吸收式熱泵在水泥余熱回收領(lǐng)域的應(yīng)用

四川川潤環(huán)保能源科技有限公司 · 2017-10-10 13:51 留言

  【摘要】熱泵是以消耗一部分低品位能源為補償,使熱能從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鬟f的裝置,由于熱泵能將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮埽岣吡四茉吹挠行Ю寐?,因此它是回收低溫余熱的重要途徑;而水泥余熱爐回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)部煙溫約為1100℃,盡管內(nèi)部做了保溫,但其外壁溫度亦達到200℃~400℃,直接對環(huán)境釋放輻射熱量,不僅造成能量的浪費,而且對環(huán)境有較大影響,如將部分輻射熱源能結(jié)合熱泵加以回收利用,可極大提升能源的利用率,本文主要介紹吸收式熱泵在水泥余熱回收領(lǐng)域的應(yīng)用方法。

  【關(guān)鍵詞】 水泥回轉(zhuǎn)窯  余熱  吸收式熱泵

  一 研究背景

  隨著環(huán)境、氣候的逐漸惡化,發(fā)展低碳經(jīng)濟、促進可持續(xù)發(fā)展成為人類社會未來的必然選擇,我國已是世界上第二大經(jīng)濟體,也是世界上最大的能源消耗國,“節(jié)能、減排、降耗”是我國社會發(fā)展的一個重要核心,從近年來國家出臺的一系列環(huán)保政策來看,我國已將環(huán)境治理擺在了前所未有的高度,而提高能源利用率,加強余熱回收利用是節(jié)約能源、降低碳排放、保護環(huán)境的根本措施,而目前我國能源綜合利用率不到40%,對資源造成了極大的浪費,提高能源利用率成為我們亟待解決的問題,吸收式熱泵余熱回收利用技術(shù)以其高效節(jié)能和具有顯著經(jīng)濟效益的特點,在余熱回收領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

  水泥余熱鍋爐循環(huán)水冷卻水余熱屬于低品位熱源,直接排放到環(huán)境中將造成巨大的能源浪費,對其排放環(huán)境也會造成負面的影響,熱泵技術(shù)的在余熱回收領(lǐng)域的成功應(yīng)用為水泥余熱回收利用工程的實施提供了可靠的技術(shù)保障。利用熱泵技術(shù)能有效的回收利用循環(huán)冷卻水中的低品位熱源,將其轉(zhuǎn)換為高品位熱能,能提高機組的效率或供熱能力;

  二 水泥余熱的存在方式

  目前新型干法水泥生產(chǎn)線余熱主要為以下兩種:

  ① 煙氣余熱,此部分余熱目前大多數(shù)水泥廠已利用純低溫水泥余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電;

  ② 回轉(zhuǎn)窯筒體的高溫輻射熱,一般水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)最高溫度約1100℃,盡管內(nèi)壁澆注保溫材料,但其外壁溫度也高達200℃~400℃,而回轉(zhuǎn)窯筒體直接面向大氣,直接向大氣傳遞熱量,不僅造成能源的浪費,同時也對環(huán)境不利;

  根據(jù)資料顯示,不同產(chǎn)量等級水泥回轉(zhuǎn)窯可回收的余熱情況如下:

  1)2500t/d水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸為直徑4m,長度約60m,可被利用的熱能大約為900KW;

  2) 3000t/d水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸為直徑4.3m,長度約64m, 可被利用的熱能大約為1000KW;

  3)5000t/d水泥生產(chǎn)線回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸為直徑4.6m,長度約74m, 可被利用的熱能大約為1200KW;

  三 吸收式熱泵工作原理

  吸收式熱泵(升溫型,又稱作熱變換器),是利用中溫?zé)嵩打?qū)動,產(chǎn)生高溫有用能。主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器、溶液換熱器、溶液泵等組成,如下圖1所示;

