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高效率、低能耗、超低温......这种余热制冷技术你了解吗?

发布时间:2022-11-04 14:46:44 浏览次数:66次

摘要:在工业领域,很多流程会用到制冷工艺。常见的制冷方法包括电动压缩式制冷、余热驱动吸收式制冷等,均有各自的优缺点。压缩式余热制冷技术结合了二者的优点,实现了高效率、低能耗、超低温的特点,降碳效果明显。

很多类型的工业生产有用冷需求,同时还有高温热量的需求(如蒸汽、燃气、高温热水等)。伴随高温热量的消耗,生产过程还会排出一定温度的余热。在这种条件下,冷量供应常常采用两种方式,一是电力驱动的压缩式制冷,二是余热驱动的吸收式制冷。这两种技术有各自的优缺点和适用范围。

电动压缩式制冷机:这种制冷机以电力驱动,是最常见的制冷方式。电力的能源品位非常高,因此制冷能力很强,可以制取很低温度的冷量,适用范围大,在绝大部分制冷场景都可以应用。

这种制冷方式的缺点是使用电力,一方面耗电量大,电力增容费很高,初投资增加;另一方面,电价较高,运行成本增加,特别是制冷温度越低、与冷却水温差越大,制取单位冷量的耗电量越大。因此,在实际项目中,电动压缩式制冷机仅制取满足工艺需求的温度即可,尽量降低运行费用。生产工艺中有较高温度的余热排放场景中,这种制冷方式就不适合了,采用余热驱动吸收式制冷机更加节能、低碳。

余热驱动吸收式制冷机:很多工业生产流程会产生70℃以上的余热。这部分余热对工艺生产是没有用的,但是对于制冷工艺,是很好的驱动能源。采用余热制冷,需要使用吸收式制冷机,利用内部的溴化锂溶液/水工质对,产生制冷效果。

余热驱动吸收式制冷机的优点突出,运行成本极低,主驱动能源是零成本的余热,仅有动力泵等辅助设备耗电,经济性极好。

余热驱动吸收式制冷机的缺点也很明显:余热温度较低,制冷能力受限,冷水水温不能太低。一般来说,80℃以上的余热,可以产生7℃左右的冷水;65-80℃之间的余热,可以产生10℃以上的冷水;65℃以下的余热,无法作为制冷机的驱动能源。在某些场合,需要的冷水温度低于余热制冷机可制取的温度,就没办法使用,只能采用运行费用较高的电动压缩式制冷机。

综上所述,这两种常用的制冷机都有各自的优缺点,适用范围各不相同:

电动压缩式制冷机制冷能力强,出水温度低,适用范围广,但是能耗大、运行费用高;余热型吸收式制冷机的运行费用低,但是制冷能力受限制,无法制取超范围的低温冷量,限制了其使用范围。在有工艺余热,但余热制冷温度无法满足要求的情况下,直接使用电动压缩式制冷机,能耗大,余热资源也没有得到有效利用。在这种环境中,使用压缩式余热制冷技术是一个很好的选择。

压缩式余热制冷技术:该技术是压缩式制冷机与吸收式制冷机的组合设备,结合了二者的优点,并进行了优化。吸收式制冷机可以利用免费的余热驱动,但制冷温度不够;压缩式制冷机的优点是可以产生温度足够低的冷水,但是冷水温度越低、与冷却水之间的温差越高,消耗电力越高。

结合两种制冷机的特点,把吸收式制冷机作为基础制冷循环,充分利用免费的余热资源,产生一定温度的冷量作为压缩式制冷机的冷却源;再利用压缩式制冷机进一步制冷,产生适合工艺生产的冷量。吸收式制冷机产生的冷量作为压缩式制冷机的冷却源,大幅度减小了压缩式制冷机的制冷温度和冷却温度之间的温差,驱动电力大幅度降低,达到很高的COP。同时,采用降膜式蒸发冷凝器作为两个制冷循环的连接部件,形成一体化的压缩式余热制冷机,取消了内部循环泵、输送管道的流程,降低了造价、减少了泵耗、优化了工况,经济性进一步提升。综合来说,压缩式余热制冷机充分利用了余热资源,大幅度降低电力消耗,节能效果明显。单台设备制冷范围在500kW-30MW,COP达到10左右,比常规电动压缩式制冷机节能50%以上。

因此,在有余热的工业制冷领域,有电动压缩式制冷机、余热吸收式制冷机和压缩式余热制冷机等多种选择。在工况合适的情况下,优先选择余热吸收式制冷机,其次选用压缩式余热制冷机。只有在余热温度太低或者没有余热的场景,再选择电动压缩式制冷机。

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