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(一)技術原理
本工業(yè)復疊式高溫水源熱泵機組采用的技術原理是逆卡諾循環(huán)和復疊式制冷循環(huán)。復疊式制冷循環(huán)是由兩個獨立的制冷系統(tǒng)組成,即高溫級部分和低溫級部分。高溫級部分使用高溫制冷劑,低溫部分使用另一種蒸發(fā)溫度較低的制冷劑。高溫部分制冷劑蒸發(fā)的制冷量作為低溫部分制冷劑 的冷凝熱量。這個循環(huán)過程是在冷凝蒸發(fā)器中完成的。也就是說, 冷凝蒸發(fā)器既是高溫制冷劑的蒸發(fā)器,同時又是低溫制冷劑的冷凝器。低溫制冷劑在低溫級蒸發(fā)器中吸收低溫熱源的低品位(低溫)熱量后,在冷凝蒸發(fā)器中將該熱量傳遞給高溫制冷劑,而高溫制冷劑吸收熱量后,又在高溫級冷凝器中將吸收的低品位熱量轉(zhuǎn)換為高品位(高溫)熱量,并將該熱量傳遞給熱水,使其溫度上升到需求值(80℃或85℃)。
(二)工藝流程示意圖
(三)關鍵技術及創(chuàng)新點
1.機組創(chuàng)造性地采用了復疊式制冷循環(huán)系統(tǒng)。水源高溫熱泵機組利用工業(yè)廢水或工藝冷卻水作為熱源,通過采用復疊制冷循環(huán),制取高達85℃以上的熱水。該機組的創(chuàng)新點就是將復疊制冷循環(huán)技術由傳統(tǒng)的低溫制冷應用到高溫制熱上。
復疊式制冷循環(huán)是由兩個獨立的制冷系統(tǒng)組成,即高溫級部分和低溫級部分。高溫級部分使用高溫制冷劑,低溫部分使用另一種蒸發(fā)溫度較低的制冷劑。高溫部分制冷劑蒸發(fā)的制冷量作為低溫部分制冷劑的冷凝熱量。這個循環(huán)過程是在冷凝蒸發(fā)器中完成的。也就是說, 冷凝蒸發(fā)器既是高溫制冷劑的蒸發(fā)器,同時又是低溫制冷劑的冷凝器。低溫制冷劑在低溫級蒸發(fā)器中吸收低溫熱源的低品位(低溫)熱量后,在冷凝蒸發(fā)器中將該熱量傳遞給高溫制冷劑,而高溫制冷劑吸收熱量后,又在高溫級冷凝器中將吸收的低品位熱量轉(zhuǎn)換為高品位(高溫)熱量,并將該熱量傳遞給熱水,使其溫度上升到需求值(80℃或85℃)。
二、主要技術指標
歐麥朗工業(yè)低溫制冷型超高溫熱泵機組利用工業(yè)余熱的形式進行供熱,既減少了鍋爐采暖造成的環(huán)境污染,又節(jié)約了寶貴的水資源,省去了冷卻塔系統(tǒng),避免了冷卻塔噪音及霉菌污染。利用工業(yè)冷卻水或工業(yè)廢水、礦井水作為冷熱源,克服了水源熱泵機組打井,回灌,消耗和污染地下水資源的問題。另外該集成技術既冷卻了工況企業(yè)的工藝冷卻水,節(jié)省了冷卻塔或者冷水機的運行費用和冷卻塔冷卻水的損耗,同時又冷卻企業(yè)的工業(yè)廢水,使其達到排放要求,達到了能源的雙向利用。
三、適用范圍
1、在地熱開發(fā)利用中,產(chǎn)生大量的地熱尾水,溫度在30~40℃,甚至高達50℃而不能再利用被白白地排掉;在石油開采過程中,也有大量的尾水,溫度在30~40℃,甚至高達50℃就直接被排走,而同時在石油輸送過程中,又需消耗燃油將物料加熱到70~80℃以便于輸送。如能應用該機組,則可充分利用這部分浪費的能源。
2、在化工、化纖、食品、制藥、鋼鐵等行業(yè)的工藝流程中都存在大量的廢熱排放,而同時這些行業(yè)又消耗大量的能源。如某半導體行業(yè)有制冷制熱需求,制冷溫度為7℃的工藝冷水,并且有需要75℃的工藝熱水,采用低溫型復疊式水源高溫熱泵機組將兩者結合起來,即滿足了工藝制冷需求,又可以提供高溫的工藝制熱。
3、在石油化工、鋼鐵制造、化纖行業(yè)、淀粉加工、發(fā)電行業(yè)等高能源消耗
企業(yè)中包含下述冷卻水:壓縮機械的氣缸冷卻循環(huán)水、蒸汽透平機械的冷卻循環(huán)水、鋼鐵行業(yè)工藝粉碎循環(huán)冷卻水、石油和石化行業(yè)循環(huán)水、電廠循環(huán)冷卻水及凝結器冷卻水、化纖行業(yè)工藝水等。為了節(jié)約水資源,普遍采用冷卻塔循環(huán)冷卻方式,但在循環(huán)冷卻過程中將有2~4%的水蒸發(fā)并且忽略了熱能的綜合利用。如能利用該水源高溫熱泵機組,則既回收了這部分熱源制取所需的熱水,同時又省去了冷卻塔的運行費用和冷卻水的損耗,達到了能源的雙向利用。
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