某廠區空調工業余熱利用方案分析

周毅

摘 ? ?要：隨著全國性電荒逐步緩解和燃氣、燃油價格節節上漲，普通溴化鋰機組逐步退出民用項目。一些工業生產行業都擁有豐富的低壓蒸汽、熱水等余熱資源。本項目對溴化鋰機組利用工業余熱進行空調制冷的經濟技術比較，為實際工作提供一些參考和依據。

關鍵詞：溴化鋰;工業余熱 技術經濟分析

1 ?引言

某鋼鐵企業廠區新建研發辦公中心，二類高層;地上12層，地下1層;辦公用建筑;建筑面積22512.59m2，其中，地上16797.48m2，地下5715.11m2，空調面積約17000m2;需要夏季制冷，冬季供暖。

工廠建有自己的區域鍋爐房（熱電聯產），本身有多種余熱廢熱資源;廠區現能提供能源有70℃～80℃的熱水（工業余熱）、0.1MPa的蒸汽（工業余熱）、電能、高爐氣等。由于對利用高爐氣的安全有顧慮等原因，甲方排除了利用燃氣溴化鋰的可能方案。根據現有能源情況，對中央空調方案做如下比較分析，以供甲方參考。

2 ?空調負荷及方案

新建研發辦公中心空調為舒適性空調，位于淮安市清江浦區。

2.1 ?室外設計計算參數

夏季空調室外計算干球溫度是33.4℃;夏季空調室外計算濕球溫度為28.1℃;夏季空調室外計算日平均溫度為30.2℃;夏季通風室外計算干球溫度為29.9℃;冬季空調室外計算干球溫度為-5.6℃;冬季空調室外計算相對濕度為72%;冬季通風室外計算干球溫度為1℃;冬、夏季室外平均風速、風向為2.9m/s ESE（冬）、2.6m/s C ENE（夏）冬、夏季室外大氣壓力為1025.0hPa（冬）、1003.9hPa（夏）。

2.2 ?室內設計參數

經初步計算，夏季制冷量為2200kW;冷水溫度是7/12℃。冬季制熱量為1500kW;熱水溫度是45/40℃。

方案一：選用2臺1100kW的蒸汽型溴化鋰空調機組（0.1MPa的蒸汽）+汽水換熱機組（蒸汽型溴化鋰空調機組主機主要參數：蒸汽壓力為0.1MPaG的飽和蒸汽;蒸汽耗量為1.46t/h[×]2;冷水進出口溫度：7/12℃;冷卻水進出口溫度：32/38℃;流量為300t/h[×]2;電功率為4.5kW[×]2）。

方案二：選用2臺1100KW的螺桿冷水機組（電制冷）+水水換熱機組（冷水進出口溫度為7/12℃;冷卻水進出口溫度為32/37℃;流量為250t/h[×]2;電功率為215kW[×]2）

方案三：選用2臺1100kW的熱水型溴化鋰空調機組（80℃的熱水）+水水換熱機組（熱水型溴化鋰空調機組主機主要參數：80℃的熱水、250m3/h[×]2、冷水進出口溫度為7/12℃;冷卻水進出口溫度為32/38℃;流量為600t/h[×]2;電功率為4.5kW[×]2）。

3 ?技術經濟比較

3.1 ?技術優缺點

方案一的優點是節約配電系統的投資;節約電力的消耗，有可利用廢熱時，滿足綠建要求。缺點是排熱量大，冷卻塔和冷卻水系統容量大;維護管理較復雜，維護費用大于電制冷;冷量衰減。

方案二的優點是成熟可靠、維護簡單。缺點是增加配電系統投資;電力消耗大;

方案三的優點是節約配電系統的投資;節約電力的消耗，有可利用廢熱時，滿足綠建要求。缺點是排熱量大，冷卻塔和冷卻水系統容量大;維護管理較復雜，維護費用大于電制冷;冷量衰減。

