吸收式热泵及其在余热利用中的应用..

阳煤集团热电厂溴化锂吸收式热泵机组应用工艺流程图
直燃型第一类溴化锂吸收式热泵机组(2)
驱动热源为燃料燃烧热；低温热源的热水出口温度须 高于5℃；供热热水的出口温度比低温热源的热水出口温度 高40～60℃，最高可达到100℃；COP=1.65～1.75，与热效
率92％的锅炉相比，节能40％～43％。
3.2第一类溴化锂吸收式热泵应用说明(2)
高温驱动热源 1.0 低温废热源 0.84 输出中温热源 1.84
中压蒸汽 高温热水 燃油/燃气 高温烟气 …….
工艺废热水
工艺冷却循环水 原油分离水 …….
冶金/制药/化工工 艺需要的伴热 区域供暖 卫生热水
第一类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表
机 型 蒸 汽 型 直 燃 型 烟 气 型 单机供热 （冷）量 (kw) 1160～ 30000 1160～ 9300 热源种类 热源条件 提供 热水 应用领域 有低温热水、蒸 汽和供热需求的 场所 有低温热水、燃 料和供热需求的 场所 有低温热水、高 温烟气和供热需 求的场所
• 溴化锂和水的沸点差很大使得其分离难度小、纯度高 • 作为制冷剂的水廉价、易得、气化潜热大、无毒、无味、 安全性能好 • 溶液比热小，有利于提高循环效率 • 饱和气压低，溶液吸水性强，能够吸收低温水蒸气，且传 质过程推动力强
3.2 第一类溴化锂吸收式热泵机组(1)
第一类溴化锂吸收式热泵机组需要用高品位热能作为 补偿能源。至于低温热源，一般来说，温度≥15℃的热水即 可。 第一类溴化锂吸收式热泵机组的供热热水温度与余热 热水出口温度及供热热水进口温度有关，余热热水出口温 度越高，热泵机组能够提供的供热热水温度越高。 • 按补偿热源分类 ，一类热泵机组有蒸汽型、直燃型、烟气 型等。
吸收式热泵及其在余热利用中的应用
报告人：
2014年4月2日
contents
1 概述
收 式
吸
2 分类及原理 3 溴化锂吸收式热泵与应用
热 泵
4 总结、发展趋势
1 概述
吸收式热泵是利用工质的吸收循环实现热泵功能的 一类装置, 它采用热能直接驱动, 而不是依靠电能、机械 能等其它能源。是一种利用低品位热源，实现将热量从 低温热源向高温热源泵送的循环系统。是回收利用低温 位热能的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作 用。
• • •
•
AHT 1个驱动热源 热水回路只经过吸收 器 提供150℃以下热水 或蒸汽 可用于工业领域，满 足某些工艺用热的需 要
3. 溴化锂吸收式热泵
以溴化锂吸收式技术为基础的各种溴化锂吸收式热 泵机组，就是以溴化锂溶液为工质的吸收式热泵。其中， 水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。
3.1 Li-Br溶液工质对优秀的物理化学性质
(1) 气密性要求高.实践表明,即使漏入微量的空气也会影响机组 的性能,这就对制造有严格的要求.
(2) 因用水作制冷剂,故一般只能制取5℃以上的冷媒水,多用于空 气调节及一些生产工艺用冷冻水.
(3) 热效率较低, 初投资较高.
