第一类溴化锂热泵的原理与应用领域

王凤

摘要：全世界的能源利用率普遍不高，导致余热资源丰富。溴化锂吸收式热泵能够有效地回收各种低温余热，在节能减排方面发挥着重要的作用。介绍了第一类溴化锂热泵的原理、特点与制热过程，并且总结了第一类溴化锂热泵能够应用的领域。另外，对辽宁锦州某电厂采用溴化锂吸收式热泵集中供热的实例进行了介绍，对有效回收各种余废热进行工业供热、城市供热提供了有效参考。

关键词：溴化锂吸收式；热泵原理；热应用集中供热

1 前言

目前即使是能源利用率比较高的国家，比如日本、美国也有40%～60%的热量被浪费掉了，而我国的能源利用率不到30%。相当大的一部分废热被排放到大气中，不仅浪费了大量的能源，增加了生产成本，而且对环境也造成了污染。由此可见，余热、废热的利用有着重要的意义，可以降低生产成本，减少环境污染，提高经济效益。

我国有着丰富的余热资源，由于其品位低，一直没有得到应用，而是直接排放到大气中。据统计，我国东北地区每年大概有5.5×108GJ的低温热源热量未被利用，利用溴化锂吸收式热泵技术可以很好的利用这部分低温余热。其中第一类溴化锂热泵应用最广泛。

2 第一类溴化锂热泵原理与特点

第一类溴化锂吸收式热泵是一种以少量高温热源（如蒸汽、高温热水、可燃性气体的燃烧热等）为驱动热源，从低温余热源提取热量，并将热量转移到中温热水中，将热水加热到工艺或采暖所需要的温度，从而实现热能自低温向高温转移的装置。

第一类溴化锂吸收式热泵主要有清洁环保（以溴化锂作吸收剂、水作制冷剂，无毒、无嗅、无氟，对大气无污染）、操作简单（智能化全自动控制，具有自动检测、自动调节、自动保护功能）、负荷调节范围广（可在10%～100%间连续调节）等特点，且可回收利用余热，提高能源利用率。

该热泵的工质对是水和溴化锂，水为制冷剂，溴化锂为吸收剂。水为制冷剂的优势在于，汽化潜热大，易获得，无毒，无味，不燃，不爆。

溴化锂，盐类，常温下是一种无色粒状晶体，熔点549℃，沸点1265℃，而常压下，水沸点100℃，两者相差1165℃，因而发生器中沸腾蒸汽几乎全是水蒸气。溴化锂极易溶于水，且溴化锂溶液有很强的吸水性。

溴化锂溶液对一般的金属有较大的腐蚀性，特别是存在空气（主要是氧气）时。在高真空条件下，加入缓蚀剂，可有效缓解腐蚀。目前腐蚀的问题已得到解决，但通常，溴化锂吸收式热泵必须工作在真空条件下。

溴化锂吸收式热泵的主要装置有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、节流阀、溶液交换器、溶液泵等。其中前4个是主要的设备，基本上属于管壳式换热器。由于溴化锂吸收式热泵在真空条件下工作，所以机组的气密性很重要。

3 第一类溴化锂热泵的制热过程

低温余热水在蒸发器传热管内流动，与管外真空环境下喷淋的冷媒水进行热交换，冷媒水吸收管内的余热水热量而蒸发，冷媒蒸汽进入吸收器被溴化锂浓溶液吸收。吸收器中浓溶液喷淋在传热管外，吸收蒸发器中产生的冷媒蒸汽后成为稀溶液；产生的吸收热被传热管内流动的热水带走，既保持了吸收器的吸收能力，又提高了热水温度。吸收器中的稀溶液经过泵打到发生器中被驱动热源加热浓缩为浓溶液，同时产生大量的冷媒蒸汽进入冷凝器。从吸收器来的热水进入冷凝器传热管，吸收管外冷媒蒸汽的热量，温度再次提升后进入客户端供热系统；冷媒蒸汽放出热量被凝结为冷媒水再次进入蒸发器吸取余热水的热量，从而实现了热量从余热水到热水的转移。

4 第一类溴化锂热泵的应用领域

溴化锂吸收式热泵具有显著的节能效果，可广泛应用于具有大量余热源的石油、化工、热电、冶炼、煤炭、橡胶、制药等领域。余热源根据温度分为高温、中温、低温3种热源：

高温工况热源水主要来自油田的污水、深井水、地热尾水以及电厂、化工厂、冶金、焦化、纺织行业产生的工艺废热水或冷却水等。

中温热源水主要是来自工艺过程中的废热水、集中冷却塔等，其温度基本在20℃～35℃之间。

低温热源主要是地表水（江、河、湖、海）及浅层地下水（浅井水）等。这类热源温度基本在10℃～25℃之间。

溴化锂吸收式热泵利用上述大量的低品位热源，把热媒增热或升温，用于生产、生活之中，是能有效提高企业热能利用率的节能环保型产品。

5 第一类溴化锂吸收式热泵典型的应用实例——辽宁锦州某集中供热电厂项目

辽宁锦州某集中供热电厂现安装有2×300MW燃煤纯凝式供热机组，单台汽轮机额定抽汽压力0.2MPa.g，额定抽汽量为500吨/小时。其供热范围主要包括锦州凌南新区、太平区、古塔区和凌河区等区域，为了响应国家节能减排建设，缓解城市供热压力，该电厂决定利用吸收式热泵机组回收1号机组汽机冷端循环冷却水的余热，可实现供热面积600万m²。

该项目选用73.4MW蒸汽型吸收式热泵机组4台，以汽轮机抽汽为动力，回收冷却塔循环水余热，向城市供热。驱动热源为0.2MPa.g的饱和蒸汽，余热水进出口温度为35℃/27.8℃，供热水的进出口温度为50℃/75.3℃，总供热量为293.6MW。

该项目在节能减排方面产生了巨大的经济效益和环保效益。它实现供热面积600万m²，年回收余热量155.52×104GJ，节约资金4043.52万元（按热价26元/GJ计算）。每年可节省标煤5.3万吨，减少排放C0213.89万吨、S02450.5吨、NOX₃92.2吨，年节水90.6万吨。

6 结束语

第一类溴化锂吸收式热泵的COP约为1.7～2.48之间，即消耗1kCal的高温驱动热量，可从低温余热源中提取0.7～1.48kCal的热量，制取1.7～2.48kCal的高温热。因此，它是一种仅需少量的驱动热源，就可以将余热中的热量提取出来供生产、生活使用的节能环保型产品。在现今国家提倡节能减排的大环境下，第一类溴化锂吸收式热泵的应用范围越来越广泛。