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【第五十八期】大工技述:我校化学工程研究所研发低温位热能利用技术,有效提高能源利用效率

2019-05-16  点击:[ ]

我校化学工程研究所多年从事低温位热能利用技术研究,其“吸收式热泵技术”及“低压蒸汽喷射制冷技术”在实际应用中取得良好效果。

用于回收低温位工业余热的吸收式热泵技术

在化工、石油炼制过程中,热能经过几次利用后,其温位逐渐降低。在多数情况下,这些低温位的热能(70℃-100℃)由于不能满足生产工艺上作为加热热源的需求,而被直接排放到环境中,不仅造成了巨大的能源浪费,同时也造成环境的热污染。

吸收式热泵是回收利用低温位热能的有效装置,分为增量型热泵(第一类热泵,简称AHP)和升温型热泵(第二类热泵,简称AHT),后者利用中温位热能(80度以上)做驱动热源,将部分中温位废热能量转移到更高温位加以利用,其性能系数COP可达0.48,单级AHT的温升为20-30度。

我校化学工程研究所与北京燕山石化研究院合作,于2000年在国内率先实现了第二类吸收热泵技术在合成橡胶工业中的工业化开发和应用200210月在北京燕山合成橡胶厂建成第二套热泵装置,2004年在上海高桥石化合成橡胶厂建成第三、四套热泵装置。

  

北京燕山石化合成橡胶厂AHT装置   上海高桥石化合成橡胶厂AHT装置

 

 

在这些已建成的装置中,第二类热泵把凝聚釜塔顶部分低温位废热变换成可用的高温位热量用于塔釜的加热热源,有效降低生产过程中蒸汽的消耗量。降低了产生蒸汽时燃料燃烧造成的环境污染。此外,第二类热泵运行时无噪音、无污染、无冲击,维护管理简单。

该方案中每套热泵装置处理的废热量为500万大卡/小时,回收的热量相当于5/每小时蒸汽量,年节省蒸汽量4万吨, 3年即可回收全部投资。

低压蒸汽喷射制冷技术

喷射制冷技术利用水蒸汽喷射产生高真空条件下,使工业用水迅速沸腾汽化,从而达到降温制冷目的。传统的喷射制冷技术利用高压蒸汽(十公斤以上)来产生真空。随着技术发展,可用中、低压蒸汽达到同样的制冷效果。

低压蒸气喷射制冷机的工作原理为:低压蒸汽(0.35MPa表压)通过拉伐尔喷嘴变成超音速流体,在喷嘴的出口产生真空(负压)。喷嘴的出口与蒸发器相连,可在蒸发器中形成真空条件,工业冷水通过蒸发器顶部的筛板喷洒下来,约占总量5%的冷水迅速蒸发(蒸发所需的热量来自冷水本身),剩余水的温度降低,达到制冷目的。

图片3

喷射制冷机工作原理

赵宗昌教授团队研发的低压蒸气喷射制冷机利用0.35Pa(表压)左右的低压蒸汽做动力,可产生15-20℃工业用冷水,制冷系数COP=0.40.5,该成果具有结构简单,运行可靠,维修方便,使用寿命长等优点,其成本仅为溴化锂吸收制冷机的30%左右。可用于空调、产品冷却和装置冷却用水的需求。

200万大卡/小时喷射制冷装置

2006年,课题组设计了1万大卡/小时的喷射制冷机进行实验研究。 2011年将制冷量200万大卡/小时的三效低压蒸汽制冷机应用于国内某钢厂液氨洗焦冷却水系统,将冷却水从30℃降至20℃,制冷系数为0.4-0.5,经济效益良好。

 

人物介绍

赵宗昌,大连理工大学化工与环境生命学部教授,博士生导师。主要研究方向为:低温位热能热利用理论与技术 ( 吸收制冷与热泵技术,喷射制冷,太阳能热泵)、工质热力学性质及热力循环过程特性、化工热力学与及分子模拟、计算流体力学与传热学等。

 

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文字作者:苗新

编辑排版:景  博 马婷婷

责任编辑:景  博 蔡  琳

信息校对:李思静

 

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