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工业循环水余热回收综合制冷/热技术

2014年03月25 00:00:00 来源:中国空调制冷网
客服电话:0371-60957609

一、前言

工业循环水的作用是带走生产过程中产生的大量热量,钢铁企业的自备电厂、炼铁、炼钢、连铸、热轧、制氧等各单元均需要应用大量的工业循环水,其回水温度35℃~55℃,热品位较低,但所蕴含的热能总量十分巨大。

目前,工业循环水的余热能基本没有回收利用,大部分通过冷却塔或蒸发空冷器直接排放到大气中,这不仅白白浪费了大量的能量,而且还会对环境造成极大的热污染。

ZETA根据工业循环水系统节能技术优化运行技术、集中供热系统智能节能集成技术、大型热泵应用技术等领域的多年实践经验积累,进行专门化集成创新,开发了一套工业循环水余热回收综合制热技术(Heat Recovery Heating Technology,简称HRHT),包括:溴化锂吸收式热泵制热技术、工业循环高效水源热泵技术、制热机组能效分析与运行优化技术。

HRHT技术的推广应用,不仅可以实现工业余热的综合利用,减少热污染的排放,而且还可以降低循环水泵的电耗、减少冷却塔的用量,实现系统化的节能减排。

二、节能原理

利用成熟的大型热泵技术,对工业循环水余热进行综合利用,制热后直接应用于生产和生活用热。

工业循环水余热回收综合制热中的热泵技术主要包括溴化锂吸收式热泵、循环水高效水源热泵。其中吸收式热泵的单机COP最高可达2.0,而高效水源热泵的单机COP则可达7.0。即使水源热泵的System COP取4.5,其单位制热值的能源费用还是具有明显优势,且无任何污染。

显然,与传统的电厂高温水制热、或者锅炉制热等方式相比较,用热泵制热技术更加节能环保,节能效率非常高。

(一)溴化锂吸收式热泵制热技术

1、实现原理

溴化锂吸收式热泵机组主要面向大型热电厂,通过将汽轮机的多段抽汽作为吸收式热泵的驱动力(如果用背压式汽轮机综合能效更优),回收汽轮机排汽冷凝热。同时,吸收式热泵还直接回收电厂汽轮机的循环水余热,避免了电厂循环水余热能量的损失,减少了电厂冷却塔的循环水蒸发损失,降低了冷却塔的热污染和冷却水泵电耗。

2、典型应用原理

某钢厂自备热电厂,有两台2*N150MW抽气式供热机组,抽汽主要满足厂区生产和生活用热,采暖最大用汽负荷为150t/h(97.5MW)。原工艺采用直接抽取蒸汽,通过汽水换热器后进行供热,汽轮机的冷却水将热量通过冷却塔排向大气。新方案采用吸收式热泵机组对循环水的热量进行提取制热。来自凝汽器30℃循环冷却水通过上塔前的支管送至吸收式热泵的取热端, 热泵吸收余热后, 循环水温度降至25℃送至冷却水池;同时在热泵的加热端, 来自采暖用户二次热网55℃的供热回水进入热泵, 经过热泵加热的热水温度升至75℃后送至换热站, 在换热站内通过二次泵加压送至采暖用户。

典型参数如下:

热泵总供热量: 97.5MW;

热水进出口温度: 55℃/75℃;

热水总流量: 4200m³/h;

循环水额定进出热泵温度: 25℃/20℃;

循环水进热泵流量: 6800m³/h;

额定回收循环水余热: 39.5MW;

热源蒸汽压力: 0.8MPa;

额定蒸汽用量: 85.5t/h;

蒸汽凝水出热泵温度: ≤80℃;

热泵功率: 105kW

在一个采暖期内,该典型应用利用吸收式热泵回收电厂循环冷却水余热39.5MW,折合蒸汽58.2 t /h,年节约蒸汽17.81万吨;由于减少了冷却水上塔,降低蒸发量,一个采暖期可节水20.8万吨;由于吸收式热泵利用蒸汽作为驱动热源, 蒸汽凝水可以回收作为锅炉补水, 一个采暖期可回收蒸汽凝水26.2 万吨。扣除运行费用,本典型应用项目年节能量达1.49万tce,年节能收益超过2000万元。

3、扩展应用

如果增热后的温度低于供热所需的温度,则可以增加一个汽水换热器,对其进行进一步的增温。

其中溴化锂热泵的高温热源还可以包括废蒸汽、高温热水、高温烟气;低温热源包括可以利用的各工业循环水余热。

(二)循环水高效水源热泵制热技术

钢铁企业循环水系统散落于各个分厂,且分布面广,使用量大。工业循环水余热对于"水源热泵"而言,则是一种高品质的"水源"。如果在每个循环水的热水池旁安装"高效水源热泵",利用热泵技术将循环水中的余热直接制取55℃~75℃的高温水,直接转移能量到供热系统,这是一种典型的分布式能源站,直接进行绿色供热。

工业循环高效水源热泵技术不仅可以大量回收循环水的低品位余热,而且还有利于水泵循环水的系统节能,减少冷却塔的蒸发损失,降低冷却塔的热污染,属于典型的节能环保集成技术。

(三)制热机组能效分析与运行优化控制技术

ZETA一直致力于供热系统的能效分析与运行优化控制(简称EAOC技术)。通过应用ZETA智慧阀门检测制热机组管道节点的流动参数,包括流量、压力、压差、温度、温差、热量等。ZETA拥有自主知识产权的EAOC软件技术以System COP最优为主目标,通过计算机进行各个制热单机的能效分析,发现当某制热机组运行于低能效区域时,通过控制技术强制改变该机组的节点流动参数,可使机组运行点向高效区偏移,达到高效节能运行。

三、工程应用

工业循环水余热回收综合制热技术(HRHT)属于典型的综合节能集成技术,包括溴化锂吸收式热泵制热技术、工业循环高效水源热泵技术、制热机组能效分析与运行优化技术三大子技术。实际应用时需要根据工业循环水的余热资源优势,结合ZETA自主研发的面向供热系统EAOC技术,进行系统能效的持续运行优化。

HRHT技术的推广应用,不仅可以实现工业循环水余热的综合利用、降低循环水泵


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