第二类吸收式热泵回收炼厂低温余热实例
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第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究热泵是一种使用电力从环境中调集热量,将其转移至某个乾空调系统而有效地节省能源的装置,它是安装在空调系统中作为常用辅助设备而存在的。
热泵有多种类型,其中最常用的是第二类吸收式热泵。
第二类吸收式热泵具有降低能源消耗和环境污染特征,广泛应用于室内空调设备有效节能。
随着经济的发展,第二类吸收式热泵的应用更为普及,它可以将地热余热回收,用于室内空调系统。
本文以《第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究》为标题,旨在探讨第二类吸收式热泵回收地热余热在室内空调系统中的应用。
首先,介绍第二类吸收式热泵的基本原理及特点;其次,总结地热余热回收技术及其特点;然后,详细分析地热余热回收技术与第二类吸收式热泵回收地热余热技术的优势;最后,结合具体案例,对第二类吸收式热泵回收地热余热技术的应用进行深入研究。
一、第二类吸收式热泵的基本原理及特点热泵是利用电能来取得低热能环境中的热量,并将其转换为冷却能量到室内使用,从而取得适宜室内温度和湿度环境的供热设备。
热泵有多种类型,其中最常用的是第二类吸收式热泵。
第二类吸收式热泵为室内热泵供热系统的基本组成部分,它的工作原理是使用热汽发生器将室外的热量调集到室内,以提供室内舒适的热环境。
此外,热汽发生器内的热量来源可以是电能、热水、地热等,它们分别体现在热汽发生器的各种类型中。
二、地热余热回收技术及其特点地热余热回收技术指地下水温能等可利用温度和湿量较高的余热,利用热泵回收地热余热和利用水室内采暖。
地热作为一种温度回收资源,具有环境污染小、节能减排大等优势,可以很大程度上提高空调系统的整体效能;此外,地热余热回收技术在运行维护成本、可靠性等方面也具有很好的优势。
三、地热余热回收技术与第二类吸收式热泵回收地热余热技术的优势地热余热回收技术与第二类吸收式热泵回收地热余热技术具有相似的功效,但在使用上有较大的不同。
地热余热回收技术不需要用电,但安装简单,需要较大的空间和供热量;而第二类吸收式热泵回收地热余热技术既能利用电能,又能减少安装空间,具有更高的热效率。
第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究热泵技术是一种利用热能的技术,广泛应用于工业、建筑和住宅等领域,其优势在于:能量消耗低,可持续利用,可以得到极大的节能效果。
第二类吸收式热泵是一种从地热中回收余热的新型节能技术,利用地热中的余热,将其转化为可以直接供给空调、热水器或其他装置使用的高温热能,实现节能减排的目的。
第二类吸收式热泵的原理是将地表下的地热能量,通过热泵机转化成可以使用的热能,再将其输送到所需要的设备中,实现节能的目的。
其特点是利用热泵管道的一端汲取地下的热能,将其转化为可以使用的热量,并将其输送到另一端,从而实现节能的目的。
热泵在回收地热余热时,主要利用了地下热蕴储量远远大于地表的特点,因此,地热余热的回收能够提供一定的节能减排效果,且能持续使用。
第二类吸收式热泵的应用,可以分为居住环境、工业环境和封闭空间等三类。
在居住环境中,可以安装热泵设备,在冬季和夏季取回地热余热,提供室内暖气,可以节省设备费用和燃料费用,同时还能够节约能源。
在工业环境中,可以安装热泵设备,从地下汲取热量,提供多种工业过程需要的热能,从而大幅降低对能源的依赖。
在封闭空间中,热泵设备可以有效控制室内温度,提供室内适宜的温湿度环境。
当前,随着能源短缺和环境污染的严重,第二类吸收式热泵这种新型回收地热余热的应用研究,不但能节省大量能源,提高节能利用效率,而且可以为节能减排、节水减排和减少排放污染物等方面贡献自己的力量。
