管内的热水，自身冷凝成液体后节流进入蒸发器。冷剂水经冷剂泵喷淋到蒸发器传热管表面，吸收流经传热管内低温热源水的热量Qe，使热源水温度降低后流出机组，冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽，进入吸收器。被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋，吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽，并放出吸收热Qa，加热流经吸收器传热管的热水。热水流经吸收器、冷凝器升温后，输送给热用户。

热电厂低温循环水余热回收利用工程实践

摘要：进入新时期以来，我国各项事业均快速发展，取得了十分理想的成绩，特别是热电厂以惊人的速度向前发展。随着煤炭价格逐年升高，热电厂经营压力巨大，且电力行业是一次能源消耗大户和污染排放大户，也是国家实施节能减排的重点领域。电厂循环冷却水余热属于低品位热能，一般情况下，直接向环境释放，造成了巨大的能源浪费。热泵是利用一部分高质能从低位热源中吸取一部分热量，并把这两部分能量一起输送到需要较高温度的环境或介质的设备。火电厂循环水中存在大量余热，利用热泵技术有效回收这部分热量用于冬季供暖或常年加热凝结水。关键词：热电厂；低温循环水；余热回收；利用工程

引言

低温循环水余热即是可回收再利用的一种资源。热电厂生产中需要大量能源，这些能源因生产工艺等原因，无法全部利用，因此就产生了大量的各种形式的余热，能源浪费严重。

1热泵技术的分类

热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的。按照驱动力的不同，热泵可以分为压缩式热泵和吸收式热泵。压缩式热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成，通过让工质不断完成蒸发一压缩一冷凝一节流一再蒸发的热力循环过程，将低温热源的热量传递给热用户。吸收式热泵主要由再生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、溶液热交换器等组成，是利用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。根据热泵的热源介质来分，可分为空气源热泵和水源热泵等：空气源热泵是以空气为热源，因空气对热泵系统中的换热设备无腐蚀，理论上可在任何地区都可运用，因此是目前热泵技术应用最多的装置；水源热泵是以热水为热源，因水源热泵的热源温度一般为15~35°Ｃ，全年基本稳定，其制热和制冷系数可达3.5-4.5，与传统的空气源热泵相比，要高出30％左右。

2驱动蒸汽参数偏低工况

当蒸汽参数偏低，不能满足热泵正常工作需要时，对高参数蒸汽减温减压后送入热泵，这种方法没有对高参数蒸汽的能量进行梯级利用。研究采用蒸汽引射器方案，即利用高参数蒸汽引射低参数蒸汽，产生满足热泵需求的蒸汽，实现高、低压蒸汽的高效利用。蒸汽引射器的工作原理是把高压蒸汽的势能通过喷咀形成高速动能，带动吸引低压蒸汽在喷射器混合段充分混合，混合蒸汽在扩压段降速、升压，满足生产需要。引射器结构主要包括喷射段和喷射器混合段。根据蒸汽性质及蒸汽在喷咀中的压降计算得到喷嘴的形状和尺寸。根据蒸汽参数，喷嘴通常做成拉伐尔喷咀或锥形喷嘴。喷射器混合段是高、低压两股汽充分混合的部位，两种蒸汽混合均匀后，在扩压段降速增压。所以混合段分为作用、形状不同的前、中、后三段。通过总流量设计尺寸，最终合成所需压力的蒸汽。

热泵余热回收的原理与设计

热泵是一种高效节能的供暖设备，其工作原理是通过压缩制冷剂来吸收室外空气中的热量，然后将热量传递到室内供暖。在这个过程中，热泵会产生大量的余热，如果能够将这些余热回收利用，就可以进一步提高热泵的能效。

热泵余热回收的原理比较简单，就是利用余热传热器将热泵产生的余热传递给需要加热的介质，例如热水或者空气。传热器通常采用板式或者管式结构，通过传导、对流和辐射等方式将余热传递给介质。传热器的设计需要考虑介质的流量、温度、压力等因素，以及传热器的材料、结构、表面积等因素，以确保传热效率和安全性。

热泵余热回收的设计需要考虑以下几个方面：

1. 余热回收的介质选择：热泵余热可以回收利用的介质有很多种，例如热水、空气、地暖等。选择合适的介质需要考虑介质的热容量、流量、温度等因素，以及介质的使用需求和成本等因素。

