動(dòng)設(shè)備石油化工設(shè)備技術(shù),2007,28(6)·52·Petro-Chemical Equipment Technology熱泵技術(shù)的應(yīng)用高炊中國(guó)石油天然氣殷份有限公司遼陽(yáng)石化分公司,遼寧遼陽(yáng)5154922)摘要:論迷了熱泵技術(shù)原理和應(yīng)用條件及在化工行業(yè)中應(yīng)用實(shí)例。為提高熱能源的利用率、減少環(huán)境污燊、降低產(chǎn)品的能耗量,提供了一種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)關(guān)鍵詞:熱泵;冷凝器;蒸發(fā)器;吸收器中分類(lèi)號(hào):TE974文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼;B文章編號(hào):1006-8805(2007)06005202我國(guó)加入世貿(mào)組織以來(lái),世界經(jīng)濟(jì)一體化的步伐上)來(lái)驅(qū)動(dòng),將其一部分熱量提升到高溫位的熱源日益加快,我國(guó)化工企業(yè)面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。在深挖上去。如果工業(yè)余熱的溫度在70℃以上,單級(jí)第企業(yè)內(nèi)部潛力的同時(shí),更要向技術(shù)進(jìn)步要效益。二類(lèi)熱泵可將近一半的余熱提升到90~130℃的熱泵作為一種成熟的技術(shù),在化工、石油化工、冶溫位上,產(chǎn)生溫度為90~130C的熱水或飽和蒸金、動(dòng)力工程等行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用汽,這些熱水或蒸汽可用于供暖和工藝使用除去1泵的類(lèi)型及應(yīng)用范囤小量的用電以外(為工質(zhì)循環(huán)所用)不需任何輔助化工行業(yè)有大量低品位工業(yè)余熱,這些低品能源,節(jié)能效果非常明顯。位余熱由于溫度較低(如40~90℃的熱水和70~90℃的蒸汽)而不能為工藝過(guò)程所直接利用。目高溫位熱源前,在我國(guó)這種低溫位熱能的利用率很低,大部分低溫余熱被排放到環(huán)境中去,這樣一方面造成了屮溫位熱源熱泵大量的能源浪費(fèi),同時(shí)也會(huì)給環(huán)境造成一定程度的熱污染。為了提高能源的利用率減小環(huán)境污低溫位熱源染降低產(chǎn)品的能耗量,在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家,如美國(guó)、日本、德國(guó)及西歐等國(guó)已經(jīng)在供暖、空調(diào)及工圖1第一類(lèi)熱泵工作原理示意業(yè)等領(lǐng)域廣泛地采用了先進(jìn)的熱泵節(jié)能技術(shù)。高溫位熱源吸收式熱泵是利用工質(zhì)的物態(tài)變化以及吸收與解吸過(guò)程的熱效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生制熱與制冷的效果。屮溫位熱源熱泵熱泵有兩種類(lèi)型第一類(lèi)熱泵(如圖1所示)利用Q4低溫位工業(yè)廢熱作低溫?zé)嵩?廢熱溫度在10℃以低溫位熱源上),通過(guò)高溫?zé)嵩?如燃料的燃燒熱)將低溫位的熱量提升到中溫位熱源上(60~90℃以上),由于圖2第二類(lèi)熱泵工作原理示意中溫位熱源得到的熱量為低溫位熱源與高溫位熱2泵的工作原理源熱量之和。因此,與高溫位熱源直接供熱相比第一類(lèi)熱泵的工作原理類(lèi)似于吸收式制冷可節(jié)能40%以上。這類(lèi)熱泵主要優(yōu)點(diǎn)是一機(jī)多用。夏季可以提供空調(diào)冷水(7℃)和生活用熱水收稿日期:2007-07-16。(50℃),冬季可提供供暖熱水(60~90℃)。冬季作者簡(jiǎn)介:高斌(1971-),女,遼寧遼陽(yáng)人。1995年畢業(yè)于撫這類(lèi)熱泵的制熱系數(shù)COP為1.7,夏季用于制冷順石油學(xué)院化工設(shè)備與機(jī)械專(zhuān)業(yè)獲學(xué)士學(xué)位,現(xiàn)在大連理時(shí)的制冷系數(shù)COP。為0.7。第二類(lèi)熱泵(如圖2工大學(xué)攻讀MBA研究生學(xué)位。工作單位:中國(guó)天然氣股份有限公司遼陽(yáng)石化分公司遼陽(yáng)石化分公司機(jī)動(dòng)設(shè)備處固定所示)主要是制熱。利用中溫位的余熱(70℃以資產(chǎn)高級(jí)主管崗位工程師、經(jīng)濟(jì)師。