然而,由于其设备简单,投资少,运行成本低,并且有一定的环境意义,因此,目前已经成为投资小,收益多,回报期短的节能技术。
此外,热泵设备的控制和管理也非常重要,以便确保热泵设备的正常运行,从而延长设备的使用寿命,达到最大化的节能效果。
综上所述,第二类吸收式热泵是一种新型的节能技术,它可以使用低温地热,节省能源,提供舒适的室内环境,同时还有节水减排和污染减少的环境意义。
它的安装和使用难度较低,投资少,成本低,有一定的报酬,因此,可以有效改善环境,节省能源,提升可持续发展。
吸收式热泵回收余热技术应用分析一、吸收式热泵回收余热技术简介:溴化锂吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、冷凝器、发生器、 泵和其他附件等。
它以蒸汽为驱动热源,在发生器内释放热量稀溶液并产生冷剂蒸汽。
冷剂蒸汽进入冷凝器,释放冷凝热传热管内的热水,自身冷凝成液体后节流进入蒸发器。
冷剂水经冷剂泵喷淋到蒸 发器传热管表面,吸收流经传热管内低温热源水的热量Qe 使热源水温度降低后流出机组,冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽, 进入吸收器。
被发生器浓缩后 的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋,吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽,并放出吸收热 Qa,加热流经吸收器传热管的热水。
热水流经吸收器、冷凝器升温后,输送给热用户。
吸收式热泵原理图吸收式热泵常以溴化锂溶液作为工质,对环境没有污染,不破坏大气臭氧 层,而且具有高效节能的特点。
可以配备溴化锂吸收式热泵,回收利用各种低品 位的余热或废热,达到节能、减排、降耗的目的。
二、热电分公司概况: 1、宇光高新热电: 一期建设:2X12MW 中温次高压抽凝式汽轮发电机组,4X 75t/h 循环流化床锅炉,总装机两 机四炉,总装机容量24MW/ 2005年3月投产。
二期建设:2008年新建一台12MV 抽背机组,2009年3月又新建一台75吨/时循环流化床 锅炉。
热交换器、屏蔽Qg,加热溴化锂 Qc 加热流经冷凝器 6底bnrt+Xa*tAJl亂需廈•IKE褴處Eli -i.」A皿三期建设:2009年7月,三期再建两台25MV机组,配套两台240t/h循环流化床锅炉,到2010年10月20日投产。
四期建设:2013年7月,四期再建一台240t/h (168MWV循环流化床热水锅炉,2013年11 月20日投产。
2、热负荷发展估算表:如上表可计算:1)额定工况下供热能力:机组额定低压抽汽量(0.294MPa)为268.16t/h,其供热量为670.4GJ/h ;机组额定中压抽汽量(0.981MPa)为284 t/h,其供热量为710GJ/h。
能量利用炼油厂低温余热利用的几个实例阎雪峰 李同昌中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司(辽宁省大连市116032)摘要:介绍了大连石化分公司低温余热利用的几个实例,包括装置与装置之间的热联合、装置与系统公用工程之间的热联合及系统与系统之间的热联合等。
为解决夏季低温余热过剩问题成功应用了低温热升级利用技术措施,即溴化锂吸收制冷技术,实践证明该技术是平衡炼油厂夏季低温余热过剩的有效方法。
主题词:炼油厂 低温 废热 节能 经验1 炼油厂低温余热利用的意义工艺装置换热回收热能后温度在120℃的剩余热量称为低温余热。
炼油厂低温余热的热量实质上都来源于炼油厂所烧的燃料,其能量是燃料热能的转化形式。
而回收利用的低温热量又用于燃料的热量转换环节和工艺利用环节,其节省的能量就是消耗的燃料,因此从这个意义上讲低温余热利用措施利用的是低品位热能,而节省的是高品位燃料,同时减少了冷却负荷,因此也减少了冷却器的投资和运行所需要的电能消耗。
