吸收式热泵及其在余热利用中的应用PPT

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……
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
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。
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2.1 第一类吸收式热泵(2)
Tg 驱动热源 Qg
Ⅰ类热泵
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
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contents
吸 收 式
热 泵
1 概述 2 分类及原理 3 溴化锂吸收式热泵与应用 4 总结、发展趋势
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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。
蒸汽压力
60～100℃
有低温热水、蒸 汽和供热需求的
场所
≥0.2MPa
直 燃 型
1160～ 低温热源热水 9300 、燃气（油）
低温热源热水 温度≥15℃
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60～100℃
有低温热水、燃 料和供热需求的
场所
低温热源热水
烟 气 型
1160～ 9300
低温热源热水 、高温烟气
温度 ≥15℃，烟气 温度≥250℃，烟 气中的含硫量及
可达到100℃以上。
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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 蒸汽0.5MPa 炉
胜利油田换热站
一类热泵
采用6台单机供热
凝水
85 ℃ 供 量7.7MW的蒸汽
发生器 冷凝器
采暖水
热 场
型一类热泵供热，
蒸发器 吸收器
所 替代原来的原油
65 ℃
加热炉，年节省
35 ℃ 废热水 45 ℃
原油5600吨，每 年节能效益上千
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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。
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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。
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参考文献
【1】撒卫华. 溴化锂第一类吸收式热泵的研究及应用[J]. 洁净与空调技术, 2010 (2): 21-24.
【2】范江, 白海尚, 李彪. 热网供热调节方式对吸收式热泵性能的影响[J]. 暖通空调, 2014 (1)：140-143.
【3】姜秀华. 单双效结合运行的溴化锂第一类吸收式热泵[J]. 节能, 2009 (12): 2124.
• 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。
【7】孙作亮, 付林, 张世钢, 等. 吸收式热泵回收烟气冷凝热的实验研究[J]. 太阳能 学报, 2008, 29(1): 13-17.
【8】王力彪, 李染生, 王斌, 等. 基于吸收式热泵的循环水余热利用技术在大型抽凝 机组热电联产中的应用[J]. 汽轮机技术, 2012 (6): 470-472.
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。
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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） 低压蒸汽 高温热水 采暖\卫生热水 …….
回灌地下 联合站
万元人民币。
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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。
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阳煤集团热电厂溴化锂吸收式热泵机组应用工艺流程图
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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％。
• 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
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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。
冷却水 地下水 地表水 …….
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第二类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表
单
机
机 型
供 热 量
热 源 种 类
热 源 条 件
供 热 种 类
(k
w)
应用领 域
废
58 热0 水～ 型 58
00
中 温 废 热 源 热 水
热 源 热 水 温 度
≥5
热 水 或 蒸 汽
0
℃
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
60～100℃
有低温热水、高 温烟气和供热需
求的场所
含尘量较低
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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。
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蒸汽型第一类单效型溴化锂吸收式热泵机组(1)
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
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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。
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3.1 Li-Br溶液工质对优秀的物理化学性质
【4】方书起, 骆萍梅. 第二类吸收式热泵的研究及应用[J]. 应用能源技术, 2008 (10): 36-39.
【5】朱宏清, 蔡小荣, 毛洪财. 溴化锂吸收式热泵在余热领域的应用[J]. 第十三届全 国热泵与系统节能技术大会论文集, 2008：239-242.
【6】周振起, 马玉杰, 王静静, 等. 吸收式热泵回收电厂余热预热凝结水的可行性研 究[J]. 流体机械, 2010, 38(012): 73-76.
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。
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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
中压蒸汽 高温热水 燃油/燃气 高温烟气 …….
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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
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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。
低温废热源 0.84
工艺废热水 工艺冷却循环水 原油分离水 …….
输出中温热源 1.84
冶金/制药/化工工 艺需要的伴热 区域供暖 卫生热水
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第一类溴化锂吸收式热泵机组选型一览表
单机供热
机 （冷）量
型
(kw)
热源种类
热源条件
提供 热水
应用领域
蒸 汽 型
1160～ 30000
低温热源热水 、蒸汽
低温热源热水 温度≥15℃，
量的50％。节能效益 超过600万人民币/年。
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吸收式热泵在热电行业的应用
高压蒸汽
蒸 汽 锅 炉
锅炉补水
抽 气
凝水加热器
驱动热源
汽 轮 发 电 机
汽轮机排气
效果：节约能源、减少污 染、提高企业经济效益。
凝结水
吸收式热 泵
凝汽器
低温热源水进 低温热源水出
冷冷 却却 水水 进出
用户采暖
供热水去 供热水回
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(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.
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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。
冷却塔
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利用热电联供系统（电厂乏汽热回收）供热
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
溴化锂热泵
引风机
垃圾焚烧炉
凝水箱
热用户
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(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。
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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
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2. 分类
增热型热泵
第一类吸收式热泵
AHP
单效热泵 双效热泵
吸收式热泵
升温型热泵
第二类吸收式热泵
AHT
制冷/制热 制冷/制热
制热
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2.1 第一类吸收式热泵(1)
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第二类溴化锂吸收式热泵机组应用案例之一
冷却塔
36℃
汽提气出 70℃
汽提液出 70℃
汽提气进 96.5℃
第二类热泵
30℃ 冷却水
105℃
橡
胶
95℃
热源水
工 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
2
溶 剂 泵
Q 3 蒸 发 器
6
5
热 交 换 器
3
7 吸 收 器4
1-2-3：冷媒循环 4-5：稀溶液循环 6-7：浓溶液循环
Q 4
工作原理示意图
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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
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2.2 第二类吸收式热泵(2)
T0’
Tg’ 废热源
Tg’ Ⅱ类热泵
Th’ 可利用热
环境
Q0’ 第Ⅱ类热泵Th’>Tg’>T0’
T0’
中温废热 （100%）
高温热水 或蒸汽 （45%）
冷却水 （55%）
能量转化Ⅱ示意图
热收支图
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2.3 第二类吸收式热泵(3)
Q 2 冷 凝 器 1
发 生 器 Q 1 系统循环：
Th 可用回热
驱动热源 （100%）
废热源 T0
T0
第Ⅰ类热泵Tg>Th>T0
低温余热 （80%）
高温热水 （180%）
能量转换示意图
热收支图
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2.1 第一类吸收式热泵(3)
工作原理示意图
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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。