新型直燃機(jī)組冷凝水的利用

新型直燃機(jī)組冷凝水的利用

隨著人們物質(zhì)文化生活水平的提高，對生活環(huán)境的要求也越來越高?？照{(diào)和衛(wèi)生熱水已成為生活中不可或缺的一部分。但空調(diào)和衛(wèi)生熱水巨大的能源消耗不僅給使用者帶來較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān),也使大氣環(huán)境越來越差。賓館、飯店等大型商業(yè)場所能源消耗占日常支出的一半,而空調(diào)、衛(wèi)生熱水又占能源消耗的一半以上,在資源有限供給(電力供應(yīng)、燃料供應(yīng))的情況下,企業(yè)都承受巨大壓力。因此,提高機(jī)組效率,降低運(yùn)行費(fèi)用對整個企業(yè)效益好壞起著決定性作用。本新型節(jié)能機(jī)組是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的一種改進(jìn),節(jié)約了能源,降低了運(yùn)行費(fèi)用。1c培訓(xùn)目前直燃型吸收式溴化鋰?yán)錅厮畽C(jī)組是一種同時提供制冷、制熱的雙用途設(shè)備。1.1.冷劑水和分液的回用工藝流程1.從吸收器E出來的稀溶液由溶液泵M輸送,一部分經(jīng)高溫?zé)峤粨Q器H升溫后,進(jìn)入高壓發(fā)生器A,被燃燒器G燃燒,可燃性燃料產(chǎn)生大量的熱量加熱至沸騰,產(chǎn)生冷劑蒸汽,同時溶液的溫度和濃度升高;另一部分溶液經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器K溫度升高后,進(jìn)入低壓發(fā)生器B,被低壓發(fā)生器管內(nèi)流動的、來自高壓發(fā)生器的冷劑蒸汽加熱而沸騰,產(chǎn)生冷劑蒸汽,溶液被濃縮。1.1.1高壓發(fā)生器A產(chǎn)生的冷劑蒸汽,進(jìn)入低壓發(fā)生器B的管簇,加熱低壓發(fā)生器B內(nèi)的溶液后,凝結(jié)成冷劑水,與低壓發(fā)生器B產(chǎn)生的冷劑蒸汽一起被冷凝器C管內(nèi)流動的冷卻水冷卻、冷凝,成為冷劑水。1.1.2冷凝器C中的冷劑水經(jīng)U型管節(jié)流后,進(jìn)入蒸發(fā)器D,噴淋在蒸發(fā)器的管簇上。由于蒸發(fā)器D中壓力較低,冷劑水吸收在蒸發(fā)器管簇內(nèi)流動的冷凍水的熱量為冷劑蒸汽,使冷凍水的溫度降低,達(dá)到制冷的目的。1.1.3由高壓發(fā)生器A出來的濃溶液經(jīng)過高溫?zé)峤粨Q器H后降低溫度后與低壓發(fā)生器B流出的經(jīng)低溫?zé)峤粨Q器K降溫后的濃溶液相混合,然后噴淋在吸收器E管簇上,吸收過程中產(chǎn)生的溶解和凝結(jié)熱量被吸收器內(nèi)的冷卻水帶走。這樣,噴淋溶液不斷地吸收蒸發(fā)器中冷劑水蒸發(fā)器中冷劑水蒸發(fā)出來的水蒸氣,維持蒸發(fā)器中很低的壓力,保證蒸發(fā)器中蒸發(fā)出來的冷劑水蒸汽不斷地流向吸收器。由于吸收蒸發(fā)器中冷劑蒸汽而變稀的溴化鋰溶液,在分別送往高、低壓發(fā)生器中沸騰濃縮,這樣便完成了一個制冷循環(huán),如此循環(huán)往復(fù),不斷輸出低溫冷凍水,供空調(diào)使用。如圖2所示。1.2流回高壓發(fā)生器f高壓發(fā)生器A產(chǎn)生的冷劑蒸汽在熱水器F中加熱循環(huán)水后形成冷凝水,通過回流管流回高壓發(fā)生器中。這樣就源源不斷地向用戶提供熱水,如圖3所示。2新能源工人和節(jié)能原則對比圖4與圖1可以看出,新型機(jī)組在熱水器F冷凝水回流管與冷凝器C之間加裝了一根導(dǎo)管,其他基本相同。2.1不同結(jié)構(gòu)的對比如圖4所示,從吸收器E出來的稀溶液由溶液泵M輸送,經(jīng)高溫交換器H升溫后,進(jìn)入高壓發(fā)生器A,被燃燒器G燃燒可燃性燃料產(chǎn)生大量的熱量加熱沸騰,產(chǎn)生冷劑蒸汽,同時溶液的溫度和濃度升高。