2. 传热器的设计：传热器的设计需要考虑介质的流量、温度、压力等因素，以及传热器的材料、结构、表面积等因素。传热器的设计需要满足传热效率高、安全可靠、维护方便等要求。

3. 控制系统的设计：热泵余热回收的控制系统需要考虑余热回收的启停、介质的流量、温度等参数的控制，以及传热器的清洗、维护等问题。控制系统需要具备可靠性、稳定性、智能化等特点。

热泵余热回收的优点是显而易见的，它可以提高热泵的能效，减少能源消耗，降低环境污染。同时，热泵余热回收也可以为用户提供更加舒适的室内环境，例如提供更加稳定的热水、改善室内空气质量等。

总之，热泵余热回收是一种非常有前途的节能技术，它可以为用户节约能源、降低成本，同时也可以为环境保护做出贡献。在未来的发展中，热泵余热回收技术将会得到更加广泛的应用和推广。

热泵余热回收的原理与设计 2

热泵余热回收的原理与设计

热泵余热回收是一种利用热泵技术将废热转化为有用热能的方法。它可以在工业生产和日常生活中起到节能减排的作用。本文将介绍热泵余热回收的原理和设计。

热泵余热回收的原理是基于热力学中的热力平衡原理。热泵是一种能够将低温热源中的热能转移到高温热源中的设备。它通过循环工作介质的相变过程，实现热能的转移。在热泵系统中，工作介质通过蒸发、压缩、冷凝和膨胀等过程，将低温热源中的热能吸收并释放到高温热源中。

热泵余热回收系统通常由四个主要组件组成：蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀。首先，低温热源的热能通过蒸发器传递给工作介质，使其蒸发。然后，压缩机将蒸发后的工作介质压缩，提高其温度和压力。接下来，高温热源的热能通过冷凝器传递给工作介质，使其冷凝成液体。最后，膨胀阀将液体工作介质膨胀，降低其温度和压力，使其重新进入蒸发器循环。

在热泵余热回收系统中，通过调整蒸发器和冷凝器的温度差，可以实现对废热的回收利用。废热是指工业生产或日常生活中产生的高温热源的剩余热能。通过将废热作为低温热源输入热泵系统，可以利用热泵的工作原理将其转化为有用热能，并将其释放到高温热源中。这样就实现了对废热的回收利用，达到了节能减排的目的。

设计一个热泵余热回收系统需要考虑多个因素。首先，需要确定废热的温度和热量。废热的温度决定了蒸发器和冷凝器的设计参数，如管道尺寸和换热面积。废热的热量决定了热泵系统的制冷量和制热量，从而确定了压缩机的功率和工作介质的选择。

需要考虑热泵系统的运行方式和控制策略。热泵系统可以采用单回路或多回路的方式运行，具体取决于废热的特点和需求。控制策略可以根据废热的变化和高温热源的需求进行调整，以实现最佳的能量转化效率。

还需要考虑热泵系统的经济性和可行性。热泵系统的投资成本、运行费用和维护成本都需要进行评估和比较。同时，还需要考虑废热回收对生产过程和生活环境的影响，以及其对能源消耗和碳排放的减少效果。

热泵技术在旅游船废热回收上的应用研究

２００７年第２期　（总第４６期）　桂林航天工业高等专科学校学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＵＩＬＩＮ　ＣＯＬＬＥＧＥ　ＯＦ　ＡＥＲＯＳＰＡＣＥ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ机电技术应用　

热泵技术在旅游船废热回收上的　

应用研究　

贺广兴　凌勋　

（桂林航天工业高等专科学校动力工程系　广西桂林５４１００４）　

摘　要旅游船上的废热水以往都是通过直接排放的方式排人周围的环境中，造成较大的热污染和能源浪费；分析了　

热泵系统余热利用的工艺特点。利用热泵技术可以较好地回收这部分余热，降低生产的能耗。实验研究和现　

场应用表明利用热泵回收余热水具有比较大的节能潜力和广阔的应用前景。　

关键词热泵；回收；余热；节能　

中图分类号：ＴＢ６５７．５　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌＯＯ９一ｌＯ３３（２ＯＯ７）ｏ２—００４９一ｏ２　