圖1  吸收式熱泵工作原理

  乏汽、低溫?zé)崴葟U熱熱源進入③蒸發(fā)器管程,蒸發(fā)器殼程為負壓,殼程的冷劑(冷凝液態(tài)水)在傳熱管外表面蒸發(fā),吸收乏汽、低溫?zé)崴葻嵩吹钠瘽摕嵊酂嵴舭l(fā),形成低壓蒸汽,進入④吸收器,吸收器中濃溶液在傳熱管外表面滴淋,吸收來自蒸發(fā)器的冷劑蒸汽氣化潛熱,并將該潛熱釋放給吸收器管內(nèi)的目的工質(zhì),目的工質(zhì)實現(xiàn)一次升溫,與此同時,在吸收器內(nèi)的濃溶液變成稀溶液,經(jīng)過⑤溶液熱交換器與①發(fā)生器來的高溫稀溶液熱交換升溫后進入①發(fā)生器,發(fā)生器中驅(qū)動熱源(乏汽、低溫?zé)崴龋┘訜徜寤嚾芤海羝舭l(fā),溴化鋰溶液變?yōu)闈馊芤海瑵馊芤阂寓呷芤罕盟腿擘芪掌鳎⒃冖萑芤簾峤粨Q器與來自④吸收器的稀溶液進行熱交換,將熱量傳遞給稀溶液;①發(fā)生器中蒸發(fā)的冷劑(水蒸汽)進入②冷凝器,并加熱管內(nèi)的目的工質(zhì),實現(xiàn)的目的工質(zhì)的二次升溫,冷劑(水蒸汽)冷凝成冷凝液態(tài)水通過⑥節(jié)流閥進入③蒸發(fā)器,蒸發(fā)器內(nèi)的冷凝水再次吸收乏汽、低溫?zé)崴葟U熱熱源蒸發(fā),而后進入吸收器內(nèi)……,如此反復(fù),實現(xiàn)熱泵循環(huán)。

  四 水泥余熱與熱泵結(jié)合的應(yīng)用

  目前水泥低溫余熱發(fā)電機組大多采用純凝機組,排汽溫度約為30℃~45℃之間,此部分汽化潛熱的利用空間巨大,可作為熱泵中蒸發(fā)器的熱源,提取乏汽的汽化潛熱加以利用后再排放,提高了熱能的利用率,同時也降低了熱能排放對環(huán)境帶來的影響;

  水泥回轉(zhuǎn)窯筒體外壁高達200℃~400℃的熱能,可用作熱泵系統(tǒng)中發(fā)生器的驅(qū)動熱源,同時,由于其溫度高達400℃,可作為熱泵系統(tǒng)發(fā)生器后部蒸汽的過熱熱源。

  如僅作驅(qū)動熱源,可于回轉(zhuǎn)窯筒體外壁制作水冷式輻射罩,將水加熱后作為驅(qū)動熱源加熱發(fā)生器內(nèi)的稀溶液,促進稀溶液的蒸發(fā)。

  如同時用作熱泵系統(tǒng)發(fā)生器后部蒸汽的過熱熱源,則新的熱泵系統(tǒng)可變換為圖2;水泥回轉(zhuǎn)窯筒體外壁布置半圓形輻射式熱水器及過熱器,熱水器用于加熱熱水,用作發(fā)生器的驅(qū)動熱源,過熱器用作發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽后續(xù)的過熱,由于筒體外壁最高溫度200℃~400℃,理論上熱泵系統(tǒng)發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽可被提升至約200℃,目的工質(zhì)溫度也可提升至此溫度區(qū)間,從而達到提高低溫?zé)嵩雌肺坏哪康摹?

圖2  吸收式熱泵回收水泥余熱工作原理圖

  五 結(jié)束語

  通過吸收式熱泵系統(tǒng)對水泥回轉(zhuǎn)窯余熱的回收,理論上目的工質(zhì)溫度可達到約200℃,提高熱能的品位,提高了能源利用率;此部分熱能利用前景廣闊,可用于集中供熱、供暖,也可用作低溫余熱發(fā)電低壓缸補汽,提升發(fā)電效率,獲取經(jīng)濟效益;另外,對此部分熱能的回收利用,避免了將其直接排放到環(huán)境中造成的能源浪費,同時也緩解了廢熱排放對環(huán)境造成的影響。

  參考文獻:

  [1] 吸收式熱泵技術(shù)及應(yīng)用/鐘曉暉著;冶金工業(yè)出版社,ISBN:9787502467593

  [2] 撒衛(wèi)華. 溴化鋰第一類吸收式熱泵的研究及應(yīng)用[J]. 潔凈與空調(diào)技術(shù), 2010 (2): 21-24.

  [3] 馬萬龍.水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用技術(shù)研究. 《大連理工大學(xué)》-2012.

  [4] 何維帥. 水泥回轉(zhuǎn)窯筒體表面余熱回收利用分析.《工程技術(shù):文摘版》-2016(3):00073-00073.

  [5] 朱道燦,周歡,桑波,李保國.水泥廠的余熱回收利用.《應(yīng)用能源技術(shù)》,1996(2):30-34.

  [6] 陳海兵.水泥廠循環(huán)冷卻水余熱回收的應(yīng)用與探討.《建筑工程技術(shù)與設(shè)計》,2015(21)

編輯:俞美玲

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