利用低品位热的冷冻站节能技术研究

发布时间：2020-04-26 08:22

【摘要】： 能源紧缺是当今世界各国面临的共同问题,我国正处在高速经济发展过程中,充分发挥能源的利用效率十分必要,针对不同用能对象的特点,开展各种节能技术的研究、采取有效的节能措施具有重要的意义。本文研究一种利用低品位废热节省制冷机消耗的高品位电能的技术。针对某化工厂的生产过程有大量低温废热产生,同时生产工艺又有冷冻需求的实际情况,提出一种采用废热驱动制冷机组与常规电动压缩式冷冻机组构成复叠式制冷系统的节能方案,即,在气温相对较高的季节里,利用余热废热制冷机组制取冷水,作为冷却水供给压缩式制冷机组,以提高电动制冷机的效率,节省制冷机组的电能消耗。通过建立冷冻机和冷却塔模型,结合化工厂所在地气象参数,对常规制冷系统和复叠式制冷系统的全年电耗进行了仿真计算与分析;此外,对节能方案的投资回报期、对应节电量的温室气体减排量、标煤减少量也进行了适度的分析。结果表明,对现场的一台冷量为1213 kW,假定冷媒出口温度为-6.5℃的机组,复叠式系统的高温段(废热制冷段)制取15℃的冷水,在4月1日至10月30日之间,复叠式制冷系统比现有的常规制冷系统节电27万度以上,节电比例达22%;对应的CO2排放减少129.3吨/年、标煤使用量减少60.7吨标准煤/年;如果采用余热溴化锂机组作为复叠式系统的高温段,投资成本回收期为9年;复叠式制冷系统节电能力随工艺冷媒温度的升高而增大,现场机组的冷媒出口温度实际为0℃,前述节电等效应量是保守的计算结果;全年气温高的季节越长的地区,复叠式系统的节能减排能力越明显。
【图文】：

原理图,制冷系统,常规,原理图

在介绍复叠式制冷系统前，首先对两种制冷系统进行区分：仅仅采用电动压缩式冷冻机组或者余热废热制冷机组（如溴化锂制冷机组、喷射式制冷机组）运行的冷冻站制冷系统称为常规制冷系统，其系统原理如图2.1。图2.1 常规制冷系统原理图常规制冷系统只有余热吸收式制冷机组或者电动压缩式冷冻机组两者之一与冷却塔相连接制取冷冻水。常规制冷系统的某PVC化工企业冷冻站厂内有大量工艺冷却/冷冻用冷冻机，常年连续运行，使用量最大的机型为螺杆式氟利昂机组，制冷量为1200kW，冷媒出口温度为0℃左右。现有冷冻机组的运行电耗成本是全年平均日电耗成本大致为53元/吨，此冷冻站全年电耗成本为12万吨/年（化工厂PVC产能）×53元/吨=636万元/年。该厂同时也有大量温度高于95℃的连续不断的富余热量，为改造成为复叠式制冷系统提供了足够的条件。

原理图,复叠式制冷系统,原理图

一般复叠式蒸汽压缩制冷系统是为了得到更低的蒸发温度（-60～-70℃），，将两种制冷剂在两独立制冷压缩机中循环换热。但利用余热的复叠式制冷系统是为了节能。图2.2为利用余热作高温段制冷的复叠式制冷系统原理图。与一般意义上的复叠式制冷系统相比较，此利用余废热的复叠式制冷系统多了水泵和两个三通水阀。图2.2 复叠式制冷系统原理图比较复叠式制冷系统与常规制冷系统可以看出，前者可以在常规制冷系统冷冻站的基础上轻易改造得来，仅仅只需增加余热制冷机组或者电动压缩式制冷机组以及相应辅助的阀门、泵等设备。从复叠式制冷系统提出原理我们可知，要体现其优势必须具备以下使用条件：（1）此复叠式制冷系统主要是降低电动压缩式冷冻机组的冷却水进口温度来减少电耗，因此余热制冷机组在冷却塔出水温度较高时才开启使用，在我国有此气温分布的多为长江中下游地区以及常年温度较高的南方地区。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TB65;X706

【参考文献】