由此可见,利用低温热的经济效益十分显著,一举多得。
除上述宏观意义外,低温热利用措施针对具体应用的场合还有其特有的优点:(1)取代蒸汽用于油罐加热时,可以避免蒸汽加热时由于不连续操作经常发生水击而造成加热管破裂引起的串油、停工、维修的损失。
(2)取代蒸汽用于管道伴热时,可取消蒸汽疏水器和蒸汽凝结水损失和管理上的巡回检查。
(3)取代蒸汽用于冬季取暖时,温度比较适中,没有疏水损失,而且散热器的压力等级可以降低,节省设备投资。
下面以中国石油天然气股份有限公司大连石化分公司为例介绍几个低温余热利用措施实例,其静态投资回收期一般都不超过1a。
2 几个典型的低温余热利用实例2.1 Ⅰ套催化裂化装置油气与电厂软化水换热改造前该公司Ⅰ套催化裂化装置分馏塔顶和稳定塔底油气热量经一次或两次换热后温度都在90~140℃就被空气冷却器(空冷器)或海水冷却器(海冷器)的冷流换走了。
改造后分别利用稳定塔底油、分馏塔顶油气、分馏塔顶回流和一中抽出热量与电厂除盐水换热,使除盐水温度由36℃上升到90℃再回到电厂除氧器除氧。
1.引言随着人口和经济的迅速增长,加剧了矿物能源的消耗和枯竭,导致环境的污染和破坏。
因此,人们正以极大的努力去寻找能源的出路。
出路无非是两个,一是开发新能源;二是节约能量消耗。
直到目前为止,节能技术一方面是以热力学第一定律为基础,从量的方面着手,减少各种损失和浪费,这是目前人们较熟悉的。
另一方面是从热力学第二定律出发,从质的方面着手研究,利用低位能源(空气、土地、水、太阳能、工业废热等)代替一部分高位能源(煤、石油、电能等),以达到节约高位能源的目的。
在石油工业中,存在着大量低温位工业余热(100℃以下)。
这些余热由于不能被生产工艺过程所直接利用,大部分都被排到了环境中,这不仅造成了巨大的能源浪费,而且也造成了环境的热污染。
由于第二类吸收式热泵(也称为吸收式热变换器,Absorption heat transformer )能将部分低温位余热(大约占整个低温位余热的50%左右)提升到较高的温位,所获得的这部分高温位热在一些场合下可以为生产工艺所利用,从而节省生产中所使用的大量加热蒸汽,其节能效果十分可观。
因此,有关第二类吸收式热泵方面的理论研究与工业开发愈来愈受到人们的关注。
2.第二类吸收式热泵2.1第二类吸收式热泵工作原理图1第二类吸收式热泵原理图A-吸收器C-冷凝器E-蒸发器G-发生器HE-热交换器P1-溶剂泵P2-溶液泵1,2,3…10物流号图2溴化锂第二类吸收式热泵循环在h -X 图上的表示第二类吸收式热泵的工作原理如图1所示。
LiBr-H 2O 溶液在发生器G 里通过工业余热加热使工质水进行汽化,工质水汽化后生成过热低压水蒸汽进入冷凝器C 中冷凝,冷凝放出热量被循环冷却水带走。
经泵P1将冷凝水送入到蒸发器E ,在蒸发器中通过工业余热加热,水再次汽化变成高压饱和水蒸汽,高压饱和水蒸汽进入吸收器A 中,被来自发生器的浓LiBr-H 2O 溶液所吸收,吸收放出的高温位热可用来产生水蒸汽或高温水供工艺使用,也可用来加热其他工艺流体。
中小型炼油企业生产装置低温余热的回收和利用摘要:炼油企业不仅仅是二次能源的产出和开发利用者,同时还是这些能源的主要消费者。
国家节能减排的目标和政策,给这些企业带来了巨大的压力,也形成了巨大的动力。
近几年,节能技术日新月异,并被广泛地利用,使得更多的余热资源得到充分利用成为可能。
但是,如何在现有成绩基础上,进一步高效、合理的利用各类低温余热,仍然是很多炼厂面临的一个很严峻问题。
本文以石大科技胜华炼厂的低温余热回收利用为主要研究对象,以低温余热多种方法的回收手段和如何对这些低温余热进行有效可利用为工作重点,展开对该企业低温余热回收利用的优化研究。
如今低温余热利用的方式大体为三种:发电、热泵提升温位、制冷。
本文首先对采集到的低温余热进行分析,然后分别对低温余热的利用方式进行讨论,找出该低温余热利用的最佳方式。
