热泵技术及其发展与应用_刘恩海

热泵技术在油田的应用及技术经济分析【摘要】当前，受全球经济危机的影响，我国实现节能减排的目标形势十分严峻，工业特别是高污染、高耗能的行业如何节约能源非常重要。

随着热泵技术迅速发展，人们普遍认识到其节能，高效，经济的特点。

大庆油田在原油的集输生产过程中产生大量的低温含油污水，用热泵技术回收这些低温余热，用于生产和生活用热，是油田节能的有效方法。

【关键词】节能减排热泵原理应用1 引言大庆油田是我国最大的油田，年产油气当量在5000万吨以上，在油气开采和集输过程中，产生大量的含油污水，这些低温含油污水多用于回注地层或者直接排放，造成大量热能的损失。

采用热泵技术回收含油污水的低温余热可以很好解决这一问题。

2 热泵的优势与其他的普通制热方式相比，热泵具有很明显的优势：（1）性价比高。

热泵的热源（水、空气、太阳能等）形式多样，且耗电量低。

可根据多种热源进行经济性评价，优先出性价比最高的作为热泵热源。

（2）绿色环保。

热泵技术与其他的制热方式相比没有明显的限制，在运行过程中无废水，废气，残渣和烟尘，不产生温室效应，是更为理想的生态环保产品。

（3）技术支持。

随着科学技术的日益发展，热泵技术换代升级，仅仅通过更换机组的零部件，即可提高热泵的效率，改造成本低，更为节能降耗。

3 热泵技术在油田应用的注意事项大庆油田多采用水源热泵技术，因此水源的质量是影响热泵机组稳定运行的关键。

热泵机组对水源的要求：流量大，温度较高，无腐蚀性。

大庆油田的含油污水输出温度在36-42℃间，水量大，满足要求，但含油污水多含油h2s、co、和o2等腐蚀性物质，不能直接使用。

因此，通过应用板式换热器间接换热的方法进行改善。

具体流程：含油污水经过净化系统处理后，经加压泵加压送至板式换热器与循环清水换热，再送回热泵系统。

大庆油田冬季采取传统的锅炉房集中供热，如采用热泵技术供热，需要对原有的系统进行改造。

因此，什么地方适合改造，需要多少改造成本，是一个值得关注的问题。

热泵-利用吸收式热泵回收工业废热技术原因主要是:一方面,缺少生物化合物在超临界CO2中的溶解度和相平衡数据,这就使工艺设计不好把握,需经多次实验来获得必要的数据;另一方面,目前国内设备装置投资大,设备时空产率低,能耗大。

随着我国食品工业的进一步发展和对食品高新技术的日益重视,CO2超临界流体萃取技术也必将得到长足的发展,从而赶上或超过世界先进水平。

参考文献1 刘茉娥.新型分离过程.杭州:浙江大学.2 王金元.中国食品,2000(8):353 赵宏伟.果蔬汁中芳香成分的提取、分离、鉴定.食品工业科技,1999(4):30～31(收稿日期:2000212229)利用吸收式热泵回收工业废热技术李辰砂3 梁吉李凇平刘长厚刘家俊沙庆云(清华大学机械系) (大连理工大学化工系)李晓峰刘志强陈君夏伟光(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司)(哈蒙公司北京办事处)摘要在生产中,具有大量低品位无法用常规方法进一步利用的废热,通常只能排放到环境中。

