熱媒水系統(tǒng)低溫?zé)崮艿南募纠醚芯?/h1>
2021-09-03 11:58陳繼珍李江偉周武君張國(guó)胤
資源節(jié)約與環(huán)保 2021年8期
陳繼珍 李江偉 周武君 張國(guó)胤
（中海石油葫蘆島精細(xì)化工有限責(zé)任公司 遼寧葫蘆島 125000）
引言
常減壓裝置是石化行業(yè)能源消耗大戶，公司凝析油常壓蒸餾裝置大部分熱量通過塔頂氣相冷卻和產(chǎn)品出裝冷卻被循環(huán)水帶走[1]，排放到大氣中，造成了很大浪費(fèi)。為解決此問題，公司對(duì)整個(gè)換熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，采用了“窄點(diǎn)”技術(shù)，并增加一套熱媒水系統(tǒng)，用熱媒水獲取初餾塔和常壓塔頂120℃低溫?zé)?，用于廠區(qū)及辦公生活區(qū)冬季取暖，提高了整套裝置的能源利用率。而到了夏季供暖結(jié)束后，這部分熱量又通過循環(huán)水排向大氣。為此，本文通過研究低溫?zé)岬膽?yīng)用，從低溫?zé)岚l(fā)電和低溫?zé)釤岜眉夹g(shù)兩方面，進(jìn)行技術(shù)分析對(duì)比研究，提出一套熱媒水系統(tǒng)低溫?zé)嵯募纠梅桨?，解決我公司熱媒水夏季利用問題。
1 公司熱媒水低溫?zé)岈F(xiàn)狀
公司有一套以JZ20-2 天然氣陸地分離廠的低硫石蠟基凝析油為原料常壓蒸餾裝置，加工規(guī)模為22 萬噸/年。為提高能源利用率，2013 年對(duì)常壓凝析油裝置進(jìn)行技術(shù)改造，新增一套熱媒水余熱利用系統(tǒng)。
圖1 熱媒水現(xiàn)場(chǎng)圖
熱媒水系統(tǒng)包括1 臺(tái)熱媒水罐，2 臺(tái)循環(huán)水泵，5 臺(tái)換熱器及DCS 控制系統(tǒng)。冬季通過熱媒水和塔頂油氣換熱回收塔頂油氣的低溫位熱量，低溫位熱量用于生產(chǎn)區(qū)和生活辦公區(qū)采暖，停用了原700 KW 采暖鍋爐。從而降低了裝置的公用工程消耗量，減少了天然氣消耗量。一個(gè)供暖季節(jié)約天然氣12 萬Nm3，按葫蘆島地區(qū)天然氣價(jià)格3 元/ Nm3計(jì)算，大約節(jié)約36 萬元。
1.1 工藝設(shè)備參數(shù)
表1 熱媒水采暖換熱器
1.2 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷
設(shè)計(jì)熱負(fù)荷取熱端E-120A/B 和E-126 熱負(fù)荷分別是779KW、174KW，合計(jì)953KW。根據(jù)熱媒水系統(tǒng)流量30m3/h，來水、回水溫度分別為101℃和73℃，進(jìn)行計(jì)算：
通過計(jì)算結(jié)果可得供熱段E-127A/B 熱負(fù)荷980KW。
2 低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)
2.1 低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)介紹
有機(jī)工質(zhì)[2]主要是有R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷等，其在較低的溫度下就能氣化產(chǎn)生較高的壓力，推動(dòng)渦輪機(jī)（透平機(jī)）做功，故其循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以在水溫在80℃左右實(shí)現(xiàn)有利用價(jià)值的發(fā)電。
有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家就是比較先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，近年來在我國(guó)應(yīng)用成功的案例比較多，而且對(duì)于余熱溫度的需求范圍比較廣泛。2009 年天津大學(xué)承擔(dān)國(guó)家“九七三”計(jì)劃研究的雙循環(huán)全流發(fā)電技術(shù)[3]，更是將可利用余熱的溫度降低到了60～90℃的范圍，與公司的熱媒水系統(tǒng)（換熱溫度為73～101℃）的溫度剛好匹配。而根據(jù)我們查詢到的資料，現(xiàn)有的斯特林熱氣機(jī)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)要求的余熱溫度幾乎都在100℃以上，而且不僅技術(shù)難度更高，應(yīng)用到工業(yè)余熱發(fā)電的成功案例較少，這就導(dǎo)致其投資成本更高。所以，綜合各方面因素，我們優(yōu)先選擇了現(xiàn)有的，比較成熟的和我們公司現(xiàn)有余熱資源更匹配的技術(shù)作為我公司余熱發(fā)電的研究目標(biāo)。
