论喷射式热泵在供暖系统中应用

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1、论喷射式热泵在供暖系统中应用　　摘要：介绍喷射式热泵原理，在集中供暖系统中起到的作用，以及在某二级站的应用、数据分析等。关键词：喷射式热泵供暖系统温差放大节能减排中图分类号：TS914.3+2文献标识码：A一、喷射式热泵原理简述热泵系统是制冷系统的反循环，把蒸发器的蒸气压缩输送到冷凝器的压缩机是制冷机和热泵的核心。压缩机可以采用电驱动或者热驱动。采用热驱动的“压缩机”主要有溴化锂和喷射器两种设备。喷射式热泵/制冷系统在1904年以水作为制冷剂运行成功，是世界上最早商业化的制冷系统，其后由于更为紧凑、高效的机械制冷系统出现而失去商业化机会。上世纪70年代开始，由

2、于能源危机，出于余热和太阳能利用的目的，喷射式制冷系统再次引起人们重视。喷射式热泵工作原理非常简单，主要是依靠高压气体从喷嘴高速喷出口，在喷嘴附近形成低压/真空，将蒸发器内的蒸汽带走，从而维持蒸发器内部低压，使得制冷剂不断在蒸发器内从液态吸热变为气态；而被引射进入喷射器的蒸气在喷射器内部继续流动、不断升压，在喷射器出口形成中压，在冷凝器内放热。7从而，通过喷射器将蒸发器段的低温热量输送到了冷凝器的中温/中压区域。二、在供暖系统中的应用及意义集中供暖系统回路主要由一次换热站和二次换热站构成，一次、二次换热站之间的循环水系统将电厂抽汽加热热量传送至二次换热站。采用

3、热泵的供暖回路如下图所示：可以看到，在热泵供暖系统中，首站热泵和二级站热泵承担了热量传递的任务。首站热泵在汽轮机抽汽的驱动下从凝汽器冷却水中抽取热量，然后抽汽热量和冷却水中吸取热量共同进入热网系统。在二级站热泵的作用下，热网循环水回水温度相比原系统降低了15摄氏度（从60度减低至45度）。由于有二级站热泵的作用，从而依然可以保证输送至用户的供水温度依然维持在60~65摄氏度。如果一次换热热网的热水流量不变，由于输送热水温差从30摄氏度增大到了45摄氏度，从而热网供热能力可增加。同时，由于首站和二级站之间回水温度从60度降低到了45度，散热损失亦可降低。7被热泵

4、吸收了部分热量的凝汽器冷却水温度进一步降低，设计温降为10度，则凝汽器冷却水从25度（用户提供平均值）降低到15度，此时这部分冷却水继续送至冷却塔水盘，或者直接回到凝汽器进水蓄水池。如果在严冬季节，冷却塔可以采用部分直通、甚至全部直通的方式来防止凉水塔结冰或者其它不确定危害。二次换热站热泵的运行驱动能源来源于热网热水高温段。从而该热泵系统不需要额外建设供能管线，而采用了热能梯级利用的方法实现热泵运行。而热泵取热来源则来源于热水在换热器利用后即将进入回水管网之间的低温段。以上设计实现了热水资源“深层次”利用，提高了热网供热效率。总结起来，该热泵热网系统增加了从冷

5、却水中获取的低品位热量，热网总供热能力增加、热电厂低品位余热能资源得到了有效利用；在原热网系统不改变的条件下，可增加供暖负荷，提高了热网适应性、增加了原建热电厂的运行生命周期；换热站热泵主要起到了温差放大器作用，其重要意义在于可实现热网降回水温度运行，可起到降低循环泵功耗、减少热网环境散热的作用。三、热泵案例应用分析应用测试地点、现状及目标：本次热泵应用地点为辽宁某热电集团区域供暖二级热站。该热站供暖面积为30万平，站内采用壳管式水水换热器。考察以往供暖参数为：二次网供回水温度最大值仅为50/41℃.由于供暖面积已达到最大值，在不改造供暖管道及换热设备的情况下

6、无法增加供水温度、满足用热户要求。7因此，在不改变原有管道、设备的情况下，在次热站安装一台喷射式热泵机组，可以实现降低一次管网回水温度，增大温差，增加供暖热量，提高二次网供给热用户供水温度的目标。技术路线及方案：主控内容：a.采用一次网供水驱动热泵，回收一次网回水低位热量，从而形成单位一次网水量条件下增加供热量的目的。b.热泵对二次网回水进行加热，热泵加热水再进入原换热站换热器，与之形成串联关系。c.热泵系统与原换热站换热器为并联、旁路关系，可在1分钟内关闭热泵、恢复到原换热器工艺。d.热泵在一次网供水高于80摄氏度时运行。改造内容：一次网循环水：①首站换热器

7、的一次网热水首先进入二级站热泵的发生器，为二级站热泵提供驱动热源，使工质在发生器内蒸发，成为高温高压气体，作为喷射器的工作蒸气；②一次网热水出发生器后再进入二级站原换热器，对由热泵冷凝器流出的二次网循环水进行再加热；7③降温后的一次网循环水再流入热泵的蒸发器，对一次网热水进一步降低温度后返回首站换热器，使工质在蒸发器内蒸发，形成低温低压气体，作为喷射器的引射蒸气。二次网循环水：①二次网循环水回水首先进入热泵的冷凝器为二次网循环水升温，使工质在冷凝器内凝结成液体；②二次网循环水出冷凝器后，再进入二级站原换热器进一步提升二次网循环水的温度，再供给采暖用户。换热站热

8、泵系统在原有供热管线上进行调整，用户回