谈利用多种余热的复合热源型溴化锂制冷机组特性

建筑节能　谈利用多种余热的复合热源型溴化锂制冷机组特性　霍雨佳　首钢京唐钢铁联合有限责任公司　摘要：加强工业生产中的各种低品位余热的回收利用是实现节能减排的有效措施。基于溴化锂吸收式技术制成的溴化锂制冷　机组和热泵机组，以工业中产生的废弃蒸汽、热水和内燃机排放的高温烟气等作为驱动能源，实现空气调节功能。溴化锂制冷机组　可以对多种工业余热进行有效的回收和再利用，提高了能源的利用率，对于保护环境和节能减排都具有积极的意义。本文通过分析　利用多种余热的复合热源型溴化锂制冷机组的特性，论证了该技术在节能减排上的优势，以及其在实际生产中应用的可行性。　关键词：复合热源；溴化锂制冷机组；特性分析　引语　工业生产中对于热能的利用率仍然较低，虽然我国目前已经采取了一些　废热回收措施，每年能够回收大概１００万千瓦的废弃热能。在这些回收的热能　中，约有三分之一可以再次用于工业生产，剩下的多用于锅炉的产生高温蒸　汽和热水，供居民在冬季取暖和生活所用。不过，在夏季的时候，由于居民对　于高温蒸汽和热水需求量的大幅降低，这些废热生产的蒸汽和热水仍然会再　次被浪费掉，能源的利用率较低。另外，我国拥有近千台功率超过５００ＫＷ的柴　油机。这些柴油机仅将燃料燃烧产生的热能中不到４０％的部分用于做功，剩　下的热量绝大部分都通过废气和冷却水排放至周围环境中。这些柴油机组的　废气温度高达４００～６００￣Ｃ，冷却水温度接近９０＂（２，但却不具备直接做功的能　力，造成了能量的大量浪费。随着能源短缺的问题１３益突出以及全球气候的　恶性变化，如何有效回收这些低品位余热，提高能源的利用率是实现节能减　排目标必须要考虑的问题。利用复合热源型溴化锂制冷机组可以全面吸收多　种类型的余热，用于居民日常生活所需的空气调节。本文主要就利用多种余　热的复合热源型溴化锂制冷机组余热利用能力和热力性能展开了分析。　１．溴化锂制冷机组结构及工作原理　溴化锂吸收式制冷机组的吸收剂是溴化锂水溶液，而制冷剂则是安全无　污染的水。制冷机组的结构组成包括发生器、吸收器、冷凝器、热交换器、蒸发　器、屏蔽泵、熔晶管和抽排气装置等。其工作的原理是根据溴化锂水溶液在不　同温度下与水蒸气之间的交换来实现冷水的制取，整个过程需要外来热源驱　动。其具体工作过程如下：发生泵将低浓度的低温溴化锂水溶液输送至发生　器内，途中经过的热交换器会将低温溴化锂水溶液的温度小幅提高。在发生　器内，制冷机组回收的废弃热源（蒸汽、废气和废水等）经由发生器管簇对溴　化锂水溶液加热。由于溴化锂的沸点远远高于水的沸点，在加热过程中，水分　大量蒸发，而溴化锂几乎没有流失。这使得溴化锂水溶液的浓度急剧升高。高　浓度的溴化锂水溶液在重力和压强差的双重作用下经过热交换器进入吸收　器，并释放出热量。吸收器内本来的低浓度溴化锂水溶液稀释了刚进入吸收　器的高浓度溴化锂溶液，形成了中等浓度溴化锂水溶液。蒸发的冷剂水蒸气　中经由挡水板进行蒸汽和液滴的分离，随后，蒸汽被输送至冷凝器，并被其中　的冷却水冷却，形成冷剂水。为了防止冷凝器内尚未冷凝的水蒸气在高压下　与已经制成的冷剂水一起被输送至蒸发器，也为了降低冷凝水压强差，冷凝　水需要经由Ｕ形水封装置进入蒸发器。蒸发器泵将冷剂水输送至位于蒸发器　内的喷淋装置。喷淋装置将冷剂水均匀地喷洒至蒸发器管的外表面上。蒸发　器内的低压加速了冷剂水与管簇内冷媒水的热交换，促进冷剂水的吸热蒸　发，从而降低了冷媒水的温度，实现了制冷。而由冷剂水蒸发形成的蒸汽经挡　水板进行液滴与蒸汽的分离后，进入吸收器。吸收器泵将上述产生的中等浓　度溴化锂溶液喷淋。蒸汽被溴化锂溶液吸收，降低溴化锂水溶液的浓度，并释　放出溶解热（该溶解热被吸收器内冷却水吸收带走）。稀释后的溴化锂水溶液　再次被发生器泵输送至发生器中。如此不断循环，执行长效稳定的制冷。　２．