热泵技术的发展已有近百年的历史。由于它是机热电　

结合、以电换热的高科技产品，过去我国因电力供需矛盾紧　张，限制了热泵的推广应用Ｉｌ０］。近十年来，国内电力工业　

持续发展，人民生活水平也随着国民经济的发展而不断提　

高，为热泵的推广应用提供了有利条件。其次，全国各地为　

改善人们的居住条件，连年大兴土木，房建面积大幅度增　

长，采暖空调所需燃料与日俱增，加上工业用能逐年上升，　

使石油天然气进口有增无减，加大了我国外汇支付。再就　

是工业民用耗能量不断增加，但能源利用率却很低，这不仅　

使经济效益受损，而且造成许多已经污染严重的城镇生态　

环境更加恶化。为解决上述“节能、环保、经济”这些当今国　

内外面临的重大课题，大力推广应用地源热泵技术，是一条　

有效途径。目前，能源与环境是当今世界突出的两大社会　

问题，必须坚持可持续发展战略。热泵技术在余废热回收、　

低位能源的有效利用、环保与节能、运行经济性等方面具有　

非常明显的优势，为能源的综合利用、社会的可持续发展作　

出了一定的贡献，具有广阔的发展空间和市场前景。　

１热泵工作原理［。］　

对于高于环境温度的余热，据资料介绍，一般可通过压　

燃气锅炉烟气余热深度回收技术及应用分析方案

燃气锅炉烟气余热深度回收技术及应用分析

1、概述

燃气锅炉作为主要的采暖设备,燃烧产生的烟气温度通常很高,这些

烟气含有大量的显热和潜热,如果不经处理直接排放到大气中会造成

能量浪费。排烟温度越高,排烟热损失越大,一般排烟温度升高

15~20 ℃,就会使排烟热损失增加1%,如果能将这部分热量回收利用

起来, 不仅节约能源,而且提高了锅炉热效率。目前,烟气余热回收技

术主要有两种:热泵式烟气余热回收技术和换热器式烟气余热回收技

术。

热泵式烟气余热回收技术前期投资成本高,所需安装空间较大;换热

器式烟气余热回收技术一般仅在锅炉尾部烟囱上加装烟气余热回收

装置,但受被加热介质温度等方面的限制,处理后的低温烟气温度仍

然较高,大部分水蒸气汽化潜热未被回收利用,造成能源浪费和环境

污染。由于天然气成分绝大部分为烃,燃气锅炉排烟中水蒸气的体积

分数较高,烟气可利用的热能中,水蒸气的汽化潜热所占份额相当大,

若将烟气冷却到露点温度以下,并深度回收利用天然气燃烧时产生的

水蒸气凝结时放出的大量潜热,可进一步提升燃气锅炉热效率。

2、冷凝热回收计算

锅炉烟气显热的回收量主要体现在锅炉排烟的温降幅度,而潜热回收

量主要体现在烟气中水蒸气的凝结量,即当排烟温度低于露点温度,

有水蒸气凝结时,烟气的放热量应用烟气的焓差表示。不同地区燃气

成分不同,不同锅炉燃烧工况不同,所以燃烧产物即烟气的成分和状

态各不相同,特别是烟气中水蒸气含量各异,使得烟气热回收潜力存

在差异。

选取过量空气系数α=1.1,相应露点温度为 58.15℃的工况进行相关

参数的计算。根据供热系统实际运行工况,相对于锅炉本体排烟温度(一级余热回收装置进口烟温)为 110 ℃时,不同排烟温度下显热回

收量、潜热回收量、水蒸气冷凝率以及锅炉热效率增量的计算结果。

由计算结果可知,排烟温度越低,水蒸气冷凝率越高,潜热和显热回收

量也相应越高。当排烟温度低于 60 ℃(接近烟气露点温度)时,回收

总热量及锅炉热效率的变化值迅速增大,这主要是由于排烟温度低于

空调余热回收的原理和利用

以空调余热回收的原理和利用为标题，本文将详细介绍空调余热回收的原理以及其在实际应用中的利用。

一、空调余热回收的原理

空调余热回收是指通过技术手段将空调系统产生的热量回收利用的过程。空调系统在运行过程中，会产生大量的热量，其中包括排风热量、冷凝热量和压缩热量等。传统上，这些热量都被排放到室外，导致能源的浪费和环境的负担。而通过余热回收技术，可以将这些热量回收利用，提高能源利用效率，减少环境污染。