高壓發(fā)生器A產(chǎn)生的冷劑蒸汽,進(jìn)入熱水器F,加熱熱水器管程內(nèi)的循環(huán)熱水,凝結(jié)成冷劑水,通過導(dǎo)管流入冷凝器C,而不是流回高壓發(fā)生器。這樣循環(huán)水被加熱,達(dá)到供熱的目的。冷凝器C中的冷劑水經(jīng)U型管,進(jìn)入蒸發(fā)器D,噴淋在蒸發(fā)器的管簇上,由于蒸發(fā)器D中壓力較低,冷劑水吸收在蒸發(fā)器管簇內(nèi)流動的冷凍水的熱量為冷劑蒸汽,使冷凍水的溫度降低,達(dá)到制冷的目的。由高壓發(fā)生器A出來的濃溶液經(jīng)過高溫?zé)峤粨Q器H后降低溫度后噴淋在吸收器E管簇上,吸收過程中產(chǎn)生的溶解和凝結(jié)熱量被吸收器內(nèi)的冷卻水帶走。這樣,噴淋溶液不斷地吸收蒸發(fā)器中冷劑水蒸發(fā)出來的水蒸氣,維持蒸發(fā)器中很低的壓力,保證蒸發(fā)器中蒸發(fā)出來的冷劑水蒸汽不斷地流向吸收器。由于吸收蒸發(fā)器中冷劑蒸汽而變稀的溴化鋰溶液,再送往高壓發(fā)生器中沸騰濃縮,這樣便完成一個制冷循環(huán),如此循環(huán)往復(fù),不斷輸出低溫冷凍水,供空調(diào)使用,流程如圖5所示。2.2控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)通過圖5與圖4比較,圖5流程中不涉及低壓發(fā)生器、低溫交換器,工作原理如單效制冷,而圖4中是雙效原理,因?yàn)閳D5是在制冷與供暖負(fù)荷基本相等情況下的工作流程,是一種理想化的狀態(tài)。實(shí)際操作中在熱水器和冷凝器之間加裝一根有自動調(diào)節(jié)閥b和c的導(dǎo)管,在高溫發(fā)生器經(jīng)低溫發(fā)生器冷凝后的蒸汽管到冷凝器之間加裝調(diào)節(jié)閥d以及熱水器冷凝水回流到高溫發(fā)生器的管路上也加裝自動調(diào)節(jié)閥a,這樣就可以把從高溫發(fā)生器出來的蒸汽用于加熱溫水后,產(chǎn)生的冷凝水引入到冷凝器繼續(xù)制冷循環(huán)。通過a,b,c三個調(diào)節(jié)閥之間的有效配合,就可以調(diào)整熱水器液位的高度,液位高了就減小了高壓發(fā)生器蒸汽進(jìn)入熱水器的空間,減小了換熱面積,使熱水溫度下降。反之,降低液位就可以增加換熱面積,使熱水出水溫度升高,從而控制熱水的出水溫度。之所以把調(diào)節(jié)閥d加在低溫發(fā)生器與冷凝器之間,主要是因?yàn)楦邏喊l(fā)生器出來的過熱蒸汽經(jīng)低壓發(fā)生器失去潛熱成為液態(tài)水,體積較氣態(tài)減小近2000倍,對于一臺1000kW制冷量的機(jī)組,調(diào)節(jié)閥的管徑有DN15或DN20就可以了,有利于在管道上安裝和控制。較小的調(diào)節(jié)閥減少泄漏的可能性,也能夠有效保障機(jī)組的真空。所選用的自動調(diào)節(jié)閥是一種電磁閥,該產(chǎn)品已經(jīng)在上海一冷-開利16DF型機(jī)組作為稀釋閥和濃度控制閥已經(jīng)應(yīng)用。分如下幾種情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.2.1在熱水器的一側(cè)有一個集水槽,集水槽中裝有三個深度不同的A,B,C液位傳感計(jì),這樣高壓發(fā)生器產(chǎn)生的水蒸氣在熱水器中加熱水以后,變成液態(tài)水后積聚在集水槽的下部。當(dāng)液位低于最深的液位傳感計(jì)A時,傳感計(jì)輸出信號給可編程控制器PLC,及時關(guān)閉調(diào)節(jié)閥C,這樣就可以防止沒有液化的水蒸氣通過導(dǎo)管,流入冷凝器造成不必要的浪費(fèi),又能減輕冷凝器的壓力,如圖6所示。當(dāng)機(jī)組同時提供制熱、制冷運(yùn)行時,如果冷凍水出水溫度高于設(shè)定溫度時,會通過溫度傳感器傳給PLC,PLC輸出指令打開調(diào)節(jié)閥b加大冷劑水流量,提高制冷量。