吸收式热泵采用吸收的方法实现热泵的循环,把低品位的废热提高到高品位,从而实现废热的回收利用。

吸收式热泵种类多,分闭式、开式,单级、多级,氯化锂、溴化锂等多种形式。

其原理相近,主要由蒸发器、吸收器、再生器等部分构成。

吸收式热泵的应用作为提高能源利用率的有力措施,深受世界各国的重视。

许多发达国家都在大力研制、开发,有的国家已经成功地应用了这项技术。

燕山石化橡胶厂用于回收凝聚工段废热的吸收式热泵已投入试运行,这项技术很有在国内推广的价值。

关键词吸收式热泵废热回收热力循环1 引言在工业生产中,具有大量低品位的、无法用常规方法进一步利用的废热,通常这部分热量只能被排放到环境中去。

吸收式热泵采用吸收的方法实现热泵的循环,把低品(温)位的废热提高到高品(温)位,从而实现废热的回收利用。

从节能的角度出发,热泵的开发利用已越来越受到人们的重视。

开发吸收式热泵是提高能源利用率的有力措施,深受世界各国的重视。

地源热泵应用现状调研及优化建议摘要：热泵是在电能驱动下，通过热力学逆循环连续地将热量从低位热源转移到高温物体或者介质，并用于制取热量的装置。

可以利用一份电能提取3~4份可再生能源中的低位热能，共同向用户供热，因此，热泵供热是一种节能、环保、高效的供热方式，在建筑供暖和生活热水供应上获得了广泛应用。

正是由于其这一特性，热泵技术的发展始终同能源与环境问题息息相关，紧密联系在一起。

进入21世纪，气候变化及能源问题更加严峻，热泵技术作为可再生能源利用的有效途径，成为国际能源署认定的节能减碳关键技术之一，在我国获得了广泛的应用。

关键词：地源热泵；应用现状；优化建议引言能源革命、低碳能源、清洁供暖目前已经成为我国能源战略的重要组成部分。

面对严峻的能源危机，国家大力支持低碳清洁能源的开发和利用，建筑行业领域也迎来能源革命。

在建筑领域，地源热泵系统作为一种使用清洁能源的采暖（制冷）系统，可以利用少量的高位能（一般为电能），将浅层的地热能转化为高位热能。

地源热泵主要是将土壤所储藏的庞大太阳能作为热源，通过热泵系统进行能量的相互转换，是一种实用的节能技术。

从长期来看，地源热泵系统具有良好的发展前景，国家大力支持，随着科学技术的进步，未来，其势必获得更广泛的利用。

1热泵发展现状根据热泵利用的低位热源不同分为：空气源热泵、地源热泵、太阳能热泵，其中地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和江、河、湖、海、污水及再生水等地表水源热泵。

按照低位热源的可得性、稳定性及技术经济性，空气源热泵和地源热泵是我国热泵应用主要类型。

空气源热泵早期以冷暖空调形式应用推广，以供冷为主、供热为辅，主要应用于分散式短期供暖的长江流域及以南地区。

近年来随着我国清洁取暖国家战略的实施，空气源热泵供暖成为分散电代煤的主要技术形式，应用范围不断北扩。

长江流域供暖需求的日益增加，空气源热泵在这一区域的应用也进一步推广。

建筑节能工作的不断深入推进，迈入近零能耗时代，建筑负荷需求大幅度降低，供能灵活性要求提升，空气源热泵集成新风、净化、除湿的多功能产品不断涌现。

空气源热泵空调技术应用现状及发展前景摘要：在新形势下，高效环保的空气源热泵空调对节能减排减碳具有重要价值和现实意义。

本文从空气源热泵空调研究进展、典型应用、挑战和发展这几方面对近年来相关技术进行分析，探讨空气源热泵空调的优缺点，总结空气源热泵空调的节能减排潜力，为行业技术人员和学者提供参考。

关键词：空气源热泵空调；应用现状；发展前景1空气源热泵空调的应用现状1.1空气源热泵空调制冷的应用1.1.1汽车空调汽车空调是指对汽车内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节的装置，预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪，保证驾驶员和乘客身体健康以及行车安全。

传统燃油汽车空调系统制冷主要采用发动机驱动压缩机制冷，制热主要来自发动机余热。

而对于纯电动汽车以及燃料电池汽车来说，没有发动机作为空调压缩机的动力源，不能利用其余热，无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案。

对于混合动力汽车，发动机的控制方式多样，空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方式。

1.1.2房间空调我国是热泵和空调制造大国，家用空调产量持续占据全球80%以上份额。

新国标GB21455—2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》于2020年7月1日正式实施，在原标准（GB21455—2013）基础上能效有较大幅度提升，加快了高效节能空调的推广和产品结构调整。

提升房间空调器能效的主要措施包括采用变频调速、优化冷凝器与蒸发器的强化换热和流道、提高压缩机效率、优化设计电子膨胀阀和家用空调器结构参数以及系统参数等。

此外，研究人员还提出了一系列新技术：空调热回收技术，包括空调冷凝热回收加热水；空调蓄热技术，主要对电网削峰平谷，达到节能的目的；新材料研发技术，如采用亲水膜铝箔材料强化换热以及新型制冷剂等；高效压缩机，如采用变容量调节压缩机等。

1.1.3多联机空调多联机空调俗称“一拖多”，是指一台室外机连接2台及以上室内机，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，实时满足室内冷、热负荷要求的高效率制冷剂空调系统，常用于数据机房、商业中心、医院等功能性场所。