1.1 排风热量回收

空调系统在室内空气循环的过程中，会产生大量的排风热量。传统上，这些热量直接通过通风系统排放到室外，造成能源的浪费。而通过安装热交换器，可以将排风热量回收利用。热交换器将排出的热风与新鲜空气进行热交换，使得新鲜空气在进入室内之前被预先加热，减少空调的能耗，提高能源利用效率。

1.2 冷凝热量回收

空调系统在制冷过程中，会产生大量的冷凝热量。传统上，这些热量通过冷凝器散发到室外，造成能源的浪费。而通过安装热泵或热交换器，可以将冷凝热量回收利用。热泵通过循环工作介质的方式，将冷凝热量转移给需要加热的介质，实现能源的回收利用。热交换器则通过热交换的方式，将冷凝热量传递给新鲜空气或其他需要加热的介质，提高能源利用效率。

1.3 压缩热量回收

空调系统在压缩制冷过程中，会产生大量的压缩热量。传统上，这些热量通过冷凝器散发到室外，造成能源的浪费。而通过安装热泵或热交换器，可以将压缩热量回收利用。热泵通过循环工作介质的方式，将压缩热量转移给需要加热的介质，实现能源的回收利用。热交换器则通过热交换的方式，将压缩热量传递给新鲜空气或其他需要加热的介质，提高能源利用效率。

二、空调余热回收的利用

空调余热回收技术的应用范围非常广泛，涵盖了建筑、工业、农业等多个领域。

2.1 建筑领域

在建筑领域，空调余热回收可以用于供暖、热水供应等方面。通过将空调系统产生的余热回收利用，可以降低建筑物的能耗，提高能源利用效率。同时，余热回收也可以用于地下室、地下停车场等场所的通风和空气处理，改善室内空气质量。

烟气余热回收热泵 (烟气热回收机组工作原理及性能特点)

烟气余热回收热泵

（烟气热回收机组工作原理及性能特点）

——热回收解决方案

近十年来，由于能源紧张，随着节能工作进一步开展。各种新型，节能先进炉型日趋完善，且采用新型耐火纤维等优质保温材料后使得炉窑散热损失明显下降。采用先进的燃烧装置强化了燃烧，降低了不完全燃烧量，空燃比也趋于合理。然而，降低排烟热损失和回收烟气余热的技术仍进展不快。为了进一步提高窑炉的热效率，达到节能降耗的目的，回收烟气余热也是一项重要的节能途径。

烟气是一般耗能设备浪费能量的主要途径，比如锅炉排烟耗能大约在15%，而其他设备比如印染行业的定型机、烘干机以及窑炉等主要耗能都是通过烟气排放。烟气余热回收主要是通过某种换热方式将烟气携带的热量转换成可以利用的热量。

烟气余热回收的方法较多，如：预热工件、预热空气进行助燃等。用热泵的方法回收烟气中的余热是一种不错的选择。广东芬尼克兹（PHNIX）集团——全身心致力于新能源技术，以节能、环保事业为企业的发展方向。芬尼克兹生产研发的天然气锅炉烟气回收机组，采用全新的“双级”冷凝技术，充分回收锅炉烟气中的显热和潜热，可提高天然气的燃烧率15%以上，同时减少烟气中有害物质的排放。产品具有热回收效率高、安全可靠、自动化控制等众多特点，是燃气锅炉提高效率和节能减排的最佳产品。

烟气热回收机组工作原理如下图所示：

PHNIX烟气热回收方案具有的性能特点：

① 高效回收，可将锅炉的燃烧效率提高15%以上；

② 节能环保，有害物质经过回收，大大减少排入大气的废气和废热；

③ 特级防腐；

④ 智能控制，采用先进PLC控制，完全自动化运行；

⑤ 安全可靠，设有自动保护功能。

高温热泵回收船舶柴油机余热的应用分析

第１５卷第２期　２０１０年３月　集美大学学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｍｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖｏ１．１５　Ｎｏ．２　Ｍａｒ．２Ｏ１Ｏ　