溴化锂制冷机组类型　溴化锂制冷机组可以回收烟气废热、蒸汽废热、冷却水废热等多种废热。　按照热源类型和实现功能的不同可以将溴化锂制冷机组划分为溴化锂吸收　式冷水机组和溴化锂吸收式冷热水机组。　２．１溴化锂吸收式冷水机组　溴化锂吸收式冷水机组包括热水型和蒸汽单效型。热水型溴化锂吸收式　冷水机组适用于回收温度高于６５＇：Ｅ的废弃热水的热能，用来满足人们的空调　需求。常用的溴化锂吸收式冷水机组包括热水两级型机组、热水单效型机组　和热水二段型机组。其中，热水两级型机组对于余热热水温度的要求较低，在　６５℃Ｎ８５￣Ｃ范围内即可，但其最大制冷量则相对较低，性能指数仅仅在０．４２　以上。热水单效型机组需要余热热水的温度在９０。Ｃ到９７￣Ｃ之间，其最大制冷　量比热水两级型略高，但其性能系数却是三者之中最高的，在０．８１以上。热水　二段型机组对于余热热水温度的要求较高，最低要９０Ｙ：，最高甚至可至　１３０￣Ｃ，其最大制冷量也是三者之中最高，性能指数也在０．７８以上。蒸汽单效　型机组适于回收绝对压力在０．０９ＭＰａ之上的废蒸汽的热量，并将回收的能量　用于空气调节。其性能指数与热水单效型机组相同，节电效果非常理想。　２．２溴化锂吸收式冷热水机组。　溴化锂吸收式冷热水机组可分为烟气型、烟气补燃型、烟气蒸汽型、烟气　热水型和烟气热水补燃型。根据工业生产废热的不同类型，可相应配置合适　的复合热源型溴化锂制冷机组。烟气型溴化锂吸收式冷热水机组的驱动热源　为工业生产中排放的高温烟气。为了保证冷热水机组的运行效率，一般要求　余热烟气的温度在２５０￣Ｃ以上。一般发电机组的废弃烟气温度都在４００＂１２以　上，采用烟气双效型溴化锂吸收式冷热水机组可以获得很好的效果，其性能　指数（ＣＯＰ）高于１．４５。在烟气型机组上增加燃料燃烧装置及其组件，就可构成　烟气补燃型溴化锂冷热水机组。在烟气型冷热水机组回收的热量不够满足空　调需求时，宜采用烟气补燃型冷热水机组。烟气补燃型溴化锂吸收式冷热水　机组的补燃结构有一体式补燃结构和分体式补燃结构两种。利用燃料燃烧的　热量对烟气回收的热量进行补充，实现更大的制冷量。在蒸汽型机组上增加　烟气发生器，可组成烟气蒸汽型溴化锂吸收式冷热水机组。在烟气余热不足　以满足空调需求，且具备蒸汽条件时，可以采用这种复合热源型溴化锂制冷　机组，可以大幅减少电能的损耗。类似地，烟气热水型适用于同时具备废弃高　温烟气和热水的场合。当烟气和热水余热的制冷量仍不能满足空调的需求　时，可采用烟气热水补燃型溴化锂冷热水机组。　３．复合热源型溴化锂制冷机组优点　复合热源型溴化锂制冷机组对于热源的品味和类型要求不高，可以使用　工业中废弃、废水、蒸汽等难以用于生产的低品位热源，具备良好的节能、节　电特性，提高能源利用率。此外，溴化锂吸收式制冷机组能耗低，其驱动能源为　工业上无法使用的废弃余热，仅有离心式冷水机组需要耗费少量电能。大范围　的推广溴化锂吸收式制冷机组，必然可以有效降低电网负荷，缓解日益严峻的　电力供应紧张状态。溴化锂吸收式制冷机组的另一个显著优点就在于其制冷　剂的环保陛。目前压缩式制冷机的制冷剂对臭氧层有着严重的破坏性；而溴化　锂吸收式制冷机组的制冷剂为安全无污染的水。相比于目前广泛使用的制冷　机，溴化锂吸收式制冷机组还具有低噪声、高运行可靠性和高自动化等优势。　结语　能源的有效利用是我国经济高速发展的同时，必须要考虑的问题。随着　地球上各种能源的日益消耗，如何提高能源的利用率，实现节能减排是一个　具有重要意义的研究课题。复合热源型溴化锂制冷机组可以利用多种类型的　余热，实现废弃能量的回收再利用，具有良好的经济性和优秀的运行特性，在　实际工业生产中也切实可行，是未来制冷机重要的发展方向。　参考文献　【１】李明久．溴化锂吸收式制冷机的发展现状及其经济性分析盯】．低温与特气，　２００７，２５（４）：４—６．　过盘兴溴化锂制冷节能技术在纸厂的应用Ⅱ】．中华纸业，２００８，１０：５０—５２．　９５‘