2.2 目前國(guó)內(nèi)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)情況
2009 年天津大學(xué)成功研究出雙循環(huán)全流發(fā)電技術(shù)，主要用于60～90℃的自然能、工業(yè)余熱能實(shí)施發(fā)電。適用于工業(yè)冷卻水、工業(yè)排放蒸汽等余熱資源。圖2 為10KW 低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組檢測(cè)運(yùn)行照片。
圖2 10KW低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組運(yùn)行圖
本系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)外同類系統(tǒng)相比，有以下優(yōu)勢(shì)：（1）采用雙螺桿膨脹機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽輪機(jī)，膨脹效率高，適用于各種相態(tài)的流體。（2）新型的發(fā)電工質(zhì)TD-2#：完成了55-65℃低溫?zé)嵩窗l(fā)電運(yùn)行測(cè)試，能更有效的利用工業(yè)余熱。（3）利用天津大學(xué)所設(shè)計(jì)的組合式蒸發(fā)器，可穩(wěn)定的產(chǎn)生有機(jī)工質(zhì)飽和蒸汽，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。（4）機(jī)組采用了內(nèi)潤(rùn)滑技術(shù)，是設(shè)備的自耗電量減少，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，維修方便。
2012 年8 月份天津大學(xué)與山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司合作，不斷優(yōu)化低溫余熱發(fā)電機(jī)組，使其更加適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用，目前低溫發(fā)電裝備的單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到300 KWh。
2.3 我公司余熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益估算
根據(jù)對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)余熱發(fā)電項(xiàng)目的調(diào)研情況，多數(shù)機(jī)組發(fā)電的熱效率均為10%左右，就發(fā)電效率而言，目前技術(shù)比較先進(jìn)的螺桿式膨脹機(jī)的發(fā)電效率最高能到75%左右，因此，我們可以估算出我公司熱媒水系統(tǒng)余熱的發(fā)電功率為：
發(fā)電功率P=熱媒水系統(tǒng)余熱功率×系統(tǒng)熱效率×發(fā)電功率
=953×10%×75%=71.48（KW）
按照當(dāng)前葫蘆島地區(qū)工業(yè)電價(jià)0.5 元/度，一年8000 小時(shí)計(jì)算，可節(jié)省電費(fèi)約為：P=71.48×8000×0.5=28.59（萬元）
可見，我公司熱媒水系統(tǒng)的余熱如果用來發(fā)電的話，一年可節(jié)約電費(fèi)將近29 萬元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。
3 熱泵技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
3.1 熱泵技術(shù)簡(jiǎn)介
熱泵是一種制熱裝置[4]，該裝置以少量電能或燃料能為代價(jià)，能將大量無用的低溫?zé)崮茏優(yōu)橛杏玫母邷責(zé)崮?，如同泵?“熱量”的“泵”一樣。熱泵消耗的電能和燃料能W，環(huán)境中大量的免費(fèi)熱能或者生產(chǎn)過程中的無用低溫廢熱Q2，滿足用戶要求的高溫?zé)崮躋1。滿足如下關(guān)系：Q1=Q2+W