3.2 ?投資比較

方案一：主機估價70萬[×]2、電功率4.5kW[×]2;冷卻水泵估價1.5萬[×]3、電功率 37kW[×]2;冷卻塔估價20萬[×]2、電功率11kW[×]2;冷凍水泵、熱交換機組等電功率30kW[×]2、 ?估價30萬;估算設備總投資214.5萬元。

方案二：主機估價50萬[×]2、電功率215kW[×]2;冷卻水泵估價1.5萬[×]3、電功率37kW[×]2;冷卻塔估價15萬[×]2、電功率11kW[×]2;冷凍水泵、熱交換機組等電功率30kW[×]2、估價30萬;配電系統增加估價40萬;估算設備總投資204.5萬元。

方案三：主機估價100萬[×]2、電功率4.5kW[×]2;冷卻水泵估價3萬[×]3、電功率75kW[×]2;冷卻塔估價30萬[×]2、電功率22kW[×]2;冷凍水泵、熱交換機組電功率30kW[×]2、估價30萬;估算設備總投資299萬元。

3.3 ?運行費用

方案一：耗電190080度電，共15.2萬;耗熱3363.84T、蒸汽50.46萬;夏季運行費65.66萬元（蒸汽：150元/T;電費：0.8元/度，夏季按120天，12h/天，使用系數0.8）。

方案二：耗電675072度電，共54.01萬;夏季運行費54.01萬元（電費：0.8元/度，夏季按120天，12h/天，使用系數0.8）。

方案三：耗電302976度電，共24.24萬;耗熱：576000T熱水（80-65）共57.6萬;夏季運行費91.84萬元（熱水（80-65）：1.0元/T;電費：0.8元/度，夏季按120天，12h/天，使用系數0.8）。

由于能源價格為由于冬季方案的運行費用相差不大，故未做比較。

夏季空調案比較中，余熱利用型溴化鋰空調機組，不管是蒸汽型溴化鋰空調機組（0.1MPa）還是熱水溴化鋰空調機組（80℃）均為非標機組，均需廠家定制。由于熱媒參數較低，一般為單效溴化鋰空調機組，機組效率較低;為保證一定的效率，機組成本變大，方案一和方案三余熱利用溴化鋰空調機組制造成本變大，相較常規雙效溴化鋰空調機組，熱水型溴化鋰空調機組（80℃）采購成本較明顯增加;方案一和方案三余熱利用溴化鋰空調機組冷卻水需求量較常規參數的溴化鋰空調機組增加較多。尤其是熱水型溴化鋰空調機組（80℃）冷卻水需求量是常規熱水機組的兩倍以上，冷卻水泵的運行費用對夏季空調系統運行費用有不可忽視的影響，雖然廠區提供的余熱可以以較低的價格供應，但經濟性依然不占優勢。

對廠區提供的余熱利用調研中也發現，工廠對工業余熱也形成部分梯級利用。低壓蒸汽（0.1MPa）除回用外，主要用于制熱水，自用外還同時還通過熱網供應熱力公司及周邊單位;70℃～80℃的熱水（工業余熱）主要是制備衛生熱水賣給熱力公司，通過水罐車運輸，供應給浴室、酒店等單位。

舒適性空調是季節性負荷，工廠對余熱利用一般期望是能常年穩定運行。從以上經技術比較中看出，對這個項目來說，簡單的中央空調對余熱的直接利用已不能滿足工廠的期望。

4 ?結語

（1）由于利用余熱溴化鋰機組都需定制，從初投資看溴化鋰機組方案均高于電制冷系統。溴化鋰機組從運行管理維護的技術角度處于劣勢。

（2）熱水型溴化鋰空調機組（80℃的熱水）為單效溴化鋰空調機組，機組效率較低;熱水型溴化鋰空調機組（80℃的熱水）的冷卻水相對于常規型機組流量增大一倍以上，對運行費的影響較大。

（3）本項目工業余熱對工廠來說也有其他利用方式，也有各自的價格，不能簡單理解為廢熱。從運行費分析，只有價格比較低的余熱可利用時，溴化鋰機組空調制冷才具經濟性。

參考文獻：

[1] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 戴勇慶.溴化鋰吸收式制冷空調技術實用手冊[M].北京：機械工業出版社，1999.