NMHG第28卷第6期高斌.熱泵技術(shù)的應(yīng)用53·機(jī)。第二類(lèi)熱泵的工作原理如圖3所示,由發(fā)生熱泵。該熱泵用于回收SBS橡膠凝聚工段氣提器G、冷凝器C、蒸發(fā)器E、吸收器A、溶液循環(huán)釜90℃的氣提汽的熱量(原熱量是利用循環(huán)冷卻泵、工質(zhì)泵所組成。熱泵內(nèi)的工質(zhì)首先在發(fā)生器水進(jìn)行冷卻排放到環(huán)境中)經(jīng)熱泵提升后是近G中吸收低品位工業(yè)廢熱汽化并與吸收劑分離后半的熱量被提升到110℃,產(chǎn)生供工藝使用的進(jìn)人冷凝器C,在冷凝器C中,工質(zhì)用循環(huán)水進(jìn)行10℃熱水。每小時(shí)可節(jié)省3.5~4t的蒸汽,每年冷凝,冷凝熱排放到環(huán)境中。冷凝的工質(zhì)通過(guò)泵可節(jié)省能源費(fèi)300萬(wàn)元。設(shè)備總投資為500萬(wàn)送入到蒸發(fā)器E中吸收低品位工業(yè)廢熱后進(jìn)行元,投資回收期1.5~2年。第一套經(jīng)近三年的使汽化,汽化后的蒸汽與來(lái)自發(fā)生器G中的濃溶液用,用戶(hù)對(duì)使用效果很滿意。2002年11月8日,起進(jìn)入吸收器中進(jìn)行吸收,并放出大量的高品第二套6000kW熱泵裝置在北京燕化橡膠廠一次質(zhì)的吸收熱。利用這部分高溫位吸收熱可使水沸開(kāi)車(chē)成功。該熱泵用于回收順丁橡膠凝聚工段氣騰產(chǎn)生工藝用的水蒸汽。工質(zhì)在吸收器中被吸收提釜90℃的氣提汽的熱量,每小時(shí)節(jié)省蒸汽5t,液吸收后變成稀溶液后進(jìn)入發(fā)生器中,完成了每年節(jié)省燃料費(fèi)400萬(wàn)元。設(shè)備總投資750萬(wàn)個(gè)循環(huán)過(guò)程。因此,第二類(lèi)吸收式熱泵通過(guò)工質(zhì)元,2年即可收回全部投資。的循環(huán)過(guò)程,即利用工質(zhì)在廢熱熱源溫及較低壓熱泵技術(shù)目前在遼陽(yáng)石化分公司烯烴廠也得力下汽化吸熱、羚凝放熱過(guò)程較高壓力下工質(zhì)的到了應(yīng)用設(shè)備總投資100萬(wàn)元節(jié)能前景看好汽化吸熱與吸收放熱過(guò)程,能夠?qū)⒁徊糠值蜏匚粚?duì)于尼龍廠而言,應(yīng)用熱泵技術(shù)的環(huán)境很多,如廢熱提升到較高的溫位。就目前的技術(shù)水平而D301塔(參數(shù)見(jiàn)表1)頂部熱源回收再利用,經(jīng)言,可提升的溫度為30~40℃CPE公司初步測(cè)算,每小時(shí)節(jié)省蒸汽2t,每年僅蒸汽一項(xiàng)可節(jié)約費(fèi)用160萬(wàn)元。吸收器A工業(yè)余熱輸入⊥蒸發(fā)器E表1D301塔物料組成D301D301高溫位熱輸出名稱(chēng)塔頂出料|塔頂釜出料|回流環(huán)己烷/(kg·h-1)|57181.28073.420014換熱器環(huán)已醇/(kgh-1)2641.1環(huán)已酮/(kg·h-1)41.23991.114.2冷凝器C水/(kg·h-1)23.223.2發(fā)生器CHPOCaP/(kg·h1)30.6溶液循環(huán)泵工質(zhì)泵循環(huán)冷卻水元酸/(kg·h1)39.2圖3第二類(lèi)吸收式熱泵工作原理流程二元酸/(kg·h-1)187.5中性物/kg·h-1)335.73熱泵應(yīng)用條件和實(shí)例第一類(lèi)熱泵主要用于冬季供暖,夏季空調(diào)鉻/(kg·h1)機(jī)兩用。只要廢熱的溫度在20℃以上(如工業(yè)廢辛基磷酸/(kg·h-1)17.1水,循環(huán)水等),均可加以利用。與鍋爐供暖相比,總計(jì)57245.615316.920051.4可節(jié)能40%密度/(kg·m-3)3.525779.857724.86第二類(lèi)熱泵要求廢熱的溫度在70℃以上,利粘度/CP0.3830.510.524用單級(jí)熱泵可將近一半的廢熱回收利用,在原溫溫度/℃86.7104.65王位的基礎(chǔ)上,其溫度可提升30℃以上供工藝使壓力/kPa46.5用1999年大連理工大學(xué)化學(xué)工程研究所與燕對(duì)于尼龍廠醇酮裝置而言,應(yīng)用熱泵技術(shù)的山石化公司橡膠研究院、合成橡膠廠合作,為北京環(huán)境很多,如D201、D301塔頂部熱源回收再利用燕化橡膠廠研制開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)5000kW吸收等。NMHG