［文章编号】１００７—７加５（２０１０｝０２—０１３３一ｏ４　

高温热泵回收船舶柴油机余热的应用分析　

刘世杰，俞文胜，蔡振雄，陈　武　

（集美大学轮机工程学院，福建厦门３６１０２１）　

［摘要］通过分析船舶柴油机余热，说明采用高温热泵回收柴油机缸套冷却水余热的优点，并计算出　可回收利用的缸套冷却水余热量；进一步分析了高温热泵回收缸套冷却水余热应满足的条件，在此基础上，　确定了高温热泵的类型，给出了用于回收柴油机余热的高温热泵的系统原理图，阐述了系统的工作原理和　研究中存在的难点，推荐了两种较为适宜的高温热泵工质．　［关键词］高温热泵；船舶柴油机；冷却水；余热回收　［中图分类号】ＴＫ　１１；ＴＫ４２　［文献标志码］Ａ　

Ｏ　引言　

船舶动力装置为船舶航行提供所需的一切动力，目前，柴油机因其具有较高的热效率、功率覆盖　

面大、启动迅速、经济性好等特点，在商用船舶动力装置中得到了广泛应用．随着船用柴油机技术的　快速发展，目前，现代低速二冲程柴油机的热效率可高达５０％以上…，但仍有约５０％的热量不能转　

化为有用功．以某５　１００　ＴＥＵ集装箱船为例，该船在营运时，每天约消耗１５０．３　ｔ重油，即每小时约　消耗重油６　２６２．５　ｋｇ，燃料完全燃烧的总发热值约为７３　０６２．５　ｋＷ，按柴油机功率为５Ｏ％计算，则其　

热损失高达３６　５３１．２５　ｋＷ，对于这部分热量，若不加以回收利用，势必造成巨大的热能损失．　目前，热泵是回收和利用低位热能的有效手段之一，在节约能源和提高能源利用率方面占有重要　

地位．但是，现阶段热泵技术主要应用于陆地上，在船舶上应用的实例还很少．因此，在能源日益紧　张的今天，研究高效节能的热泵技术在船舶余热回收中的应用具有重要意义．　

大连理工大学科技成果——第二类吸收式热泵余热回收技术

一、项目简介

第二类吸收式热泵以废热来驱动系统，通过吸收过程放出的潜热使其中一部分低品位热能的温位提高，送至用户使用，而另一部分转换成更低的温位排放到环境中，整个过程中无任何污染排放。由于不需要耗费高温热源便可回收工业废热，在很多行业的节能工作中占据很大的优势。从长远的角度来看，第二类吸收式热泵作为节能的一个主要措施有广阔的应用前景。根据利用余热的温度范围，吸收式热泵分为低温吸收式热泵和高温吸收式热泵。低温吸收式热泵，目前，主要应用的第二类吸收式热泵装置仅以中低温位废热来驱动系统。高温吸收式热变换器的基本原理与低温吸收式热变换器相同，但是其高压区和低压区都是工作在正压环境下，工质对再循环过程中的控制比低温吸收式热变换器困难。同时，由于系统操作温度高，对设备的耐腐蚀性要求极高。

本团队在研发了低温吸收式热泵并得到成功地工业应用的基础上，研发了一种抗腐蚀性复合SiO2膜技术解决了高温吸收式热变换器的主要技术难点，开发出了高温吸收式热泵，并成功研制了一台5kW负荷的试验样机，各项性能均达到设计要求，输出可用热高于200℃，通过科技部组织的专家验收，扩大了吸收式热泵的适用范围。如果将其与低温吸收式热变换器联合使用，可实现能量的梯级利用，从而实现能量的最大利用率，潜在的经济效益巨大。关键技术：

基于界面效应改善液膜流动原理，研发了异形强化管强化溴化锂垂直管外降膜吸收性能。利用在线成膜工艺，在系统运行时自动生成耐腐蚀硅膜，解决了高温溴化锂溶液腐蚀问题。此外，研究了涂层分布管表面强化传热传质技术。

二、应用范围

适用于石化企业、钢铁企业、造纸企业、食品企业等废热比较集中的行业，可获得巨大的经济效益。

三、知识产权情况

已获得多项表面制备、强化传热技术和设备的专利。相关专利：ZL200610155919.3，CN201010180710.9，CN201110095461.8。“利用吸收式热泵回收合成橡胶凝聚余热工业技术”，中国石油和化学工业科学技术奖（2003）；“中国石油化工集团公司科技进步奖，（2001）