热泵产业研究报告一、引言随着全球能源危机和环境问题的日益严峻，寻求高效、清洁的能源利用方式成为当务之急。

热泵作为一种节能、环保的技术，在供热、制冷和热水供应等领域展现出了巨大的潜力。

本文将对热泵产业进行深入研究，分析其市场现状、技术发展趋势、应用领域以及面临的挑战和机遇。

二、热泵的工作原理及分类（一）工作原理热泵是一种通过消耗少量电能或热能，将低温热源中的热量转移到高温热源的装置。

其工作原理基于热力学第二定律，利用逆卡诺循环，从低温环境中吸收热量，并在高温环境中释放热量，从而实现供热或制冷的目的。

（二）分类1、空气源热泵以空气为低温热源，通过换热器与空气进行热量交换。

具有安装方便、适用范围广等优点，但在低温环境下制热效率会有所下降。

2、水源热泵利用地表水、地下水或废水等水源作为低温热源。

其能效比较高，但受水源条件限制较大。

3、地源热泵通过地下土壤、岩石或地下水等储存的热能作为低温热源。

具有稳定性好、能效高的特点，但初期投资较大。

三、市场现状（一）全球市场近年来，全球热泵市场呈现出快速增长的趋势。

在欧洲，由于政策支持和环保意识的提高，热泵的安装数量持续增加。

北美和亚太地区的市场也在逐步扩大。

（二）国内市场我国热泵市场发展迅速，尤其是在北方“煤改电”政策的推动下，空气源热泵采暖市场得到了极大的发展。

同时，南方的制冷和热水市场也对热泵有着较高的需求。

四、技术发展趋势（一）高效化提高热泵的能效比是技术发展的重要方向。

通过优化压缩机、换热器等关键部件的性能，以及采用先进的控制技术，不断提升热泵的效率。

（二）智能化结合物联网、大数据等技术，实现热泵的远程监控、智能控制和故障诊断，提高系统的运行稳定性和用户体验。

（三）多能互补将热泵与太阳能、风能等可再生能源相结合，实现多种能源的协同利用，提高能源综合利用效率。

五、应用领域（一）建筑供热与制冷在住宅、商业建筑和公共建筑中，热泵可以提供冬季采暖和夏季制冷，有效降低能源消耗和运行成本。

热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点，目前在国内广泛应用，其主要分为：一、空气源热泵空气源（风冷）热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。

热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%，年产量为400余万台。

热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20~30%，而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。

本次收集的空气源热泵方面论文有55篇，主要有：1、关于空气源热泵能耗评价问题为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗，大约有30篇论文涉及此问题。

介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件，根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数，采用温频数法，求解热泵供冷全年能耗。

在求解热泵冬季能耗时，除考虑空调热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外，还把室外相对湿度（即温湿频数）考虑到热泵供热性能中，软件经工程实例计算，与实际耗能量有较好的吻合，为能耗评价提供了一种方法。

2、风冷热泵机组的选用目前设计选用风冷热泵冷热水机组，常根据计算得到的冷热负荷，考虑同时使用系数及冷（热）量损耗系数后，按机组铭牌标定值选择机组台数。

由于空气源热泵机组的产冷（热）量随室外参数的改变而变化，这种选择方法可能造成机组选得过大，造成浪费；或者选得过小，使供冷（热）量不足，达不到使用要求。

为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择，会得到比较满意的结果。

3、热泵机组冬季除霜空气源热泵冬季供热运行时，最大的一个问题就是当室外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜，（需要采取除霜措施）。

根据有关文献摘录，经二年的现场跟踪测试，其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。

热泵技术分析报告热泵实质上是一种能质提升技术，以消耗一部分高品位能（电能、机械能或高温热等）为代价，通过热力循环把热能由低温物体转移到高温物体，利用逆向卡诺循环的能量转化系统。

在我国，热泵技术的发展已经较为成熟，根据热泵的高温侧（冷凝器侧）载冷剂的热输出温度，又可分为三种热泵，低温热泵（热输出温度在50℃以下）、中温热泵和高温热泵。

一般意义上来说，我们说的高温热泵包括中温热泵和高温热泵。

传统热泵主要是指低温热泵，它可以利用10℃的低温热，生产出45℃的热水。

而高温热泵的普遍定义是指在不改变设备运行环境的情况下，能够稳定运行，且COP 较高，热输出温度能够达到65℃以上的热泵系统。

高温热泵的发展有两个技术难点：一是尽可能提高热泵的热输出温度，二是在提高较大的提升温差的情况下保持较高的COP，从而保障热泵的经济效益。

按能量的补偿方式可分为两大类，以电能或机械能为补偿的，称为蒸汽压缩式或热电压缩式热泵，以热能补偿的的称吸收式或吸附式热泵。

一、压缩式热泵压缩式热泵（CCC）由于运用中介制冷剂循环，在使用上更灵活，此外CCC也不需要气态热源。

制冷剂吸收低温热源的低品位热能，在蒸发器中蒸发，然后在压缩机中压缩到较高的温度和压力，随后，高温的制冷剂进入冷凝器冷凝并将热量释放给散热器，冷凝后的制冷剂通过膨胀阀，压力降低，并再次返回蒸发器，至此完成一个循环。

