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溴化锂吸收式机组在余热回收领域的应用与发展

时间:2018-10-29 13:06:06; 来源:松下制冷(大连)有限公司 作者:谷禹庆 陶海臣 黄明硕 张超杰

0  引言

“十三五”规划将新能源和节能环保产业作为重要发展的战略新兴产业之一,各领域的节能环保工作都在迅速发展。另一方面,随着国家能源结构的调整,各种可再生能源的发展,电力不再紧张。在这样的发展大背景下,溴化锂吸收式机组的主要应用方向为节能环保产业,特别是向各领域的余热回收利用方向发展。今后的发展需要对各领域的余热进行深度挖掘,且需要对各领域的工艺进行研究,使余热回收设备既能进行余热回收,又能适应工艺的要求。

1  溴化锂吸收式机组介绍

吸收式制冷机的主要原理是通过利用水在低压下蒸发压力降低及溴化锂溶液的吸水性来实现的,水在约800 Pa(6 mmHg)的压力下,其蒸发温度为4 ℃,当水蒸发时吸收外界热量实现制冷。溴化锂溶液作为吸收剂,主要利用其自身的吸水性保证机组内部维持约800 Pa(6 mmHg)的压力,机组主要部件有蒸发器、吸收器、冷凝器、再生器,具体循环原理如图1所示。

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图1  吸收式制冷机原理

溴化锂吸收式机组主要特点为:以各种低品质热能为动力,且可回收利用各种各样的低品质热能,如低压蒸汽、热水、烟气、导热油、多组分介质等;安全环保,机组采用溴化锂溶液为吸收液,水为制冷剂;运转部件少,易损件少,维护保养方便,振动小,噪声低;放置场所要求低,可根据项目改造情况灵活放置;智能化控制,可实现机房无人管理;可根据低品质热能实际情况进行“量身定制”,实现最佳的解决方案。

溴化锂吸收式机组主要分为吸收式制冷机和吸收式热泵,吸收式制冷机主要利用再生器回收60 ℃以上余热,通过蒸发器制取5~30 ℃冷水满足制冷需求;吸收式热泵主要利用蒸发器回收60 ℃以下余热,通过吸收器、冷凝器制取45 ℃以上热水满足供热或工艺需求。溴化锂吸收式机组可回收各种液态载体余热及气态载体余热,如水、导热油、烟气、乏汽、多组分气体等。

2  溴化锂吸收式机组余热回收应用

2.1  吸收式制冷机在余热回收领域的应用

(1)化肥厂,利用尿素系统一吸冷却器产生的热水驱动吸收式制冷机制冷,给压缩机一段入口的半水煤气降温,如图2所示。

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图2  吸收式制冷机在化肥厂的应用

(2)焦化厂,从炭化室导出的荒煤气温度达650~700 ℃,需通过冷却防止在荒煤气中的化学产品发生裂解,有利于回收荒煤气中的化学产品,减轻回收工序管道和设备的堵塞和腐蚀,降低鼓风机的负荷与能量消耗以及安全合理地输送煤气。利用吸收式制冷机回收荒煤气冷却热量,制取冷水通入初冷器继续冷却煤气,如图3所示。

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图3  吸收式制冷机在焦化厂的应用

(3)盐化工,氯化氢合成过程中,每生产1 t氯化氢可产生700 kW反应热,这些反应热一般为95~100 ℃热水或0.15~0.3 MPa蒸汽,如果不加以利用,需用大量的冷却水冷却;另一方面,氯气和氢气从电解槽出来需要冷却干燥才能输送给客户。利用吸收式制冷机回收氯化氢合成炉热量,制取冷水通入氯气冷却器冷却氯气,如图4所示。

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图4  吸收式制冷机在盐化工的应用

(4)石化己内酰胺工艺,己内酰胺分馏装置产生的高温水需要通过空冷器进行降温循环使用,另外,己内酰胺生产过程的酰化、萃取、加氢工艺需要大量冷负荷,利用吸收式制冷机回收己内酰胺分馏装置余热,制取冷水满足冷却工艺需求,如图5所示。

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图5  吸收式制冷机在石化厂的应用

(5)合成氨,一方面合成氨生产过程产生大量余热水,不过不加以利用需用大量的冷却水冷却;另一方面,氨分离器需要冷水冷却提高氨分离效果,还有伴水煤气需要降温,提高压缩机效率,利用吸收式制冷机回收合成氨余热,制取冷水满足冷却工艺需求,如图6所示。

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图6  吸收式制冷机在合成氨工厂的应用

(6)化纤,聚酯工艺中乙二醇分离塔产生的酯化蒸汽排出,才能保证酯化反应连续进行,还需对其冷却后将凝液回收。另外,纺丝生产车间需提供冷源保证恒温恒湿条件,利用吸收式制冷机回收乙二醇分离塔余热,制取冷水满足纺丝工艺制冷需求,如图7所示。