4.吸收式热泵的发展趋势
• 1.第Ⅰ吸收式热泵正从单效向双效发展；第Ⅱ吸 收式热泵正在开发二级机组。 • 2. 吸收式循环工质正在目前LiBr—H2O溶液、 NH3—H2O溶液、NaOH-H2O溶液的基础上，正 在开发新的工质对。如LiBr+ZnBr2／H2O，LiCl ／H2O，LiNO3+KNO3+NaNO3／H2O， LiBr+ZnBr2／CH3OH。 • 3. 氢氧化物NaOH:KOH:CsOH(40:36: 24)，亦正 在被研究。它的COP比LiBr-H2O的高。
2.2 第二类吸收式热泵(2)
T 0’ Tg’ Tg’ 废热源 Ⅱ类热泵 环境 T 0’ T h’ 可利用热
高温热水 或蒸汽 （45%） 中温废热 （100%） 冷却水
Q0 ’
（55%）
第Ⅱ类热泵Th’>Tg’>T0’
Ⅱ 能量转化示意图
热收支图
2.3 第二类吸收式热泵(3)
Q2 2
溶 剂 泵
冷凝器
烟气 经济器循环 蒸汽 低温热源 供热用热 凝水
换热器
烟气反应塔 布袋滤尘器 洗烟塔
热电厂
引风机 溴化锂热泵
垃圾焚烧炉
凝水箱
热用户
(1)吸收式热泵具有两个重要特点：一是可以利用低品位 余热， 节约能耗；二是以热能为动力，与压缩式机组相比，可以节约 电耗。 (2)整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他运动部件，运转安 静。 (3)以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒，满足环保的要求。 (4)机组在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠 (5)负荷调节范围广，对外界条件变化的适应性强。 (6)操作简单，维护保养方便，易于实现自动化运行。 (7)对安装基础的要求低，可在露天甚至楼顶安装，尤其适用于 舰艇、医院、宾馆等场合。 (8)机组可以一机多用，可供夏季空调、冬季采暖，兼顾提供生 活热水之用，使用方便。
烟气型第一类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一
北京南站CCHP系统，2台烟气余热型冷水（热泵）机 组，供热运行时，按双效热泵工作循环流程运行，余热烟
气排放温度可降低到30℃，从而有效提高系统的能源综合
利用率。
3.3 第二类溴化锂吸收式热泵机组(1)
第二类溴化锂吸收式热泵机组运行时不需消耗高品质热 能，能耗费用极低，应用该类机组具有良好的经济效益。 二类热泵机组的驱动热源可是废热热水，也可是废热蒸 汽，与之对应的第二类溴化锂吸收式热泵机组有热水型和 蒸汽型之分。
供 热 场 所
量7.7MW的蒸汽
型一类热泵供热，
替代原来的原油 加热炉，年节省
35 ℃
废热水
45 ℃
原油5600吨，每
年节能效益上千 万元人民币。
回灌地下
联合站
蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组应用案例之二
阳煤集团热电厂采用8台单机供热量30MW的蒸汽型第 一类溴化锂吸收式热泵机组进行采暖供热，补偿热源为 0.5Mpa蒸汽，低温热源为温度40℃的凝汽器冷却水，提供 90℃的采暖热水，可回收利用96MW冷凝热，回收的余热量 可满足192万m2的建筑供热。同时还可减少电厂冷却塔水。
蒸汽型第一类溴化锂吸收式热泵机组
驱动热源为0.2～0.8Mpa的蒸汽；低温热源的 热水出口温度须高于15℃；供热热水的出口温度比 低温热源的热水出口温度高40～60℃，最高可达 100℃；COP=1.75～1.85。
蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组(1)
采用0.2～0.8MPa的蒸 汽作为驱动热源吸收 低温余热源（如工厂 冷却水、生产工艺低 温热水、原油分离水、 地下温泉水等）的热 量，提供中温采暖或 工艺用热水的供热设 备。广泛应用于钢铁、 有色金属、煤炭、电 力、石油化工……
（80%）
能量转换示意图
热收支图
2.1 第一类吸收式热泵(3)
工作原理示意图
2.2 第二类吸收式热泵(1)
升温型 是利用大量的中温热源产生少量的高温有用热 能。即利用中低温热能驱动,用大量中温热源和低温 热源的热势差，制取热量少于但温度高于中温热源 的热量，将部分中低热能转移到更高温位，从而提 高了热源的利用品位。第二类吸收式热泵性能系数 总是小于1，一般为0.4～0.5。
3.3 第二类溴化锂吸收式热泵应用说明(2)
中温废热源 1.0 获得高温热 源0.48 低温冷却水 0.52
工艺过程中需 要冷却的气体 生产过程乏汽 原油分离水 …….
工艺加热（伴热）
冷却水 地下水 地表水 …….
低压蒸汽
高温热水 采暖\卫生热水 …….
