低碳技术 两种吸收式循环在高温供热和余热低温制冷中的应用

低碳传动 150710 0 0 0 关键词: 热泵 余热供热   

2025
07/07
13:03
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低碳传动器
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摘要:制冷技术与热泵技术是一体的,实现途径多样。吸收式循环用热能驱动,在余热制冷、集中供热领域应用广泛,利用已有的传热温差做功,实现近零能耗余热利用,经济效益显著。热泵与制冷机是同一种设备,实现热量从低温向高温转移的功能。这种过程无法自发实现,需要输入高品位驱动能源。在应用时,如果使用低温侧冷量,就

摘要:制冷技术与热泵技术是一体的,实现途径多样。吸收式循环用热能驱动,在余热制冷、集中供热领域应用广泛,利用已有的传热温差做功,实现近零能耗余热利用,经济效益显著。热泵与制冷机是同一种设备,实现热量从低温向高温转移的功能。这种过程无法自发实现,需要输入高品位驱动能源。在应用时,如果使用低温侧冷量,就是制冷机;使用高温侧热量,就是热泵。吸收式循环利用高温热源驱动,可以制冷,也可以利用制冷效应回收余热对外供热。

吸收式循环的常见工质有两种,一种是溴化锂-水溶液,一种是氨-水溶液。溴化锂-水溶液无毒无害,负压运行,安全性高,在民用供热领域应用较多;氨-水溶液正压运行,如果泄露,氨气有一定的毒性,主要用于低温制冷。

溴化锂吸收式循环该技术在余热利用、集中供热节能市场中应用广泛。

溴化锂吸收式循环利用水在负压环境下低温蒸发的特性,产生制冷效应。为了使水低温蒸发产生7℃的冷水,或回收低温余热,溴化锂机组内部为真空环境。

最简单的吸收式循环包括发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器四大部件,其中发生器和冷凝器内部由气流通道相连,吸收器和蒸发器内部由气流通道相连。吸收式循环与压缩式循环类似,利用制冷剂蒸发和冷凝过程进行热量转移。不同之处在于冷剂蒸汽的加压过程。压缩式热泵利用机械能将低压蒸汽转化为高压蒸汽,吸收式热泵利用溴化锂溶液吸湿及浓缩过程将低压水蒸气转化为高压水蒸气,即利用浓溶液吸收低压水蒸气,利用稀溶液沸腾产生高压水蒸气。这个过程利用的是高温热能。

供热过程中存在很多高温向低温直接传热的过程,如蒸汽加热热网水、一次水加热二次水等,均可使用吸收式循环,利用已经存在的传热温差产生制冷效应,相当于免费进行余热回收,经济效益显著。工业领域也普遍存在大温差传热过程,吸收式循环同样适用,既可以提升温度供热,又可以制冷。采用余热制冷的工艺,因驱动能源价格低,还能够进行较大范围的集中供冷。利用已有的传热温差,实现近零能耗制冷制热,是溴化锂吸收式循环得以在工业余热回收和供热节能领域大规模应用的原因。目前,随着供热及工业节能市场的发展,溴化锂吸收式循环向更高出水温度、更大单机容量、更少占地面积的方向发展,以适应改造现场的条件。

溴化锂吸收式循环以水蒸气作为制冷剂,这就限制了机组性能,制取0℃以下冷量比较困难。更低温度的制冷场景适合使用氨水吸收式热泵。氨水吸收式循环

氨水吸收式循环利用氨作为制冷剂,蒸发器内液氨蒸发吸热,氨气在吸收器内被水吸收,氨水溶液在发生器内被加热,产生大量氨气,提高内部压力,高压氨气在冷凝器冷凝。

氨气在常压下是气态,而氨水吸收式热泵中的氨气需要在气态和液态之间转化,内部压力很高,有泄漏风险;泄漏的氨气有毒性,不宜在民用领域,特别是室内应用。然而,氨气也有蒸发温度低的优势,低温冷冻效果很好,所以在工业余热制冷/制冰、空气源热泵等场合应用较好。工业领域存在大量低成本的工业余热,可用于驱动氨水吸收式循环制冷甚至制冰,经济效益显著;空气源热泵可以替代燃气锅炉,减少燃料消耗,同时室外安装也降低了泄露氨气的毒性危害,节能效果明显。

氨水吸收式循环的单机容量小,大规模应用时需要多台并联,占地面积很大。这是氨水吸收式循环除工质毒性之外的另一个弊端。综合而言,受能源价格影响,使用高价的燃气、燃油驱动吸收式制冷机,经济性不如电制冷机;但是使用高温余热作为驱动的吸收式热泵/制冷机,在高温供热、常规制冷和0℃以下低温制冷领域拥有巨大的经济性优势和市场空间。

 
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