关键词:低温余热;热泵;发电;炼油企业目录第一章绪论 (1)1.1 我国资源利用状况 (1)1.1.1 我国能源利用现状 (1)1.2工业余热回收利用 (2)1.2.1工业余热资源的利用现状 (2)1.2.2炼厂低温余热的利用现状 (2)1.2.3低温余热回收利用原则 (3)1.2.4低温余热回收利用的方式 (3)1.3课题的提出及主要工作内容 (4)第2章石大胜华炼厂低温余热利用调研 (5)第3章低温余热升级利用 (6)3.1低温余热热泵提升温位的利用 (6)3.1.1热泵的分类 (6)3.1.2热泵的工作原理 (6)3.1.3热泵节能原理 (6)3.2低温余热制冷的利用 (7)3.3低温余热发电的利用 (7)3.3.1螺杆膨胀机的工作原理 (7)3.3.2利用低温低压蒸汽直接发电 (8)3.3.3利用低沸点介质的发电系统 (8)3.3.4利用低温余热发电的技术特点 (9)3.4一些低温余热的综合利用方案 (9)3.4.1同级利用 (9)3.4.2升级利用 (10)第4章循环水低温余热的利用 (11)4.1热泵余热利用系统的设计计算方法 (11)4.1.1 基础条件 (11)4.1.2 循环工质的数学模型 (12)第5章催化烟气低温余热的利用 (14)5.1催化烟气发电系统的设计计算方法 (14)5.1.1 基础条件 (14)5.1.2 循环工质的数学模型 (15)5.1.3 膨胀机的数学模型与计算 (16)5.1.4 蒸发器的数学模型与计算 (17)5.1.5 密封泵的计算 (17)5.1.6 经济效益分析 (18)5.3催化烟气发电系统分析 (18)第6章总结 (19)参考文献 (21)第1章绪论炼化企业在生产过程中,不可避免要产生大量的余热。
第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究随着全球变暖和能源危机的加重,为了节约能源和保护环境,利用地热作为可再生能源的利用受到了越来越多的重视。
热泵技术的出现,使得利用地温补给热源的效率大大提高,具有节能和环保的特点。
在这样的背景下,研究第二类吸收式热泵回收地热余热的应用及地热热源的利用已成为现今技术研究的热点。
第二类吸收式热泵是地热利用技术的一个重要组成部分,它是一种可以有效回收地温补给热源的技术。
它主要采用发动机来带动热交换器工作,从地下提取热量,然后通过热交换器来达到室内空调和热水的需求,以节省能源的同时保护环境。
为了更好地研究和利用地热,与现有基础设施相匹配,有效地利用地热资源,大大提高热效率,提高供热质量,减少能耗,降低环境污染,延长热泵的使用寿命,以及减少运行成本,等等,需要对热泵的技术特点进行深入研究。
首先,研究热泵补给热源的能力,包括热泵的温度差、流量和水头,以及热泵的运行方式。
热泵运行的温度差是热泵的能力的一个重要参数,影响着运行效率。
温差越大,热泵的收率就越高,但是这样也会使得热泵的功率消耗增加,热效率降低。
其次,研究热泵的工作特性,比如热泵的温度、压力、流量、热负荷等,这些参数影响着热泵的运行效率,以及热泵回收地热余热的能力。
此外,需要研究热泵的排放效果,分析热泵排放中水汽的组成,分析其是否会对环境造成污染,如果有污染,如何减少污染,以及如何控制污染物排放水平。
最后,还要研究热泵的保养方法,包括机械检查、电子控制系统的检查、密封水位的维护以及管道的检查等,以及如何防止系统发生故障,确保系统的正常运行,延长热泵的使用寿命。
基于上述研究,应用第二类吸收式热泵回收地热余热,有助于提高室内空调和热水系统的热效率,节省能源消耗,有利于环境保护,改善人们的生活质量。
本文的研究表明,第二类吸收式热泵回收地热余热具有较高的热效率、节能、环保等优点,具有很大的应用前景,非常适合室内空调和热水系统的热源补给使用。
第二类吸收式热泵回收地热余热的应用研究回收低品位地热能是减缓地球温度升高的一种重要途径,而开发地热能的关键技术之一就是吸收式热泵技术。
它具有环保、节能、无污染等特点,是继燃煤、燃油和燃气锅炉之后又一新兴产业。