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图7  吸收式制冷机在化纤厂的应用

(7)食品药品,制药厂用于消毒的蒸汽、发酵罐使用的低压蒸汽,这些热量如果不回收利用会造成较大浪费。另一方面,药品车间工艺需要制冷负荷满足温湿度要求,利用吸收式制冷机回收消毒蒸汽乏汽余热,制取冷水满足生产工艺需求,如图8所示。

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图8  吸收式制冷机在食品药品厂的应用

2.2  溴化锂吸收式机组在天然气分布式能源领域的应用

天然气分布式能源指以天然气为燃料,通过热电冷三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率达70%以上,并在负荷中心实现就近能源供应的系统,是天然气高效利用的重要方式。

天然气分布式能源的特点:能效高(≥70%);环保,无SO2、粉尘、固体废弃物排放,CO2排放降低40%(与煤电比较);就近使用,输送损失小;耗水量小,约为煤电的1/3;占地小,约为煤电的30%~40%;削峰填谷,夏季天然气用量少,而电力需求量大。

天然气分布式能源系统形式:

(1)区域型(工业园区、商业区):

系统形式:采用燃气-蒸汽联合循环系统。

主要设备:燃气轮机+余热锅炉+蒸汽轮机+蒸汽型吸收式制冷机。

余热形式:蒸汽。

采用吸收式制冷机回收蒸汽轮机组余热蒸汽,制冷可满足舒适性空调需求,也可为燃气轮机进气冷却,如图9所示。

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图9  吸收式制冷机在区域型分布式能源领域的应用

(2)楼宇型(医院、机场等):

系统形式:燃气内燃机或微燃机的系统。

主要设备:燃气内燃机或微燃机+烟气型吸收式冷温水机。

余热形式:烟气+缸套热水。

采用吸收式制冷机回收燃气内燃机或微燃机的烟气及缸套热水余热,制冷或采暖可满足建筑冷热需求,如图10所示。

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图10  吸收式制冷机在楼宇型分布式能源领域的应用

2.3  溴化锂吸收式热泵在余热回收领域的应用

(1)热电厂,利用吸收式热泵供热首站回收汽轮机乏汽余热,增加供热能力40%,提高热电厂热效率30%;二级站回收一次网余热,降低一次网回水温度,使一次网供热温差提高,一次网供热能力提高80%,如图11所示。

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图11  吸收式热泵在热电厂的应用

(2)地热水梯级利用,利用吸收式热泵回收地热尾水热量,实现地热水梯级利用,如图12所示。

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图12  吸收式热泵回收地热水的应用

(3)油田,利用吸收式热泵回收采出液分离污水余热,制取热量满足供暖或工艺加热需求,如图13所示。

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图13  吸收式热泵回收油田余热的应用

(4)锅炉排烟余热回收,利用吸收式热泵回收锅炉排烟余热,提高锅炉效率,减少污染物排放,如图14所示。

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图14  吸收式热泵回收锅炉排烟余热的应用

(5)合成橡胶,利用吸收式热泵回收橡胶原料反应塔塔顶汽提气余热,制取热量满足工艺热需求,如图15所示。

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图15  吸收式热泵回收合成橡胶余热的应用

3  问题与发展

(1)如何对低温余热进行深度回收利用。

(2)怎样解决溴化锂溶液高温腐蚀的问题。

(3)如何利用吸收式热泵制取更高温度的热水。

(4)怎样解决标准限制问题,目前溴化锂吸收式机组安全标准(GB 18361)规定机组工作压力小于当地大气压。

(5)溴化锂溶液替代,目前受新能源汽车的发展,溴化锂溶液价格持续升高。

(6)开发更高效率机组。

4  结语

溴化锂吸收式机组可对各领域的工艺余热进行回收利用,制冷或制热可满足工艺需求,提高能源利用率,实现节能减排。

本文通过对溴化锂吸收式机组在各种余热回收领域的应用分析,希望为今后的溴化锂吸收式机组在余热深度回收利用及节能减排等方面的工作提供参考和借鉴。

[参考文献]

[1] 高田秋一.吸收式制冷机[M].耿惠彬,戴永庆,郑玉清,译.北京:机械工业出版社,1987.

[2] 戴永庆,郑玉清.溴化锂吸收式制冷机[M].北京:国防工业出版社,1980.

[3] 刘明军,葛茂清,卢尚有,等.吸收式热泵在热电厂乏汽余热回收领域的应用[J].流体机械,2013(2):83-87.

收稿日期:2018-09-27

作者简介:谷禹庆(1973—),男,辽宁大连人,工程师,主要从事溴化锂吸收式制冷机应用的研究及系统集成工作。


关键字:溴化锂吸收式制冷机
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