当热源与散热器分离且需要将温度提升至较高水平时，闭式循环压缩式热泵（CCC）将体现它的优势。

二、吸收式热泵吸收式热泵分为两种类型：1）第一类吸收式热泵（即增热型热泵），通常简称AHP(absorption heat pump)，它以蒸汽、燃料（燃气、燃油）、废热水或废蒸汽为驱动热源，把低温热源的热量提高到中、高温，从而提高了能源的品质和利用效率。

2）第二类吸收式热泵（即升温型热泵），通常简称AHT(absorption heat transformer)，它利用大量中间温度的废热和低温热源的热势差，制取温度高于中间废热的热量，从而提高了废热的品质。

供暖用低温空气源热泵技术发展现状及前景展望摘要：根据现阶段我国低温区域的空气源热泵相关领域的发展情况来讲，针对制冷剂的压缩环节进行的改良和发展是研究开发的重点和焦点问题，能够有效提升压缩机装置可以维持的工作稳定性，确保该设备能够处于低温的工作环境之下长时间平稳地工作，不过空气源热泵装置作为一个比较复杂的系统装置，有可能对其形成各类制约和影响的要素有很多，例如系统中的冷凝器装置与蒸发器装置可能对其工作过程产生比较直接的影响，针对现阶段的实际情况来讲，对其单独方面进行的相关改进和提升是远远不能满足其使用实际的，再加上设备有关的除霜问题，需要适当的解决方案，这样的情况就需要相关工程技术人员在空气源热泵系统装置的方方面面的情况来实施分析和讨论，从而对于空气源热泵系统装置产生有效的改进和提升。

关键词：供暖；低温空气源热泵技术；发展前景引言空气源热泵是一种利用空气作为热源的装置，通过使用一定量的电能，将低能量转换为高能量，具有效率、节能和环境保护等优点。

在双碳环境中，用空气源热泵取代燃煤锅炉可以减少煤炭消耗和碳排放，具有环保效益和推广价值。

空气源热泵在低温环境中存在缺陷。

随着环境温度的降低，空气源热泵产生的热量减少，出现严重问题时无法满足室内热负荷需求。

当蒸发器表面温度低于空气露点温度时，蒸发器表面结霜，当霜层厚度达到一定程度时，蒸发器的传热性能会随着霜层厚度的不断增加而下降，如下所示在水温低、环温低的情况下，压缩量较大，排气温度较高，对压缩机寿命产生不利影响。

针对这些问题，国内外研究人员进行了大量研究，提出了多种技术，如压缩机中间喷液冷却、双级压缩和复叠系统以提高空气源热泵的低温性能。

低温空气源热泵组与普通空气源热泵大不相同，具有较明显的优点和特点。

普通空气源热泵在低温下消耗大量热量，如果室外温度达到-10℃，加热能力和机组效率就会大大降低。

特别是在低温环境中，普通空气源热泵机组不能满足加热要求，在低温环境中很难实现加热效果。

热泵技术在中低温热能生产中的减碳效益

摘要：低温热是可再生能源、可再生能源和可再利用能源。根据相关调查，我国每年产生大量的余热，大部分都被浪费掉了。低热能也指较低的热能，其温度一般不超过200℃，还包括太阳能等可再生能源。因此，探讨了热泵技术在中低温余热发电中的碳减排效果，以供参考。

关键词：热泵技术；中低温热能生产；减碳效益 引言 相变储能技术是高效的蓄热技术，主要应用于热/冷储能，实现能源供需之间的空间/时间对等，平衡供需，利用相变储能技术提高能源利用效率。在建筑节能中，相变储能技术是一种实用有效的节能手段。同时，热泵作为一种节能设备，多年来广泛应用于建筑采暖和热水领域，但热泵技术本身存在一些应用局限性，如低温性能差、换热器结霜等。