随着我国社会经济的不断发展,地热能已逐渐成为全世界瞩目的焦点。
地热能在我国是一个尚未开发利用的资源,它包括水热型地热能和干热岩型地热能两种。
水热型地热能主要是利用地下水作为传热介质的热泵技术;干热岩型地热能则是通过把水和岩石加热以实现开采的技术。
2.2.2热泵系统设计由于温度、压力以及流量等参数与蒸发器、冷凝器、压缩机的匹配直接影响到冷凝压力和排气压力,因此,对热泵系统进行合理的设计,是提高换热效率、降低能耗、保证热泵机组安全可靠运行的前提条件。
2.2.2.1热泵的总体设计方案由于热泵系统是由热泵机组、外部负荷(冷热源)、水箱、管道和控制系统组成的,因此,在整个热泵系统中,如果热泵机组作为一个独立的部件,将造成投资增加和占用空间。
因此,在考虑整个系统时,应该使热泵机组与整个系统相协调,因此,本课题中采用热泵机组与管道设备进行集成。
我国新疆西藏等地区分布有丰富的地热资源,而当地建筑供暖仍采用散烧煤,由于煤的含硫量大,燃烧不完全,烟尘等污染物的排放,既破坏生态平衡,又污染环境,特别是对于大气环境影响很大,近几年来环境治理问题越来越受到人们的重视。
尽管散烧煤在我国有悠久的历史,但散烧煤带来的弊端也越来越明显。
鉴于此,在采用这些地区的供暖时,一般都会安装吸收式热泵,对地热能进行深度开发利用。
3.本课题所要达到的最终技术指标为了研究其在工程中的应用,本文将从供热能力、能效比、适用范围、空气源热泵的设计制造、性能等多方面对此项技术进行研究。
第28卷 第2期2010年3月 石化技术与应用Petr oche m ical Technol ogy&App licati on Vol.28 No.2 Mar.2010工业技术(123~127)第二类吸收式热泵回收炼厂低温余热实例刘辉1,于慧雪2,池坤3(1.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院,山东青岛266555;2.中国石油大学(华东)化学化工学院,山东青岛266555;3.西安长庆科技工程有限责任公司,陕西西安710018)摘要:介绍了采用两级第二类吸收式热泵代替原有锅炉,利用常减压、催化裂化和延迟焦化装置的低温余热产生0.35M Pa蒸汽作为气分装置脱乙烷塔再沸器热源的节能方案。
设计了1台热负荷为5000k W的热泵,其性能指数为0.3212。
该热泵系统投用后每年可节约渣油4013t,同时减少C O2排放量6947.50t,投资回收期为0.848a。
关键词:第二类吸收式热泵;炼厂余热;性能指数;气分装置;热负荷;节能减排中图分类号:TE964 文献标识码:B 文章编号:1009-0045(2010)02-0123-05 随着能源日趋短缺,节能成为缓解能源供应紧张局面的重要手段。
第二类吸收式热泵(简称AHT)以余热温度和环境温度之间的温差为驱动力,以余热温度的降低为代价,获得高于自身温度的供热温度。
该技术不需要驱动热能,所用泵的功率很小,一般可忽略,因此其节能效果非常显著,适合在余热资源丰富的场所应用。
炼油生产过程中使用的能量除一小部分转入到产品中外,绝大部分高品位的能量都变成温度低于130℃的低位余热,它在炼油厂总能耗中占有相当大的比例(有的高达60%),主要由冷却水、冷却空气、加热炉排出烟气等带出[1]。
中国石化安庆石化公司的气分装置中,脱乙烷塔再沸器的操作温度为109.6℃[2],由于此温度较高,不能通过与低温余热进行直接换热来实现,仍需通过锅炉产生的蒸汽来加热。
为了节约能源,笔者应用AHT技术,通过炼厂余热来产生这部分蒸汽,取得了良好的效果。
1 AHT简介①1.1 单级AHT单级AHT的流程见图1。
工作原理如下:在蒸发器中,管外的冷剂水被管内的热源加热蒸发成冷剂蒸汽,然后进入吸收器被来自发生器的溴化锂溶液吸收,吸收过程中释放出的热量将流过吸收器传热管内的水加热,从而获得所需要的热量;吸收冷剂蒸汽后得到的稀溶液流出吸收器,流经溶液热交换器后进入发生器,被传热管内流过的余热介质加热升温至沸腾,再产生出冷剂蒸汽,同时浓缩成浓溶液,溶液泵将此浓溶液经热交换器输送至吸收器,重新吸收冷剂蒸汽;发生器中产生的低压冷剂蒸汽进入冷凝器中,被传热管内的冷却水冷却成冷剂水,由冷剂水泵输送至蒸发器,再次被加热蒸发,从而完成循环。
