热泵技术的应用

动设备石油化工设备技术,2007,28(6)·52·Petro-Chemical Equipment Technology热泵技术的应用高炊中国石油天然气殷份有限公司辽阳石化分公司,辽宁辽阳5154922)摘要:论迷了热泵技术原理和应用条件及在化工行业中应用实例。为提高热能源的利用率、减少环境污燊、降低产品的能耗量,提供了一种先进的节能技术关键词:热泵;冷凝器;蒸发器;吸收器中分类号:TE974文獻标识码;B文章编号:1006-8805(2007)06005202我国加入世贸组织以来,世界经济一体化的步伐上)来驱动,将其一部分热量提升到高温位的热源日益加快,我国化工企业面临严重挑战。在深挖上去。如果工业余热的温度在70℃以上,单级第企业内部潜力的同时,更要向技术进步要效益。二类热泵可将近一半的余热提升到90~130℃的热泵作为一种成熟的技术,在化工、石油化工、冶温位上,产生温度为90~130C的热水或饱和蒸金、动力工程等行业中有广泛的应用汽,这些热水或蒸汽可用于供暖和工艺使用除去1泵的类型及应用范囤小量的用电以外(为工质循环所用)不需任何辅助化工行业有大量低品位工业余热,这些低品能源,节能效果非常明显。位余热由于温度较低(如40~90℃的热水和70~90℃的蒸汽)而不能为工艺过程所直接利用。目高温位热源前,在我国这种低温位热能的利用率很低,大部分低温余热被排放到环境中去,这样一方面造成了屮温位热源热泵大量的能源浪费,同时也会给环境造成一定程度的热污染。为了提高能源的利用率减小环境污低温位热源染降低产品的能耗量,在工业发达的国家,如美国、日本、德国及西欧等国已经在供暖、空调及工图1第一类热泵工作原理示意业等领域广泛地采用了先进的热泵节能技术。高温位热源吸收式热泵是利用工质的物态变化以及吸收与解吸过程的热效应来产生制热与制冷的效果。屮温位热源热泵热泵有两种类型第一类热泵(如图1所示)利用Q4低温位工业废热作低温热源(废热温度在10℃以低温位热源上),通过高温热源(如燃料的燃烧热)将低温位的热量提升到中温位热源上(60~90℃以上),由于图2第二类热泵工作原理示意中温位热源得到的热量为低温位热源与高温位热2泵的工作原理源热量之和。因此,与高温位热源直接供热相比第一类热泵的工作原理类似于吸收式制冷可节能40%以上。这类热泵主要优点是一机多用。夏季可以提供空调冷水(7℃)和生活用热水收稿日期:2007-07-16。(50℃),冬季可提供供暖热水(60~90℃)。冬季作者简介:高斌(1971-),女,辽宁辽阳人。1995年毕业于抚这类热泵的制热系数COP为1.7,夏季用于制冷顺石油学院化工设备与机械专业获学士学位,现在大连理时的制冷系数COP。为0.7。第二类热泵(如图2工大学攻读MBA研究生学位。工作单位:中国天然气股份有限公司辽阳石化分公司辽阳石化分公司机动设备处固定所示)主要是制热。利用中温位的余热(70℃以资产高级主管岗位工程师、经济师。NMHG第28卷第6期高斌.热泵技术的应用53·机。第二类热泵的工作原理如图3所示,由发生热泵。该热泵用于回收SBS橡胶凝聚工段气提器G、冷凝器C、蒸发器E、吸收器A、溶液循环釜90℃的气提汽的热量(原热量是利用循环冷却泵、工质泵所组成。热泵内的工质首先在发生器水进行冷却排放到环境中)经热泵提升后是近G中吸收低品位工业废热汽化并与吸收剂分离后半的热量被提升到110℃,产生供工艺使用的进人冷凝器C,在冷凝器C中,工质用循环水进行10℃热水。每小时可节省3.5~4t的蒸汽,每年冷凝,冷凝热排放到环境中。冷凝的工质通过泵可节省能源费300万元。设备总投资为500万送入到蒸发器E中吸收低品位工业废热后进行元,投资回收期1.5~2年。第一套经近三年的使汽化,汽化后的蒸汽与来自发生器G中的浓溶液用,用户对使用效果很满意。2002年11月8日,起进入吸收器中进行吸收,并放出大量的高品第二套6000kW热泵装置在北京燕化橡胶厂一次质的吸收热。利用这部分高温位吸收热可使水沸开车成功。该热泵用于回收顺丁橡胶凝聚工段气腾产生工艺用的水蒸汽。工质在吸收器中被吸收提釜90℃的气提汽的热量,每小时节省蒸汽5t,液吸收后变成稀溶液后进入发生器中,完成了每年节省燃料费400万元。设备总投资750万个循环过程。因此,第二类吸收式热泵通过工质元,2年即可收回全部投资。的循环过程,即利用工质在废热热源温及较低压热泵技术目前在辽阳石化分公司烯烃厂也得力下汽化吸热、羚凝放热过程较高压力下工质的到了应用设备总投资100万元节能前景看好汽化吸热与吸收放热过程,能够将一部分低温位对于尼龙厂而言,应用热泵技术的环境很多,如废热提升到较高的温位。就目前的技术水平而D301塔(参数见表1)顶部热源回收再利用,经言,可提升的温度为30~40℃CPE公司初步测算,每小时节省蒸汽2t,每年仅蒸汽一项可节约费用160万元。吸收器A工业余热输入⊥蒸发器E表1D301塔物料组成D301D301高温位热输出名称塔顶出料|塔顶釜出料|回流环己烷/(kg·h-1)|57181.28073.420014换热器环已醇/(kgh-1)2641.1环已酮/(kg·h-1)41.23991.114.2冷凝器C水/(kg·h-1)23.223.2发生器CHPOCaP/(kg·h1)30.6溶液循环泵工质泵循环冷却水元酸/(kg·h1)39.2图3第二类吸收式热泵工作原理流程二元酸/(kg·h-1)187.5中性物/kg·h-1)335.73热泵应用条件和实例第一类热泵主要用于冬季供暖,夏季空调铬/(kg·h1)机两用。只要废热的温度在20℃以上(如工业废辛基磷酸/(kg·h-1)17.1水,循环水等),均可加以利用。与锅炉供暖相比,总计57245.615316.920051.4可节能40%密度/(kg·m-3)3.525779.857724.86第二类热泵要求废热的温度在70℃以上,利粘度/CP0.3830.510.524用单级热泵可将近一半的废热回收利用,在原温温度/℃86.7104.65王位的基础上,其温度可提升30℃以上供工艺使压力/kPa46.5用1999年大连理工大学化学工程研究所与燕对于尼龙厂醇酮装置而言,应用热泵技术的山石化公司橡胶研究院、合成橡胶厂合作,为北京环境很多,如D201、D301塔顶部热源回收再利用燕化橡胶厂研制开发了国内第一台5000kW吸收等。NMHG