利用工業(yè)余熱的熱泵主要包括壓縮式熱泵、吸收/吸附式熱泵、化學(xué)熱泵[5]。不同類型的熱泵所適合的溫區(qū)不同，以熱量輸出為例，壓縮式熱泵利用工質(zhì)蒸發(fā)過程回收低品位熱能，利用工質(zhì)冷凝過程輸出所需要的熱量，輸出溫度一般在55-100℃。吸收式熱泵分為第一類和第二類，第一類吸收式熱泵以80-150℃熱源驅(qū)動(dòng)，通過工質(zhì)的蒸發(fā)吸收低溫?zé)嵩礋崃?，通過釋放冷凝熱和吸收熱實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芷肺坏奶嵘土康谋对鯷6]，輸出溫度為70-95℃。第二類吸收式熱泵以70-100℃熱源驅(qū)動(dòng)，通過向低溫?zé)嵩磁艧岫鴮?shí)現(xiàn)部分熱能品位的提升，輸出溫度為100-150℃?；瘜W(xué)熱泵本質(zhì)上屬于增溫型熱泵，反應(yīng)物系在吸熱反應(yīng)器發(fā)生分解反應(yīng)吸收低品位余熱（如80℃），在放熱反應(yīng)器發(fā)生合成反應(yīng)，釋放出高品位熱能，輸出溫度可達(dá)150-200 ℃。其中第二類吸收式熱泵無需驅(qū)動(dòng)熱源可以將低溫?zé)崃刻嵘礁邷責(zé)崃康奶匦?，使得凡是具有溫度?0℃～120℃之間的低溫余熱而又需要90℃～160℃的中溫?zé)徇M(jìn)行加熱的場(chǎng)合，都可應(yīng)用這種裝置。
表2 幾類熱泵參數(shù)
我公司熱媒水系統(tǒng)溫位剛好對(duì)應(yīng)此區(qū)間，將第二類熱泵應(yīng)用到熱媒水系統(tǒng)產(chǎn)出低壓飽和蒸汽，蒸汽用以系統(tǒng)伴熱、分餾塔汽提蒸汽或罐區(qū)重油罐加熱等，從而可以減少0.8MPa 飽和蒸汽用量，減少天然氣用量。
3.2 第二類熱泵應(yīng)用的可行性
我公司熱媒水系統(tǒng)從裝置取的溫度73-101℃，熱負(fù)荷953KW 的熱量，采用第二類吸收熱泵就可以將這部分廢熱的熱量升溫至系統(tǒng)所需低壓飽和蒸汽，性能系數(shù)COP 按0.45 計(jì)算可獲得429KW 的熱量，完全滿足要求。
（1）參數(shù)確定
利用73-101℃的熱媒水為中溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)第二類熱泵，考慮夏季運(yùn)行，低溫?zé)嵩礈囟茸罡邽?0℃，考慮熱損失，要求熱泵裝置產(chǎn)生輸出溫度150℃熱源300KW。熱泵循環(huán)流程如圖3，P-T圖中有關(guān)參數(shù)如表3。
表3 P-T圖參數(shù)
圖3 第二類吸收式循環(huán)圖
（2）質(zhì)量衡算
m1=m2=m3；m4=m5=m6；m7=m8=m9=m10
（3）能量衡算
再生器Qg=m7H7+m6H6-m1H1；吸收器Qa=m4H4+m10H10-m3H3
冷凝器Qc=m7H7-m8H8；蒸發(fā)器Qe=m10H10-m9H9
（4）循環(huán)倍率
a=Xs/（Xs-Xw）=0.64/（0.64-0.61）=21.3
（5）性能系數(shù)
根據(jù)公司現(xiàn)有裝置規(guī)模，熱媒水系統(tǒng)使用第二類熱泵制取低壓飽和蒸汽，為了能滿足高溫輸出，制熱系數(shù)取0.34，制取熱功率300KW，熱損失3%，天然氣熱值9000 kcal/m3,蒸汽鍋爐熱效率0.91 進(jìn)行計(jì)算。
300KW=25.81×104kcal/h
使用第二類熱泵技術(shù)制取低壓飽和蒸汽，一年將節(jié)約天然氣24.5 萬Nm3，將節(jié)約人民幣73.4 萬元。
結(jié)語
根據(jù)對(duì)公司熱媒水系統(tǒng)的分析研究，可采用兩種低溫?zé)崂梅桨浮７桨敢挥袡C(jī)朗肯低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)，利用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的螺桿膨脹機(jī)，可有效的將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化成電能。電能利用途徑多，使用方便，便于切換，投資少等特點(diǎn)。方案二是利用第二類熱泵技術(shù)，制取150℃低壓飽和蒸汽，第二類熱泵無需額外熱源，初期投資較大，運(yùn)行成本低，后期回收快等特點(diǎn)。