图1 单级AHT流程 对于AHT,其性能指数(COP)的计算公式为:C OP=Q a/(Q a+Q c),(1)式中:Qa为吸收器的热负荷,k W;Qc为冷凝器的热负荷,k W。
单级AHT的COP小于1,一般为0.3~0.6[3]。
①收稿日期:2009-09-01;修回日期:2009-12-05作者简介:刘辉(1985—),男,山东泰安人,硕士研究生。
主要研究方向为吸收式热泵和余热的回收利用。
1.2 两级AHT单级AHT 的温升幅度较小,供热温度一般低于120℃[3]。
在给定条件下若要获取更高的温升,应当采用两级或多级的热泵循环。
利用文献[4]提出的方法,仅增加1个吸收-蒸发器就构成两级AHT 流程(见图2)。
图2 两级AHT 流程 由图2可见,冷凝器的出口冷剂液经冷剂液泵加压后分为2部分:一部分直接进入吸收-蒸发器;另一部分先经过节流阀进入蒸发器,在此吸收余热后汽化,然后进入吸收-蒸发器,其热量被进入吸收-蒸发器的浓溶液吸收,放出的热用来加热直接进入吸收-蒸发器的冷剂液使其成为冷剂蒸汽后供给吸收器,然后被来自发生器并经溶液泵和溶液热交换器的浓溶液吸收,放出的热量加热流经其中的被加热介质。
吸收-蒸发器是1个喷淋形式的热交换器,兼具吸收器和蒸发器的功能:进入吸收-蒸发器的浓溶液,吸收进入其中来自蒸发器的低温蒸汽并放热成为稀溶液,所放出的热量用来加热流经其中管道内的来自冷凝器的泵送冷剂液使之成为高温蒸汽(相对而言),从而完成对余热蒸汽温度的二次提升。
2 两级AHT 的应用2.1 相关参数及计算结合生产实际情况,应用两级AHT 利用余热产生脱乙烷塔再沸器用蒸汽时,AHT 流程(同图2)中的被加热介质是指压力为0.35MPa 的饱和水,它在吸收器中吸热汽化为饱和蒸汽;冷却介质是自来水或地下水;余热介质是与各炼油装置出口产品换热后的清水。
由文献[2]可知,脱乙烷塔再沸器所使用的蒸汽,折合成1.00MPa 蒸汽其流量为6.5t/h 。
生产0.35MPa 饱和蒸汽所需热泵功率为5000k W 。
在冷却温度为40℃的条件下对如图2所示的两级AHT 进行了热力计算,各点的状态参数见表1(溶液均处于饱和态)。
表1 热泵系统各状态点的参数点号成分相态温度/℃压力/kPaw (L i B r )/%焓值/(J ・g -1)质量流量/(kg ・s -1)1过热水蒸气气态60.647.288403034.5 4.38982饱和水液态40.007.28840586.1 4.38983过冷水液态40.0024.26130586.1 2.22704过冷水液态40.0084.75470586.1 2.16285饱和蒸汽气态64.6424.261303035.6 2.22706饱和蒸汽气态95.4784.754703087.4 2.16287浓溶液液态85.457.288460.0361.930.28008浓溶液液态88.06—60.0366.830.28009浓溶液液态136.41—60.0459.530.280010中间浓度溶液液态140.7184.754756.0480.632.443011中间浓度溶液液态98.06—56.0394.132.443012稀溶液液态97.4724.261352.4406.834.669913稀溶液液态95.45—52.4402.534.6699 注:(1)表中的压力为绝对压力;(2)点8,9,11,13处的压力与实际所选用的溶液泵和溶液热交换器有关,其数值对热泵整体性能的影响可以忽略;(3)规定0℃纯水的焓值为418.6J /g 。
・421・石 化 技 术 与 应 用 第28卷 热泵系统主要的设计参数和主要设备的参数见表2~4。