1热能与动力工程技术简介 随着国家经济领域中新能源的持续开发以及利用，相关部门逐渐强化了绿色环保能源的使用，现阶段，我国已经是世界上最大的煤炭资源生产国和消费国，煤炭资源的巨大消耗，不可避免地导致了非常严重的环境污染情况，在当今时代，广大居民的绿色环保意识逐渐提高的背景下，大量的绿色节能环保相关的项目开始启动，取得了非常显著的成果。热能与动力工程相关的技术是其中非常典型的实际应用案例，该项技术的发展受到了大量的关注，借助科学应用功能其解决方案，能够有效减少环境方面的污染，并且还有效地节约了宝贵的能源。在当前我国宏观经济进行转型和升级前提下，各个领域对于电能的需求出现大幅度的增加，因此有必要实施更加节能环保的发电模式，保证污染状况获得有效的改进，显著推进社会经济的发展。通常在电厂中，热能与动力工程相关技术的应用比较突出，电能将会以及更高的效率进行转化，有效控制了中间流程中的不合理损耗。可见热能与动力工程技术在电厂运行过程中具有非常关键的作用，需要在认真掌握理论知识的基础上，应用科学的方案来规范电厂实际运行过程，确保两者的融合可以切实地实现节能的目标。

2热泵发展现状 根据热泵利用的低位热源不同分为：空气源热泵、地源热泵、太阳能热泵，其中地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和江、河、湖、海、污水及再生水等地表水源热泵。按照低位热源的可得性、稳定性及技术经济性，空气源热泵和地源热泵是我国热泵应用主要类型。空气源热泵早期以冷暖空调形式应用推广，以供冷为主、供热为辅，主要应用于分散式短期供暖的长江流域及以南地区。近年来随着我国清洁取暖国家战略的实施，空气源热泵供暖成为分散电代煤的主要技术形式，应用范围不断北扩。长江流域供暖需求的日益增加，空气源热泵在这一区域的应用也进一步推广。建筑节能工作的不断深入推进，迈入近零能耗时代，建筑负荷需求大幅度降低，供能灵活性要求提升，空气源热泵集成新风、净化、除湿的多功能产品不断涌现。地源热泵引入我国晚于空气源热泵，在我国历经起步阶段、推广阶段、快速增长阶段后目前已进入平稳发展阶段[4]，我国地源热泵的应用面积超过5亿平米。目前我国空调热泵产业制造能力已居世界首位，地源热泵应用量也是世界第一。

蒸氨工艺及热泵节能技术的应用摘要：在焦化行业节能降碳改造，应用绿色工艺的大背景下，论文对常规蒸氨工艺与热泵节能蒸氨工艺进行整体评价。

相较于常规蒸氨工艺，热泵节能蒸氨工艺在设备投资可控前提下，节约了30%的低压蒸汽消耗量，13%的循环水消耗量，节省36%的运行成本。

关键词：蒸氨；热泵；节约能耗0前言焦化行业在我国经济建设中不可或缺，不仅提供钢铁产业必不可少的燃料和还原剂，炼焦过程副产的焦炉煤气和化工产品是城市（工业）燃气、基础化工原料，是能源转换的重要工序，消耗的能源主要有洗精煤、焦炉煤气、高炉煤气等，存在高能耗、高污染等问题，节能降碳改造升级潜力较大。

根据《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》，顶装焦炉工序能效标杆水平为110 千克标准煤/吨、基准水平为135千克标准煤/吨；捣固焦炉工序能效标杆水平为110千克标准煤/吨、基准水平为140千克标准煤/吨。

截至2020 年底，焦化行业能效优于标杆水平的产能约占2%，能效低于基准水平的产能约占40%。

2022年2月3日国家发展和改革委员会、工业和信息化部、生态环境部和国家能源局联合发布了《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022年版）》（以下简称《实施指南》），引导炼油、乙烯、钢铁、焦化等17个高耗能行业进行节能降碳改造升级，重点从改造升级、技术攻关、集聚发展和淘汰落后四个方面发力。

《实施指南》阐述了焦化行业节能降碳改造的工作方向，推广应用绿色工艺，重点推动高效蒸馏、热泵等节能技术在焦化企业的应用，鼓励进一步加大余热余能的回收利用。

焦化厂剩余氨水来自于装炉煤带入的水分以及炼焦过程产生的化合水，约为12%，同时焦炉煤在结焦过程中产生的NH3、H2S、HCN、CO2和酚类等溶解于其中，剩余氨水组成见表1。

根据表1所示，剩余氨水含氨浓度只有0.5%，浓度太低无法被利用，同时因为其含有高浓度氨氮等有机废物，导致不能够直接进入生化污水处理系统。