溴化鋰制冷機在汽車涂裝廢氣余熱回收中的創新應用

摘要：溴化鋰吸收式制冷機以熱能為驅動能源來回收、利用余熱，在汽車行業廢氣余熱回收中具有廣泛的應用前景。簡要介紹了該余熱回收系統的工作原理及工藝流程，并對該系統進行了技術經濟分析，提出以溴化鋰制冷機對涂裝車間廢氣余熱進行回收，并將其轉化為冷量應用于各道生產工序的技術。該技術是溴化鋰制冷機在汽車涂裝廢氣余熱回收中的創新應用，具有良好的節能環保效益和經濟收益。

關鍵詞：汽車廢氣；余熱回收；溴化鋰；制冷；余熱利用

0 前言

汽車行業的廢氣治理中，一般使用蓄熱式熱氧化爐（RTO）對廢氣進行高溫焚燒處理。廢氣經過高溫焚燒后，在RTO中一般會進行余熱的一次回收，但排放的廢氣溫度仍然達110～180 ℃，因此有大量的余熱可以進行二次利用。溴化鋰吸收式制冷機組是一種以熱能為能源的制冷裝置，根據能源的類型可分為蒸汽型、直燃型、熱水型和太陽能型[1]。其中，熱水型制冷機通常使用熱水為熱源，可以利用工業余熱、廢熱、地熱等來產生熱水。根據熱源溫度制冷機又可分為單效熱水型及雙效熱水型，單效熱水型制冷機熱水溫度為85～140 ℃，雙效熱水型制冷機熱水溫度>140 ℃。本文主要介紹溴化鋰吸收式制冷機通過回收RTO廢氣廢熱制取冷凍水，對涂裝車間的廢氣余熱進行回收利用。

1 工作原理

溴化鋰吸收式制冷機主要利用水在真空下的相變轉化（由液態變為氣態），通過吸收汽化潛熱來完成制冷[2]。其中，以水為制冷劑、以溴化鋰溶液為吸收劑，制冷機由發生器、冷凝器、蒸發器和吸收器組成。工作原理大致如下：利用真空泵先將制冷機抽至高真空狀態；在發生器中，溴化鋰稀溶液中的水受到熱媒水的加熱后汽化生成水蒸氣，水蒸氣進入冷凝器中冷凝為液態水，再進入更高真空狀態的蒸發器中；在蒸發器中，水會瞬間汽化吸熱，將換熱管中的冷水進一步降溫為冷凍水輸出使用；水蒸氣進入吸收器中，被吸收器中有極強吸水能力的溴化鋰濃溶液吸收，變成溴化鋰稀溶液，產生的熱量由冷卻水吸收；溴化鋰稀溶液再由泵抽入發生器中，完成制冷循環[3]。溴化鋰制冷機工作原理如圖1所示。

2 應用形式

汽車涂裝車間需要使用大量的冷量，而冷凍機的使用能耗較高。本文提出引入溴化鋰制冷機對廢氣余熱進行回收轉化，以減少甚至替代冷凍機，達到節電和減少碳排放的目的。通過對經過RTO燃燒的廢氣進行二次余熱利用，采用溴化鋰制冷機產生冷凍水，并將其接入電泳工序冷凍水循環系統，用于生產過程中電泳涂料的冷卻，工藝流程圖如圖2所示。

3 能效分析

計算可得，每小時RTO廢氣二次余熱利用可回收的熱量Q≈946 778 kCal。

其次，對溴化鋰制冷機最大節能量進行分析。通過溴化鋰制冷機對涂裝廢氣余熱進行回收利用，進行最大節能量的分析，結果見表1。由表1可知，利用廢氣余熱，溴化鋰制冷機最大制冷量為793 kW/h，相當于1臺136 kW的冷凍機。

4 溴化鋰制冷機的應用效果

溴化鋰制冷機在汽車涂裝車間廢氣余熱回收中的應用，帶來了顯著的節能環保效益和經濟效益。通過溴化鋰制冷機對涂裝廢氣的余熱利用，可以替代冷凍機的運行，節約大量的電能，減少碳排放。

4. 1 節能環保效益分析

對溴化鋰制冷機和螺桿冷凍機2種不同制冷方案的能耗和碳排放進行對比，結果見表3。制冷量設定均為783 kW，CO2折算系數取0.804 2 t/（MW·h），每天供應冷凍水19 h，一年生產263 d（2種制冷方式均需冷凍水泵及冷卻水泵，故2項不參與對比）。

由表3可得，將RTO廢氣進行二次余熱利用，并使用溴化鋰制冷機制冷后，每年可減少用電量59.2萬kW·h，減少CO2排放量476 t。

4. 2 經濟效益

2023年廣州市工業用電價格為0.72元/（kW·h），對2種制冷方案費用進行對比分析（2套設備均需日常維保、點檢，無需定期更換備件，因此該部分費用不納入對比）計算可得，將RTO廢氣進行二次余熱利用，并使用溴化鋰制冷機制冷后，年運行費用為6.12萬元，每年可節約能源費42.62萬元。

5 結語

根據工程實例，利用溴化鋰制冷機對RTO廢氣進行二次余熱利用，并制取冷凍水的做法切實可行，該技術應用具有良好的節能環保效益和經濟收益，在汽車行業具有廣泛推廣價值。

參考文獻

[1] 張曉楠.空壓站余熱回收系統設計[J].中國環保產業，2019（6）：38-40.

[2] 王浩，金保昇，余波，等.熔鋁爐煙氣余熱資源回收利用系統的研究與應用[J].工業爐，2017， 39（6）：53-56.

[3] 方斌東.溴化鋰吸收式機組在電廠中的應用[J].暖通空調，2019，49（8）：68-71.