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陳繼珍 李江偉 周武君 張國(guó)胤
（中海石油葫蘆島精細(xì)化工有限責(zé)任公司 遼寧葫蘆島 125000）
引言
常減壓裝置是石化行業(yè)能源消耗大戶，公司凝析油常壓蒸餾裝置大部分熱量通過塔頂氣相冷卻和產(chǎn)品出裝冷卻被循環(huán)水帶走[1]，排放到大氣中，造成了很大浪費(fèi)。為解決此問題，公司對(duì)整個(gè)換熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，采用了“窄點(diǎn)”技術(shù)，并增加一套熱媒水系統(tǒng)，用熱媒水獲取初餾塔和常壓塔頂120℃低溫?zé)?，用于廠區(qū)及辦公生活區(qū)冬季取暖，提高了整套裝置的能源利用率。而到了夏季供暖結(jié)束后，這部分熱量又通過循環(huán)水排向大氣。為此，本文通過研究低溫?zé)岬膽?yīng)用，從低溫?zé)岚l(fā)電和低溫?zé)釤岜眉夹g(shù)兩方面，進(jìn)行技術(shù)分析對(duì)比研究，提出一套熱媒水系統(tǒng)低溫?zé)嵯募纠梅桨?，解決我公司熱媒水夏季利用問題。
1 公司熱媒水低溫?zé)岈F(xiàn)狀
公司有一套以JZ20-2 天然氣陸地分離廠的低硫石蠟基凝析油為原料常壓蒸餾裝置，加工規(guī)模為22 萬噸/年。為提高能源利用率，2013 年對(duì)常壓凝析油裝置進(jìn)行技術(shù)改造，新增一套熱媒水余熱利用系統(tǒng)。
圖1 熱媒水現(xiàn)場(chǎng)圖
熱媒水系統(tǒng)包括1 臺(tái)熱媒水罐，2 臺(tái)循環(huán)水泵，5 臺(tái)換熱器及DCS 控制系統(tǒng)。冬季通過熱媒水和塔頂油氣換熱回收塔頂油氣的低溫位熱量，低溫位熱量用于生產(chǎn)區(qū)和生活辦公區(qū)采暖，停用了原700 KW 采暖鍋爐。從而降低了裝置的公用工程消耗量，減少了天然氣消耗量。一個(gè)供暖季節(jié)約天然氣12 萬Nm3，按葫蘆島地區(qū)天然氣價(jià)格3 元/ Nm3計(jì)算，大約節(jié)約36 萬元。
1.1 工藝設(shè)備參數(shù)
表1 熱媒水采暖換熱器
1.2 設(shè)計(jì)熱負(fù)荷
設(shè)計(jì)熱負(fù)荷取熱端E-120A/B 和E-126 熱負(fù)荷分別是779KW、174KW，合計(jì)953KW。根據(jù)熱媒水系統(tǒng)流量30m3/h，來水、回水溫度分別為101℃和73℃，進(jìn)行計(jì)算：
通過計(jì)算結(jié)果可得供熱段E-127A/B 熱負(fù)荷980KW。
2 低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)
2.1 低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)介紹
有機(jī)工質(zhì)[2]主要是有R123、R245fa、R152a、氯乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷等，其在較低的溫度下就能氣化產(chǎn)生較高的壓力，推動(dòng)渦輪機(jī)（透平機(jī)）做功，故其循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)可以在水溫在80℃左右實(shí)現(xiàn)有利用價(jià)值的發(fā)電。
有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)達(dá)國(guó)家就是比較先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)，近年來在我國(guó)應(yīng)用成功的案例比較多，而且對(duì)于余熱溫度的需求范圍比較廣泛。2009 年天津大學(xué)承擔(dān)國(guó)家“九七三”計(jì)劃研究的雙循環(huán)全流發(fā)電技術(shù)[3]，更是將可利用余熱的溫度降低到了60～90℃的范圍，與公司的熱媒水系統(tǒng)（換熱溫度為73～101℃）的溫度剛好匹配。而根據(jù)我們查詢到的資料，現(xiàn)有的斯特林熱氣機(jī)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和超臨界二氧化碳循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)要求的余熱溫度幾乎都在100℃以上，而且不僅技術(shù)難度更高，應(yīng)用到工業(yè)余熱發(fā)電的成功案例較少，這就導(dǎo)致其投資成本更高。所以，綜合各方面因素，我們優(yōu)先選擇了現(xiàn)有的，比較成熟的和我們公司現(xiàn)有余熱資源更匹配的技術(shù)作為我公司余熱發(fā)電的研究目標(biāo)。