經(jīng)過一段沿時后,如果仍高于設(shè)定溫度,則PLC將繼續(xù)發(fā)出指令,打開調(diào)節(jié)閥d,使蒸汽進(jìn)入低壓發(fā)生器,增加制冷量以此達(dá)到設(shè)定溫度。當(dāng)機(jī)組冷凍水出水溫度低于設(shè)定溫度時冷負(fù)荷,會通過傳感器傳給PLC,則PLC將發(fā)出指令,首先關(guān)閉調(diào)節(jié)閥d,則蒸汽進(jìn)入低壓發(fā)生器,蒸汽放出潛熱后冷凝成為液態(tài)水逐漸充滿低壓發(fā)生器的管內(nèi),蒸汽不再進(jìn)入低壓發(fā)生器,降低制冷量,經(jīng)過一段延時仍低于設(shè)定溫度,則PLC將繼續(xù)發(fā)出指令,關(guān)閉調(diào)節(jié)閥b降低冷劑水流量,降低制冷量以此達(dá)到冷凝設(shè)定溫度。2.2.2當(dāng)機(jī)組同時提供制熱、制冷運(yùn)行時,如果熱水出水溫度低于設(shè)定溫度時,會通過傳感器傳給PLC,PLC輸出指令打開調(diào)節(jié)閥b加大冷劑水流量,降低熱水器管間的液位,加大換熱面,提高出水溫度,達(dá)到設(shè)定值。經(jīng)過一段延時后,由于PLC輸出指令打開調(diào)節(jié)閥b加大冷劑水流量,則必然會使冷凍水溫度降低,就按照首先關(guān)閉調(diào)節(jié)閥d,使冷凍水維持在設(shè)定溫度,如果熱水仍低于設(shè)定溫度,則PLC將繼續(xù)發(fā)出指令,打開調(diào)節(jié)閥a,進(jìn)一步降低熱水器的液位,增加換熱面積,以此達(dá)到設(shè)定溫度。同理,當(dāng)機(jī)組熱水出水溫度高于設(shè)定溫度時,會通過溫度傳感器傳給PLC,則PLC將發(fā)出指令,依次關(guān)閉調(diào)節(jié)閥a,延時——關(guān)閉調(diào)節(jié)閥b,延時——打開調(diào)節(jié)閥d,以達(dá)到新的制冷制熱平衡。2.2.3當(dāng)單獨(dú)供熱時,調(diào)節(jié)閥d關(guān)閉,調(diào)節(jié)閥b關(guān)閉,冷凝水不參與制冷循環(huán),通過打開的調(diào)節(jié)閥a去高溫發(fā)生器完成供熱?？刂品椒ㄅc原普通型相同。2.2.4當(dāng)單獨(dú)供冷時,調(diào)節(jié)閥b、調(diào)節(jié)閥a自動關(guān)閉,打開調(diào)節(jié)閥d。制冷控制方法與原普通型機(jī)組相同。3節(jié)能效果例如用同樣制備1000kW熱量和1000kW冷量所消耗的能量進(jìn)行比較。3.1單次給藥系統(tǒng)見表23.1.1.從吸收器出來的稀溶液濃度為57%,溫度為38℃,壓力約為0.77kPa。查h-ξ圖,當(dāng)ξ0=0.57時,得稀溶液比焓值h0=272kJ/kg。蒸發(fā)器的壓力為0.77kPa,查h-ξ圖,蒸發(fā)的冷劑蒸汽ξ=0,得冷劑蒸汽比焓值h6=2922kJ/kg。3.1.2.高壓發(fā)生器的壓力為92kPa,查h-ξ圖,蒸發(fā)的冷劑蒸汽ξ=0,得冷劑蒸汽比焓值h1=3087kJ/kg。從高壓發(fā)生器流出的濃溶液濃度為64%,查h-ξ圖,濃溶液ξ1=0.64時得h2=494kJ/kg。在熱水器中,當(dāng)ξ=0,而壓力與高壓發(fā)生器基本相同,則冷劑水的比焓值h3=837.4kJ/kg。在冷凝器中壓力為8kPa,ξ=0,查h-ξ圖,冷凝器出口的比焓值h4=607kJ/kg。3.1.3吸收器出來的稀溶液經(jīng)高溫交換器進(jìn)行熱交換,根據(jù)熱交換平衡,稀溶液得到的熱量等于濃溶液放出的熱量,可求出稀溶液的比焓值:h5=(a-1)/a×(h2-h0)+h0a=ξ1/(ξ1-ξ0)=0.64/(0.64-0.57)=9.14h5=(a?1)/a×(h2?h0)+h0a=ξ1/(ξ1?ξ0)=0.64/(0.64?0.57)=9.14得h5=469.7kJ/kg。