第二类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表
机 型 单机供热 量(kw) 热源种类 热源条件 供热种类 应用领域
冷却塔
36℃
汽提气出 70℃ 汽提液出 70℃
第二类热泵 30℃ 105℃ 冷却水
汽ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气进 96.5℃
橡 胶 工 95℃ 热源水 艺 用
大庆石化橡胶总厂应 用一台供热量 3.5MW的二类热泵， 废热源为橡胶生产工 艺中的化工多组分汽 体，输出热水用于工 艺加热，每年节省蒸 汽5万吨以上，冷却 水用量仅为原系统用 量的50％。节能效益 超过600万人民币/年。
增热型 是利用少量的高温热源（如蒸汽、高温热水、 可燃性气体燃烧热等）为驱动热源，产生大量的中 温有用热能。即利用高温热能驱动,把低温热源的热 能提高到中温，从而提高了热能的利用效率。第一 类吸收式热泵的性能系数大于1，一般为1.6～2.3。
2.1 第一类吸收式热泵(2)
Tg 驱动热源 Qg Th Ⅰ类热泵 废热源 T0 T0 第Ⅰ类热泵Tg>Th>T0 可用回热 驱动热源 （100%） 高温热水 （180%） 低温余热
吸收式热泵在热电行业的应用
汽 轮 发 电 机 汽轮机排气 抽 气
高压蒸汽
蒸 汽 锅 炉 锅炉补水
效果：节约能源、减少污 染、提高企业经济效益。
凝结水
凝水加热器 吸收式热 泵 驱动热源
凝汽器 低温热源水进 低温热源水出
冷 却 水 进
冷 却 水 出
供热水去 供热水回 用户采暖 冷却塔
利用热电联供系统（电厂乏汽热回收）供热
我国自主开发的第一台直燃型溴化锂吸收式热泵
典型的用户案例： 天津中海油项目 (大洋三连) 供热能力：5950kw
烟气型第一类溴化锂吸收式热泵机组(3)
驱动热源为温度≥250℃的高温烟气 ；低温热源的热 水出口温度须高于5℃；供热热水的出口温度比低温热源的热 水出口温度高40～60℃，最高可达到100℃；COP：单效热泵 1.75～1.85，双效热泵2.3～2.45。
低温热源热水 、蒸汽 低温热源热水 、燃气（油）
低温热源热水 温度≥15℃， 60～100℃ 蒸汽压力 ≥0.2MPa 低温热源热水 60～100℃ 温度≥15℃
1160～ 9300
低温热源热水 温度 低温热源热水 ≥15℃，烟气 60～100℃ 、高温烟气 温度≥250℃，烟 气中的含硫量及 含尘量较低
1 6
发生器
Q1 5
热交 换器
系统循环： 1-2-3：冷媒循环
7 Q3
蒸发器
4-5：稀溶液循环
3
吸收器
4
6-7：浓溶液循环
Q4
工作原理示意图
2.4 AHP和AHT的比较
• • • •
AHP 驱动热源两个 热水回路是吸收器和 冷凝器串联 主要提供100℃以下 的热水 用于采暖、生活、给 水预热等场合
功
能
余热温度出口高于15℃（一般在20～ 50℃），上限没有要求。获得热源温度 比废热出口温度高40～60℃，热水温度 可达到100℃以上。
蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一
锅 炉
蒸汽0.5MPa
胜利油田换热站
凝水
一类热泵
发生器 蒸发器 冷凝器
采用6台单机供热
85 ℃
采暖水
吸收器
65 ℃
参考文献
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概述
吸收式热泵是利用由两种沸点不同的物质组成的溶液的 气液平衡特性来工作的。 水—溴化锂 水为制冷剂，溴化锂为吸收剂
氨—水
氨为制冷剂，水为吸收剂
2. 分类
增热型热泵
单效热泵
制冷/制热
第一类吸收式热泵
AHP 双效热泵 制冷/制热
吸收式热泵
升温型热泵
第二类吸收式热泵
AHT
制热
2.1 第一类吸收式热泵(1)
热 水 型
580～5800
中温废热 源热水
废热源热 水温度 ≥50℃
热水或蒸 汽
有中温废热源热水和供热 需求、且供热热水温度高 于废热源热水温度的场所
蒸 汽 型
580～5800
中温废热 蒸汽
废热蒸汽 温度≥50℃
热水或蒸 汽
有中温废热蒸汽和供热需 求、且供热热水或蒸汽温 度高于废热蒸汽温度的场 所
第二类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一