2.2 目前國(guó)內(nèi)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)情況
2009 年天津大學(xué)成功研究出雙循環(huán)全流發(fā)電技術(shù)，主要用于60～90℃的自然能、工業(yè)余熱能實(shí)施發(fā)電。適用于工業(yè)冷卻水、工業(yè)排放蒸汽等余熱資源。圖2 為10KW 低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組檢測(cè)運(yùn)行照片。
圖2 10KW低溫?zé)崴l(fā)電機(jī)組運(yùn)行圖
本系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)外同類系統(tǒng)相比，有以下優(yōu)勢(shì)：（1）采用雙螺桿膨脹機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽輪機(jī)，膨脹效率高，適用于各種相態(tài)的流體。（2）新型的發(fā)電工質(zhì)TD-2#：完成了55-65℃低溫?zé)嵩窗l(fā)電運(yùn)行測(cè)試，能更有效的利用工業(yè)余熱。（3）利用天津大學(xué)所設(shè)計(jì)的組合式蒸發(fā)器，可穩(wěn)定的產(chǎn)生有機(jī)工質(zhì)飽和蒸汽，使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。（4）機(jī)組采用了內(nèi)潤(rùn)滑技術(shù)，是設(shè)備的自耗電量減少，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，維修方便。
2012 年8 月份天津大學(xué)與山西易通環(huán)能科技集團(tuán)有限公司合作，不斷優(yōu)化低溫余熱發(fā)電機(jī)組，使其更加適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用，目前低溫發(fā)電裝備的單機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到300 KWh。
2.3 我公司余熱發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益估算
根據(jù)對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)有機(jī)工質(zhì)循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)余熱發(fā)電項(xiàng)目的調(diào)研情況，多數(shù)機(jī)組發(fā)電的熱效率均為10%左右，就發(fā)電效率而言，目前技術(shù)比較先進(jìn)的螺桿式膨脹機(jī)的發(fā)電效率最高能到75%左右，因此，我們可以估算出我公司熱媒水系統(tǒng)余熱的發(fā)電功率為：
發(fā)電功率P=熱媒水系統(tǒng)余熱功率×系統(tǒng)熱效率×發(fā)電功率
=953×10%×75%=71.48（KW）
按照當(dāng)前葫蘆島地區(qū)工業(yè)電價(jià)0.5 元/度，一年8000 小時(shí)計(jì)算，可節(jié)省電費(fèi)約為：P=71.48×8000×0.5=28.59（萬元）
可見，我公司熱媒水系統(tǒng)的余熱如果用來發(fā)電的話，一年可節(jié)約電費(fèi)將近29 萬元，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。
3 熱泵技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
3.1 熱泵技術(shù)簡(jiǎn)介
熱泵是一種制熱裝置[4]，該裝置以少量電能或燃料能為代價(jià)，能將大量無用的低溫?zé)崮茏優(yōu)橛杏玫母邷責(zé)崮?，如同泵?“熱量”的“泵”一樣。熱泵消耗的電能和燃料能W，環(huán)境中大量的免費(fèi)熱能或者生產(chǎn)過程中的無用低溫廢熱Q2，滿足用戶要求的高溫?zé)崮躋1。滿足如下關(guān)系：Q1=Q2+W
