开发利用工业余热于溴化锂吸收式制冷22.doc

开发利用工业余热于溴化锂吸收式制冷王中铮 郑实 吕静 （天津大学）一能源利用问题 能源是发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础。我国是世界上最大的发展国家，我国的煤炭产量居世界前列，发电设备总容量为世界第四，但人口平均的能源占有量仅及发达国家的120。此外，能源利用率低，一次能源利用率为30仅为日本的12，比世界平均水平还要低3个百分点。目前制约我国经济发展的两个方面就是能源与交通。在这种情况下，节能已成为解决能源问题的一个公认的重要途径。节能被比作开发“第五大能源”，与煤炭、石油及天然气、水力和核能相提并论，这是毫不夸张的。 我国的能源政策是：开发与节约并重，近期要求节约放在首位。所以，我们一定要重要、强化节能。在能源消耗中，工业能耗在发达国家占40左右，而我国达到685（1990年统计），即我国23的能源消耗于工业上。这就意味着我们要把提高能源利用率的重点放在工业上，回收利用工业余热是达到这一要求的重要措施。 工业余热资源分布在各工业行业，更为集中的是在钢铁、有色金属、化工、建材、石化、轻纺与机械等七个工业部门的企业中。经过多年的努力，不论对于固态载体、液态载体或气态载体余热资源，都有了一定程度的回收利用。其利用方式大体上有预热助燃空气、流体物料及流体燃料，采暖与供用热水，物料烘干，促进化学反应，发电等。近年来，由于生产工艺过程的要求，科学技术的发展，对产品质量要求的提高及日益迫切的改善劳动条件的要求，同时，由于溴化锂吸收式制冷机组性能的改善和可靠性与寿命的显著提高，某些工业企业已开始用溴化锂吸收式制冷交为车间的空调通风或工艺过程提供冷量，收到了良好的经济效益与社会效益。溴化锂吸收式制冷机组具有一系列优点，诸如冷量调节范围宽，可在10100范围内变动，而性能指标保持平稳，耗电量小，水为制冷剂，对臭氧层无破坏作用，有利于环保，易于维修，噪音小等。特别要提及的是它可以利用品位的热能，85以上的热源就可以利用，为工业余热资源的利用创造了有利条件。随着生产的发展和人民生活水平的提高，以及提高能源利用率问题的日益突出, 溴化锂吸收式制冷将成为工业余热资源利用的一个重要方面。 二、工业余热资源可利用状况 工业余热资源的量很大，分布面很广，温度范围也很宽。由于行业的不同，余热资源的载体及其利用程度也不同。对于固态载体余热资源，主要集中在冶金及建材工业，一般回收利用比较困难。液态载体余热资源大量存在于化学工业和石化工业，多属中低温余热，利用得比较好，但还要有大量的120左右温度水平的余热有待开发利用。气态载体余热资源占余热资源总量的50以上，是最大的一类资源，广泛地分布于各行业中，利用程度因行业，余热量和温度水平而异。根据文献1，按1990年统计数字，工业余热情况列于表1。 表1、1990年工业余热资源回收统计钢铁 有色金属化工 建材石化 轻纺机械总计余热资源率 %11.27.711.2 4.2 134.0 5.3 7.8 余热资源回收率%20.7 32.132.056.764.323.43.233.5由表1可见，我国工业余热资源回收率仅335，即23的余热资源是尚未被利用。由于余热资源的载热体，温度水平、余热量等不同，并不是所有的余热资源都适合用于溴化锂吸收式制冷。应该根据溴化锂吸收式制冷机组的热源要求等，并给合余热资源等情况进行具体分折。 溴化锂吸收式制冷机其工作过程有单效、双效及两级吸收型；按热源不同有蒸汽型、热水型及直燃型。