工业热泵应用经济性分析和研究

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1、工业热泵应用经济性分析和研究工业热泵应用经济性分析和研究该项目原有方案为中央空调系统加蒸汽锅炉系统。在工艺及车间采暖一边需要大量的热，通过燃烧煤这种一次性能源来满足;而另外一边需要冷冻水的部分又持续不断地向大气排放热量。　　吉林建筑HYPERLINK;//dt.shejis4>>/swzx/nzj/;t;_blank;工程学院设计院朱林　　吉林建筑HYPERLINK;//dt.shejis>/swzx/nzj/;t;_blank;工程学院市政与环境工程学院王有镗朱晓林　　项目介绍(一级)　　该项目原有方案为中央空调系统加蒸汽锅炉系统。在工艺及车间采暖一

2、边需要大量的热，通过燃烧煤这种一次性能源来满足;而另外一边需要冷冻水的部分又持续不断地向大气排放热量。工艺冷却水吸收生产过程中释放的热量由23℃升至26℃，冷水机组制得7℃冷冻水，通过水-水换热器换热使自身升至<#004699'>12℃，并使工艺冷却水由26℃降至23℃进行再次循环，最终热量由冷却塔释放到大气中，如图<#004699'>1。图<#004699'>1原有冷却工艺流程原理图　　常温的软化水要经过蒸汽预热至<#004699'>104℃并经除氧器除氧后才能进入锅炉，如图2。图2原有蒸汽供热工艺流程原理图　　这样就造成了一边放热，而另一边却需热的极其

3、不合理的能量利用构架。冷水机组制得7℃冷水通过水-水换热器与工艺冷却水换热过程中也损失了大部分冷量，使系统的能效比大幅度降低，浪费了大量的能量。　　因此推荐采用工业热泵系统来实现这一热量转移过程，回收生产过程中排放的废热，将软化水由常温预热至50℃再进入除氧器。具体改造方案如下：　　工业热泵系统的基本原理就是利用工厂工艺冷却水作为热源水，通过热泵机组提升锅炉给水的品位，使原有的锅炉给水由<#004699'>15℃(20℃、25℃)提升到50℃，从而在完成工艺冷却的前提下，实现热量的回收利用，减少锅炉对燃煤的需求量，达到节能降耗的目的。图3改造后的工业热泵系

4、统原理图　　由图3可知，经过改造后的工业热泵系统在完成工艺冷却的同时通过间歇地利用机组的部分热回收和完全热回收功能回收冷却过程中所排放出的热量，并使原有进除氧气的软化水由<#004699'>15℃(20℃、25℃)加热至50℃，从而减少了大量的蒸汽消耗，节省了燃煤用量，实现了能量的有序利用。同时，26℃的工艺冷却水不再经过水-水换热器，而是直接进入工业热泵机组蒸发器，这样既可以使机组的能效比大大提高(即机组在制取相同冷量时耗电量大幅度减少)，同时又可以省去一套换热器和中间循环水泵，进一步降低系统的整体耗电量。　　工业热泵系统的节能减排分析(一级)　　工业热

5、泵系统具体运行过程中，由于工业冷却负荷、锅炉用软水的温度、冷却塔循环水的温度等方面均受到环境温度的影响，因而会产生一定的波动，所以我们在节能分析的时候也需要分别考虑。根据现有了解的情况，把全年需要开启冷水机组完成工艺冷却的七个月分为三个时段：　　(<#004699'>1)4月<#004699'>1日——4月30日(30天);　　(2)5月<#004699'>1日——5月3<#004699'>1日，<#004699'>10月<#004699'>1日——<#004699'>10月3<#004699'>1日(62天);　　(3)6月<#004699'>1日——9

6、月30日(<#004699'>122天)。　　节能主要从节约热量(燃煤量)、水、电能几个方面考虑。　　节约热量(燃煤量)分析(二级)　　热泵所回收的热量，在不考虑能量损失的情况下，全部用来提升锅炉进水温度。那么系统所节约热量可以由锅炉进水的能量变化来计算。　　以第一时段为例，在市政管网软化水引入端测得进水箱之前的平均水温为<#004699'>15℃，在蓄热水箱出口处测得平均水温为50℃，水箱的出水流量控制在<#004699'>10kg/s，水的比热容为4.2kj/(kg·k)，那么节省热量Q为：。　　本项目采用标准煤的热值为8.2kw/kg，蒸汽锅炉效率为

7、72%，则节省标煤量公式为：节省标煤量=回收热量÷8.2÷72%。标准煤价为平均每吨800元，则节省资金为：节省资金=节省标煤量×0.8。根据实际测量数据，三个时段的热量资金分析结果如表<#004699'>1。　　计算期内节省资金为550289元。　　节约水量分析(二级)　　系统的耗水量可由冷却塔汽化潜热蒸发的水量来计算，在不考虑能量损失的情况下，汽化潜热能量又等于冷却负荷。　　以第一时段为例，原有中央空调系统所要除去的冷却负荷为2464kw，第一时段冷却水(市政管网水)的温度为<#004699'>15℃，此时的汽化潜热值r=2465.6kj/kg。　　那

8、么原有系统消耗水量为：2464÷2465.6=0.99kg/s