利用工業(yè)余熱的熱泵主要包括壓縮式熱泵、吸收/吸附式熱泵、化學(xué)熱泵[5]。不同類型的熱泵所適合的溫區(qū)不同，以熱量輸出為例，壓縮式熱泵利用工質(zhì)蒸發(fā)過程回收低品位熱能，利用工質(zhì)冷凝過程輸出所需要的熱量，輸出溫度一般在55-100℃。吸收式熱泵分為第一類和第二類，第一類吸收式熱泵以80-150℃熱源驅(qū)動(dòng)，通過工質(zhì)的蒸發(fā)吸收低溫?zé)嵩礋崃?，通過釋放冷凝熱和吸收熱實(shí)現(xiàn)低溫?zé)崮芷肺坏奶嵘土康谋对鯷6]，輸出溫度為70-95℃。第二類吸收式熱泵以70-100℃熱源驅(qū)動(dòng)，通過向低溫?zé)嵩磁艧岫鴮?shí)現(xiàn)部分熱能品位的提升，輸出溫度為100-150℃?；瘜W(xué)熱泵本質(zhì)上屬于增溫型熱泵，反應(yīng)物系在吸熱反應(yīng)器發(fā)生分解反應(yīng)吸收低品位余熱（如80℃），在放熱反應(yīng)器發(fā)生合成反應(yīng)，釋放出高品位熱能，輸出溫度可達(dá)150-200 ℃。其中第二類吸收式熱泵無需驅(qū)動(dòng)熱源可以將低溫?zé)崃刻嵘礁邷責(zé)崃康奶匦?，使得凡是具有溫度?0℃～120℃之間的低溫余熱而又需要90℃～160℃的中溫?zé)徇M(jìn)行加熱的場(chǎng)合，都可應(yīng)用這種裝置。
表2 幾類熱泵參數(shù)
我公司熱媒水系統(tǒng)溫位剛好對(duì)應(yīng)此區(qū)間，將第二類熱泵應(yīng)用到熱媒水系統(tǒng)產(chǎn)出低壓飽和蒸汽，蒸汽用以系統(tǒng)伴熱、分餾塔汽提蒸汽或罐區(qū)重油罐加熱等，從而可以減少0.8MPa 飽和蒸汽用量，減少天然氣用量。
3.2 第二類熱泵應(yīng)用的可行性
我公司熱媒水系統(tǒng)從裝置取的溫度73-101℃，熱負(fù)荷953KW 的熱量，采用第二類吸收熱泵就可以將這部分廢熱的熱量升溫至系統(tǒng)所需低壓飽和蒸汽，性能系數(shù)COP 按0.45 計(jì)算可獲得429KW 的熱量，完全滿足要求。
（1）參數(shù)確定
利用73-101℃的熱媒水為中溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)第二類熱泵，考慮夏季運(yùn)行，低溫?zé)嵩礈囟茸罡邽?0℃，考慮熱損失，要求熱泵裝置產(chǎn)生輸出溫度150℃熱源300KW。熱泵循環(huán)流程如圖3，P-T圖中有關(guān)參數(shù)如表3。
表3 P-T圖參數(shù)
圖3 第二類吸收式循環(huán)圖
（2）質(zhì)量衡算
m1=m2=m3；m4=m5=m6；m7=m8=m9=m10
（3）能量衡算
再生器Qg=m7H7+m6H6-m1H1；吸收器Qa=m4H4+m10H10-m3H3
冷凝器Qc=m7H7-m8H8；蒸發(fā)器Qe=m10H10-m9H9
（4）循環(huán)倍率
a=Xs/（Xs-Xw）=0.64/（0.64-0.61）=21.3
（5）性能系數(shù)
根據(jù)公司現(xiàn)有裝置規(guī)模，熱媒水系統(tǒng)使用第二類熱泵制取低壓飽和蒸汽，為了能滿足高溫輸出，制熱系數(shù)取0.34，制取熱功率300KW，熱損失3%，天然氣熱值9000 kcal/m3,蒸汽鍋爐熱效率0.91 進(jìn)行計(jì)算。
300KW=25.81×104kcal/h
使用第二類熱泵技術(shù)制取低壓飽和蒸汽，一年將節(jié)約天然氣24.5 萬Nm3，將節(jié)約人民幣73.4 萬元。
結(jié)語
根據(jù)對(duì)公司熱媒水系統(tǒng)的分析研究，可采用兩種低溫?zé)崂梅桨浮７桨敢挥袡C(jī)朗肯低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)，利用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的螺桿膨脹機(jī)，可有效的將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化成電能。電能利用途徑多，使用方便，便于切換，投資少等特點(diǎn)。方案二是利用第二類熱泵技術(shù)，制取150℃低壓飽和蒸汽，第二類熱泵無需額外熱源，初期投資較大，運(yùn)行成本低，后期回收快等特點(diǎn)。
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