3.1.4高壓發(fā)生器的單位負(fù)荷q發(fā)=h1+(a-1)×h2-a×h5=3087kJ/kg+(9.14-1)×494kJ/kg-9.14×469.7kJ/kg=2806.1kJ/kgq發(fā)=h1+(a?1)×h2?a×h5=3087kJ/kg+(9.14?1)×494kJ/kg?9.14×469.7kJ/kg=2806.1kJ/kg3.1.5熱水器的單位負(fù)荷q熱=h1-h3=3087kJ/kg-837.4kJ/kg=2240.6kJ/kgq熱=h1?h3=3087kJ/kg?837.4kJ/kg=2240.6kJ/kg3.1.6蒸發(fā)器的單位負(fù)荷q冷=h6-h4=2922kJ/kg-607kJ/kg=2315kJ/kg3.1.7.由熱水器的單位負(fù)荷及熱水器的總負(fù)荷100×104kcol/h,可求得冷劑水循環(huán)量。G水=1000kW÷2240.6kJ/g=0.446kg/s=1607.7kg/h3.1.8發(fā)生器的熱負(fù)荷3.1.9蒸發(fā)器的制冷總負(fù)荷Q冷=G水×q冷=2315kJ/kg×1607.7kg/h=1033.2kW3.1.10.直燃機(jī)發(fā)生器熱效率為0.9,所以直燃機(jī)消耗的能耗為:1252.4kW÷0.9=1391kW。所以機(jī)組的最高綜合效率為:(1000kW+1033.2kW)÷1391kW=1.46。當(dāng)前一般雙效制冷機(jī)組的COP值為1.34的直燃機(jī)制備1000kW的冷量所消耗的燃油為746kW,直燃機(jī)制熱的COP值為0.9,制備1000kW的熱量所消耗的熱量為1111kW。兩項(xiàng)合計(jì)=746kW+1111kW=1857kW。所以節(jié)能效率為=(1857-1391)/1857×100%=25.1%。3.2配套設(shè)備的能耗因?yàn)楸拘滦蜋C(jī)組是在同時提供冷、熱兩種能源的情況下節(jié)能的,在制冷、供熱兩種負(fù)荷基本相等的節(jié)能效率最高,但實(shí)際運(yùn)行中,冷、熱負(fù)荷是不等的,節(jié)能效率也是有差異的。取不同的兩組冷、熱負(fù)荷求出它們在不同新舊機(jī)型的能耗,就可以求出節(jié)約效率。例如:一臺輸出熱負(fù)荷為2000kW,冷負(fù)荷為8000kW的兩用機(jī)組,制熱時的COP值為0.9,制冷的COP值為1.34,則消耗的能耗為:2000kW÷0.9+8000kW÷1.34=8192kW。如果選用新型機(jī)組制熱2000kW的同時,可以制冷2000kW,其綜合COP值為1.46,消耗能耗為:(2000kW+2000kW)÷1.46=2739kW還需要制冷6000kW,消耗能耗為:6000kW÷1.34=4477kW。共消耗:2739kW+4477kW=7216kW。所以節(jié)約效率為:(8192kW-7216kW)/8192kW×100％=11.9％。又如:一臺輸出熱負(fù)荷為7000kW,冷負(fù)荷為3000kW的兩用機(jī)組,制熱時的COP值為0.9,制冷的COP值為1.34,則消耗的能耗為:7000kW÷0.9+3000kW÷1.34=10017kW。如果選用新型機(jī)組制熱3000kW的同時,可以制冷3000kW,其綜合COP值為1.4,消耗能耗為:(3000kW+3000kW)÷1.46=4110kW。還需要制熱4000kW,消耗能耗為:4000kW÷0.9=4444kW共消耗:4110kW+4444kW=8554kW。所以節(jié)約效率為:(10017kW-8554kW)/10017kW×100％=14.60％。同理選多組不同冷熱負(fù)荷情況下,求出原能耗與改進(jìn)后的能耗進(jìn)行比較就可以求出節(jié)約效率,(為簡單起見,只選用11組數(shù)據(jù),實(shí)際可以任意選擇)繪制成表,詳見表1不同冷、熱負(fù)荷節(jié)約效率表。4冷、供熱條件下的節(jié)能技術(shù)①該機(jī)組可以同時完成制冷、制熱兩種循環(huán),是把制冷與供熱兩種循環(huán)有機(jī)的結(jié)合到一套循環(huán)體系當(dāng)中。②把