表2 热泵系统的主要设计参数项目数值项目数值设计热负荷/k W5000蒸发温度/℃64.640供热温度/℃138.891冷凝温度/℃40.000发生温度/℃85.450性能指数0.3212表3 热泵系统主要设备的热负荷和传热面积设备名称热负荷/k W传热面积/m2吸收器5000.0551.36发生器10138.8647.56冷凝器10563.3274.69蒸发器5454.7204.93吸收-蒸发器5409.852.72低温溶液热交换器148.931.83高温溶液热交换器2272.3164.89表4 热泵系统进出口物料状态参数点号名称相态温度/℃压力/MPa焓值/(J・g-1)流量/(m3・s-1)热量3/k W 14发生器进口余热水液态100.0000.10837.580.1920+10138.8 15发生器出口余热水液态87.4500.10784.9416蒸发器进口余热水液态87.4500.10784.940.0602+5454.7 17蒸发器出口余热水液态66.6400.10697.7118冷凝器进口冷却水液态25.0000.10523.360.2190-10563.3 19冷凝器出口冷却水液态38.0000.10577.7720吸收器进口凝结水液态138.8910.351000.83 2.3300-5000.0 21吸收器出口蒸汽气态138.8910.353156.24 注:(1)点14~19的压力为最低值,实际值与所选水泵有关;(2)其他注解同表1。
3:对整个设备而言,“+”表示放热,“-”表示吸热。
由表4可知,热泵系统进入总热量为15593.5k W,放出总热量为15563.3k W,基本无损失。
2.2 可用余热状况由上述可知,热泵生产的低压蒸汽,折合1.00M Pa蒸汽流量为 6.5t/h,折合热量为150.92×105kJ/h,因此需要的余热总量为150.92×105÷0.3212=469.86×105kJ/h。
该厂可用余热[2]见表5。
表5 可用低温余热装置名称套数单套余热×10-5/(kJ・h-1)总热量×10-5/(kJ・h-1)常减压2134.00268.00催化裂化1586.18586.18延迟焦化3162.12486.36合计1340.54 目前,表5中所列低温余热该厂已利用了696.55×105kJ/h,还剩余643.99×105kJ/h,可见剩余的热量足够热泵利用。
2.3 应用方案两级AHT的应用方案见图3。
流程为:自常减压、延迟焦化和催化裂化装置取热后的余热水(温度100.000℃,流量0.1920m3/s,点号14)首先进入AHT系统的发生器,放热后的热水(温度87.450℃,点号15)一部分(流量0.0602m3/ s,点号16)再进入蒸发器中放热,放热后的热水(温度66.640℃,点号17)与来自发生器的另一部分热水(温度87.450℃,流量0.1318m3/s)混合并经水泵返回至装置取热;自来水或地下水(温度25.000℃,流量0.2190m3/s,点号18)作为循环冷却水,经水泵送至冷凝器取热,取热后温度升高至38.000℃(点号19),排入环境中冷却,冷却后重新返回至冷凝器;吸收器出口的饱和蒸汽(压力0.35MPa,温度138.891℃,流量8.3880t/h,点号21)进入脱乙烷塔塔底再沸器,作为再沸器的热源,放热后的凝结水(压力0.35MPa,温度138.891℃,流量8.3880t/h,点号20)经水泵送至吸收器,重新吸热成饱和蒸汽后再进入再沸器,如此循环。
・521・ 第2期 刘辉等.第二类吸收式热泵回收炼厂低温余热实例图3 两级AHT的应用方案示意2.4 效益评价应用两级AHT时,需增加1套AHT系统和铺设相应的循环水管线,总投资约需1000万元。
两级AHT系统投用后用低温余热代替了6.5t/h的低压蒸汽,若电费和渣油价格分别按0.5元/(k W・h),3200元/t计,燃油效率为0.9,在装置每年运行350d的情况下,可节省渣油4013t,节约成本1179万元,该项目的投资回收期为0.848a,节能效益显著。