第一類溴化鋰熱泵的原理與應用領域

王鳳

摘要：全世界的能源利用率普遍不高，導致余熱資源豐富。溴化鋰吸收式熱泵能夠有效地回收各種低溫余熱，在節能減排方面發揮著重要的作用。介紹了第一類溴化鋰熱泵的原理、特點與制熱過程，并且總結了第一類溴化鋰熱泵能夠應用的領域。另外，對遼寧錦州某電廠采用溴化鋰吸收式熱泵集中供熱的實例進行了介紹，對有效回收各種余廢熱進行工業供熱、城市供熱提供了有效參考。

關鍵詞：溴化鋰吸收式；熱泵原理；熱應用集中供熱

1 前言

目前即使是能源利用率比較高的國家，比如日本、美國也有40%～60%的熱量被浪費掉了，而我國的能源利用率不到30%。相當大的一部分廢熱被排放到大氣中，不僅浪費了大量的能源，增加了生產成本，而且對環境也造成了污染。由此可見，余熱、廢熱的利用有著重要的意義，可以降低生產成本，減少環境污染，提高經濟效益。

我國有著豐富的余熱資源，由于其品位低，一直沒有得到應用，而是直接排放到大氣中。據統計，我國東北地區每年大概有5.5×108GJ的低溫熱源熱量未被利用，利用溴化鋰吸收式熱泵技術可以很好的利用這部分低溫余熱。其中第一類溴化鋰熱泵應用最廣泛。

2 第一類溴化鋰熱泵原理與特點

第一類溴化鋰吸收式熱泵是一種以少量高溫熱源（如蒸汽、高溫熱水、可燃性氣體的燃燒熱等）為驅動熱源，從低溫余熱源提取熱量，并將熱量轉移到中溫熱水中，將熱水加熱到工藝或采暖所需要的溫度，從而實現熱能自低溫向高溫轉移的裝置。

第一類溴化鋰吸收式熱泵主要有清潔環保（以溴化鋰作吸收劑、水作制冷劑，無毒、無嗅、無氟，對大氣無污染）、操作簡單（智能化全自動控制，具有自動檢測、自動調節、自動保護功能）、負荷調節范圍廣（可在10%～100%間連續調節）等特點，且可回收利用余熱，提高能源利用率。

該熱泵的工質對是水和溴化鋰，水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。水為制冷劑的優勢在于，汽化潛熱大，易獲得，無毒，無味，不燃，不爆。

溴化鋰，鹽類，常溫下是一種無色粒狀晶體，熔點549℃，沸點1265℃，而常壓下，水沸點100℃，兩者相差1165℃，因而發生器中沸騰蒸汽幾乎全是水蒸氣。溴化鋰極易溶于水，且溴化鋰溶液有很強的吸水性。

溴化鋰溶液對一般的金屬有較大的腐蝕性，特別是存在空氣（主要是氧氣）時。在高真空條件下，加入緩蝕劑，可有效緩解腐蝕。目前腐蝕的問題已得到解決，但通常，溴化鋰吸收式熱泵必須工作在真空條件下。

溴化鋰吸收式熱泵的主要裝置有發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、節流閥、溶液交換器、溶液泵等。其中前4個是主要的設備，基本上屬于管殼式換熱器。由于溴化鋰吸收式熱泵在真空條件下工作，所以機組的氣密性很重要。

3 第一類溴化鋰熱泵的制熱過程

低溫余熱水在蒸發器傳熱管內流動，與管外真空環境下噴淋的冷媒水進行熱交換，冷媒水吸收管內的余熱水熱量而蒸發，冷媒蒸汽進入吸收器被溴化鋰濃溶液吸收。吸收器中濃溶液噴淋在傳熱管外，吸收蒸發器中產生的冷媒蒸汽后成為稀溶液；產生的吸收熱被傳熱管內流動的熱水帶走，既保持了吸收器的吸收能力，又提高了熱水溫度。吸收器中的稀溶液經過泵打到發生器中被驅動熱源加熱濃縮為濃溶液，同時產生大量的冷媒蒸汽進入冷凝器。從吸收器來的熱水進入冷凝器傳熱管，吸收管外冷媒蒸汽的熱量，溫度再次提升后進入客戶端供熱系統；冷媒蒸汽放出熱量被凝結為冷媒水再次進入蒸發器吸取余熱水的熱量，從而實現了熱量從余熱水到熱水的轉移。

4 第一類溴化鋰熱泵的應用領域

溴化鋰吸收式熱泵具有顯著的節能效果，可廣泛應用于具有大量余熱源的石油、化工、熱電、冶煉、煤炭、橡膠、制藥等領域。余熱源根據溫度分為高溫、中溫、低溫3種熱源：

高溫工況熱源水主要來自油田的污水、深井水、地熱尾水以及電廠、化工廠、冶金、焦化、紡織行業產生的工藝廢熱水或冷卻水等。

中溫熱源水主要是來自工藝過程中的廢熱水、集中冷卻塔等，其溫度基本在20℃～35℃之間。

低溫熱源主要是地表水（江、河、湖、海）及淺層地下水（淺井水）等。這類熱源溫度基本在10℃～25℃之間。

溴化鋰吸收式熱泵利用上述大量的低品位熱源，把熱媒增熱或升溫，用于生產、生活之中，是能有效提高企業熱能利用率的節能環保型產品。

5 第一類溴化鋰吸收式熱泵典型的應用實例——遼寧錦州某集中供熱電廠項目

遼寧錦州某集中供熱電廠現安裝有2×300MW燃煤純凝式供熱機組，單臺汽輪機額定抽汽壓力0.2MPa.g，額定抽汽量為500噸/小時。其供熱范圍主要包括錦州凌南新區、太平區、古塔區和凌河區等區域，為了響應國家節能減排建設，緩解城市供熱壓力，該電廠決定利用吸收式熱泵機組回收1號機組汽機冷端循環冷卻水的余熱，可實現供熱面積600萬m²。

該項目選用73.4MW蒸汽型吸收式熱泵機組4臺，以汽輪機抽汽為動力，回收冷卻塔循環水余熱，向城市供熱。驅動熱源為0.2MPa.g的飽和蒸汽，余熱水進出口溫度為35℃/27.8℃，供熱水的進出口溫度為50℃/75.3℃，總供熱量為293.6MW。

該項目在節能減排方面產生了巨大的經濟效益和環保效益。它實現供熱面積600萬m²，年回收余熱量155.52×104GJ，節約資金4043.52萬元（按熱價26元/GJ計算）。每年可節省標煤5.3萬噸，減少排放C0213.89萬噸、S02450.5噸、NOX₃92.2噸，年節水90.6萬噸。

6 結束語

第一類溴化鋰吸收式熱泵的COP約為1.7～2.48之間，即消耗1kCal的高溫驅動熱量，可從低溫余熱源中提取0.7～1.48kCal的熱量，制取1.7～2.48kCal的高溫熱。因此，它是一種僅需少量的驅動熱源，就可以將余熱中的熱量提取出來供生產、生活使用的節能環保型產品。在現今國家提倡節能減排的大環境下，第一類溴化鋰吸收式熱泵的應用范圍越來越廣泛。