热泵是一种从低温向高温提取热量的装置,具有明显的余热利用效果,应用范围广阔。常规热泵与制冷机一样,属于民用制冷设备,在双碳政策下,越来越多的热泵应用在电厂、钢铁、石化等工业领域,节能降碳效果明显。民用设备用在工业领域,带来了一些不协调因素,如参数不匹配、单台容量小、占地面积大等问题。为了进一步提高热泵适应性,各类热泵都在进行工业化改造,其中吸收式热泵的改造最为超前。吸收式热泵以高温热驱动,回收低温余热,产生中温热。这种能量转化过程特别适用于集中供热、工业余热回收,推广速度较快,进行工业化改造的动力最强。下面重点介绍吸收式热泵的工业化改造。
热泵是一种从低温向高温提取热量的装置,具有明显的余热利用效果,应用范围广阔。常规热泵与制冷机一样,属于民用制冷设备,在双碳政策下,越来越多的热泵应用在电厂、钢铁、石化等工业领域,节能降碳效果明显。
民用设备用在工业领域,带来了一些不协调因素,如参数不匹配、单台容量小、占地面积大等问题。为了进一步提高热泵适应性,各类热泵都在进行工业化改造,其中吸收式热泵的改造最为超前。
吸收式热泵以高温热驱动,回收低温余热,产生中温热。这种能量转化过程特别适用于集中供热、工业余热回收,推广速度较快,进行工业化改造的动力最强。下面重点介绍吸收式热泵的工业化改造。
吸收式热泵的工业化主要从两方面进行,一是参数个性化设计,二是单台超大容量设计。
1.参数个性化设计
民用热泵的运行工况单一,机组设计相对简单,甚至一份图纸能够通过改变换热管长度形成系列化图纸,即使有些个性化设计,也可以在样机测试时采用堵管的方式,得到性能合格的设备。
工业用热泵的个性化要求远高于民用热泵。
首先,工业余热利用项目没有标准工况,每种工艺的参数都不相同,即使是相同工艺,不同工厂的参数也有区别,导致设计工况千差万别,必须进行深度的个性化设计。
其次,工业用热泵的设计工况也不是一个点。在余热回收过程中,热泵必须能够适应外部工艺参数的变化,这就形成了一片运行范围,产生了多个极限点。热泵设计必须满足每个极限点的运行要求,否则在运行中就可能出现故障。
结合上述个性化设计的要求,工业用热泵需要完全开放的设计思路,在必要时对每个细节进行精细化和个性化的设计,甚至推翻重建整体流程;此外,热泵还需要多工况设计,这就要求设计人员不仅能够进行个性化多工况设计,还能精准找到运行范围内的所有极限工况点。
综合而言,热泵的个性化设计不仅对热泵本体产生了重大变革,还对设计人员提出了更严格的要求。只有对工艺充分了解、对热泵理论计算非常熟悉的设计人员,才能做出适应工业余热回收的个性化热泵。
2.超大容量设计
工业化设备的显著特点之一是容量大,工业化热泵也是同样的道理。一方面,工业余热回收总热量很大,热泵容量大;另一方面,改造场地受限,没有足够的空间安装很多台设备。因此,工业化热泵需要进行超大容量设计。
热泵的超大容量设计有两个思路,一是向高处发展,二是集成化发展。
向高处发展是热泵超大容量设计的第一阶段。吸收式热泵传热管的采购长度最长为10米,导致热泵总长度受限;热泵宽度受运输尺寸限制,也不能突破最大尺寸,最宽也就4米多一些。因此,单台热泵容量的扩充,只能采用向高处发展的思路。向高处发展的热泵采用多分体模块化设计,每个模块都是在运输尺寸限制之内,现场组装。通过这种设计方法,单台机组可以由6-8个模块组成,总高度近20米,单台机组容量得到大幅度提高。