除直燃型外，蒸汽型及热水型均可直接或间接地利用工业余热资源，其情况为表2所示， 表2蒸汽型及热水型溴化锂吸收式制冷机组特性 热源 热源参数工作方式热力系数（饱和）蒸汽 （饱和）蒸汽 热水 热水 热水 03015MPA表 2508MPA表 85150150以上 7080单效 双效 单效 双效 两级65070 112 065070 1112 0304 根据表2所列溴化锂吸收式制冷机组对热源及其参数的要求，结合文献1所述的工业余热资源及其利用情况，提出尚可供溴化锂吸收式制冷机用的工业余热状况表3。 表3宜用溴化锂吸收式制冷的工业余热状况 部门 余热资源 石化轻纺机械 高温烟气或余热锅炉，后，200400中低温烟气炉渣70160低温余热 回转窑余热发电及发电后250排烟，半干法水泥回转窑加热机200350排烟，新型干窑预热的350450排烟，普通立窑的300排烟，平板玻璃行业炉窑蓄热室450550排烟。 100200低温余热，加热炉的200350的排烟 玻璃，焙炉，陶瓷的倒焰窑，隧道窑等200650的中低温烟气，印染业热定型机的120150的排气 燃煤炉窑气 三、应用于溴化锂吸收式制冷的方案 根据余热载体形式、热源温度及行业的不同，将工业余热用于溴化锂吸收式制冷有以下几种原则性方案可供选择， 1. 工业排汽（水蒸汽）或热水直按用于制冷。当余热蒸汽或余热水的量及温度和压力与吸收式制冷机的相适应时，可直接将其输送到蒸汽或热水型 制冷机组发生器，如图1当余热载热体固体或非水蒸汽或水的流体时，经热交换器将工业余热用于制冷机制冷机热源用于水与工业余热载热体经表面式或混合式换热器中，换热后送入热水型制冷机组图 2. 经喷射器后用于制冷，当余热蒸汽或热水流是一或温度，压力水平与吸收式机组不匹 配时，可利用喷射器使之达到要求的技术参数后送入制冷机组。如余热载热流体为非为水或水蒸汽，则还要先通过换热器换热图中为虚线如图所示 3. 余热锅炉一背压机组再发电制冷使炉窑等中高温烟气进入余热锅炉，产生蒸汽，再利用背压式汽轮机发电，背压杨的排气可供蒸汽性吸收制冷机或工 业及生活用热，如图4 4. 5余热锅炉一抽汽式机组发电再制冷,屿方案4不同的是汽轮机为抽汽式，可利用其中间抽汽 供制冷或供热，如图5 四、经济问题 利用工业余热于溴化锂吸收式制冷是否恰当应从以下几方面考虑。 1. 从能源利用考虑，将原被遗弃的工业余热应用于溴化锂吸收式制冷，满足生产或生活的需要这无疑是提高能源利用率的一个有利措施，在具有合适的余热资源而双需要冷量适合溴化锂吸收式制机提供的温度水平，的企业，尤其是在不同季节交替需供暖 与制冷负荷的企业，应优先考虑采用溴 化锂吸收式制冷。 2. 工业余热的合理利用是个复杂的问题，在一个企业里，常常有多种工业余热，并且其温度压力，余热量等均不同，因此应用方工也会有多种，如预冷却，助燃，供暖等等，面对多种方案，应通过对整个企业的总能系统的分折来确定如何合理地利用能源以及用何种余热实现溴化锂吸 收式制冷。 3. 不同形式的溴化锂吸收式制冷机组见图2其性能及市场价格不同，在选用时，原则上应该将高品位工业余热尽 量用于双效机组，因双效机组的热力参数要比单效机组高得多，虽然价格比单效机高。国外已研制三效，多效的溴化锂吸收式制冷机组。据量悉最高是近国内已有厂有研制三效机组。三效机组的热力系数为167172热源温度范围为200230由于热力数的显著提高，所以如果热源合适，可考虑选用三效机组，对于两级吸收溴化锂吸收式制冷机组，因其以7080热水热源，为低品位的工业余热利用开辟了一个重要的途径，但其热力系数红为单效机组的55冷却水耗量约为单效机组的2倍 而且设备的价格高，这些都是选用利用这种机组时应考虑的因素，如实际问题属于低温热水的余热利用，可考虑多种方案，案，如前述方案1方案中采用两级