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探究回收循环水余热的热泵供热系统热力性能

北极星环保网来源:山东工业技术 张铜强2017/10/25 15:04:09我要投稿
所属行业: 节能  关键词:余热资源 余热回收 余热利用

2.2低真空供热技术

低真空供热技术是指通过降低凝汽器中的真空度,提高汽轮机乏汽压力,从而使乏汽温度升高的同时使循环水的温度也有相应的升高,之后将达到高温的循环水传送到用户的供热当中。

2.2.1凝汽器单侧运行方式

在凝汽器进行单侧运行时,凝汽器中单侧的水将经过热网,按照原有的路线流经循环冷却水上塔。这种凝汽器的运行方式叫做双背压凝汽器,其与单背压的功能效果相比较来看,这种方式更加节能环保,尤其是在双背压凝汽器中能够加大冷却面积,使凝汽器的传热性得到有效的提高,而与之相对的单背压则二会在运行过程中产生较大的凝汽器功率,从而使传热温差加大对传热产生不利影响。endprint

2.2.2凝汽器双侧运行方式

在凝汽器进行双侧运行时,凝汽器中双侧的循环水都将会经过热网,但是只有其中的一部分水进入到冷却水上塔之中。这种运行方式被称为单背压凝汽器,这种运行方式能够使两侧的背压一致,同时使两侧都能够达到最佳工作状态。

3回收循环水余热的热泵供热方法与节能机理

3.1回收循环水余热的热泵供热方法

假设热网中供水的温度是130℃,返回时水温是55℃。如果利用以往传统的汽轮机抽汽直接进入加热网中,将会将目前热网中的55℃的水温直接加热到130℃。由于温差较大,将会对热网产生一定程度的损害。具体步骤如图1所示。

循环水余热l回收

同样,假设热网中供水的温度是130℃,返回时水温是55℃。在新型的热泵供热方式中,首先是通过部分汽轮机抽汽操纵溴化锂吸收式热泵,实现将返回时的55℃的水温升高到80℃,与此同时,进行部分循环水余热的回收,最后利用汽轮机抽汽的方式在峰载加热器进行加热,实现将热网中80℃的水温升高到130℃的效果。具体步骤如图2所示。

循环水余热l回收

3.2回收循环水余热的热泵供热节能机理

3.2.1压缩式热泵的余热节能机理

压缩式热泵主要依靠电源作为驱动能源,由压缩机、蒸发器、冷凝器以及节流阀几个主要部件构成。热泵工质是通过在蒸发器中吸收一定程度的循环冷却水的余热后,利用压缩机对其进行升温升压处理,之后在冷凝器中将其热量全部释放给供暖热水,最后通过节流阀进行冷却降压后重新返回到蒸发器当中重复第一步的操作,来完成下一轮的循环。此项过程中如果忽视其他外界因素对其产生的热量损失,则可以根据热力学第一定律,计算热平衡方程为:

在此项公式中为冷凝器热负荷,为蒸发器热负荷,W为热泵压缩器所消耗的功率。此外,热泵系统是否能够起到良好的节能效果则需要通过热泵的性能系数COP来显示,这里将运用公式来计算热性能系数:

3.2.2溴化锂吸收式的余热节能机理

溴化锂吸收式依靠的是汽轮机抽汽作为驱动热源,由吸收器、冷凝器、蒸发器和相应的泵和阀门等几个主要部件构成。主要步骤是首先由汽轮机抽汽作为驱动源进入到发生器当中,将溴化锂稀溶液进行加热直至其成为浓溶液,之后将其产生的高压蒸汽灌入到冷凝器当中变成冷凝水,与此同时释放出冷凝热,进行节流降温处理之后进入到蒸发器当中,而冷凝水在蒸发器中产生的大量水蒸气则进入吸收器里。最初发生器中的溴化锂浓溶液则会经过一系列的预热后进入到吸收器当中,对通过蒸发器的水蒸气进行吸收,形成溴化锂稀溶液,再进行第一步的步骤,以此类推进行反复的循环。

4回收循环水余热的热泵性能的关键部件数学模型

4.1蒸发器

蒸发器能够使循环水中的余热中湿饱和蒸汽,进行加热处理后成为干饱和蒸汽。并且进行能量平衡公式的计算:

公式中的是循环水,是工质,即水或者是水蒸气的质量。是循环水进入到蒸发器时的水温,是循环水从蒸发器中流走的水温,是蒸发器出口的饱和蒸汽焓,是蒸发器入口的饱和蒸汽焓。蒸发器中的差值计算是利用蒸发器出口循环水的温度减去蒸发器在饱和下的温度所得到的差值。

4.2吸收器

在吸收器当中,将利用其中的溴化锂浓溶液在对水蒸气进行吸收时,释放出的热量进行收集,之后利用其进行热网水的加热处理。吸收器端差的计算方式为在吸收器出口中的溴化锂稀溶液温度减去热网中的水在出口出的温度,所得的的差值就是吸收器端的差[4]。

4.3发生器

发生器的利用是通过利用汽轮机部分抽汽对工质的溶液进行加热。

4.4溶液交换器

溶液交换器的功能是在系统中,将从吸收器中流出的稀溶液与从吸收器中流出的浓溶液在溶液交换器中进行热量交换。

4.5冷凝器

冷凝器的作用是在系统中,发生器中产生的过热的水蒸气在冷凝器中進行凝结,之后释放出的热量可以在对热网中的水进行加热工作中进行利用。其中,冷凝器端差的计算公式为将处于冷凝状态下的饱和温度与热网出口中的水的温度相减,所得到差值就是冷凝器端差。

4.6回收循环水余热对机组背压的作用

在热泵供热系统当中,由于在冷凝器出口处循环水需要进行升压后进入到热泵当中,因此进入冷却塔中的循环水量必然会降低。同时,在其他环境一致并且进风量也完全相同的情况下,冷却塔出口处的循环水温度将会明显的降低。但是从另一个角度来看,由于蒸发器中的循环水由于升到升压处理之后产生的降温现象不是十分明显,因此在蒸发器的循环水出口处的温度将会比冷却塔的循环水出口处的温度高很多,当二者在循环过程中发生融合时,将会产生冷凝器进出口的循环水温度整体升高的现象,从而对背压产生作用,使其受到不利影响。

因此,为了改变这种状态,降低在系统循环的过程中对背压产生的损害,将需要对凝冷器给予冷却塔进行变工况性能的计算,使其二者的温差处于一种和谐的状态,在进行融合的过程中,水温能够处于平缓状态,不会产生过大的温差对背压产生不利影响。

5结束语

随着我国经济建设的发展,对能源的需求不断增加,对有关余热利用等方面的研究工作逐渐加强。其中,在对回收循环水余热的热泵供热节能机理进行应用时,要提高对公式的计算效率,从而得出准确的计算结果,以免出现失误影响余热的利用效率。此外,对回收循环水余热的热泵供热节能性的研究应立足于我国当前的国情,符合时代的需要,只有这样,才能使我国的节能减排事业得到又好又快的发展。

延伸阅读:

热力系统优化及汽水余热回收利用等措施

锅炉烟气余热深度利用及减排技术的研究与应用

论垃圾焚烧发电项目焚烧炉、余热锅炉设备系统危险及有害因素

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