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1、兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER热泵基础理论培训热泵基础理论培训张元涛张元涛兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER【制冷工质的状态参数制冷工质的状态参数】【制冷传热学基础制冷传热学基础】 【冷剂循环原理冷剂循环原理】 【吸收式热泵原理吸收式热泵原理】 【我公司余热利用项目简介我公司余热利用项目简介】 主要内容主要内容兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER一、制冷工质的状态参数一、制冷工质的状态参数兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER“压力压力”( (压强压强):):工质作用在单位面积容器壁上的力工质作用在单位面积容器壁上的力 大气压大气压B B（标准大气压）（标准大气压
2、）B = 101.3 KPaB = 101.3 KPa 绝对压力绝对压力 P P相对于绝对真空的压力值相对于绝对真空的压力值 表压力表压力 Pn = P - BPn = P - B绝对压力超出大气压力的值绝对压力超出大气压力的值 真空度真空度Pv = P - B= PnPv = P - B= Pn绝对压力低于大气压力的值绝对压力低于大气压力的值制冷工质的状态参数制冷工质的状态参数兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER制冷工质的状态参数制冷工质的状态参数v温度温度: :衡量物质的冷热程度衡量物质的冷热程度v热力学温度热力学温度 K: K: 为了理论计算而定义的物理量为了理论计算而定义的物理量
3、 , ,定义为水的三相点温度定义为水的三相点温度 273.15K273.15Kv摄氏温度摄氏温度 : :日常使用的温度物理量日常使用的温度物理量, ,将水在将水在 1 1个标准大气压的冰点定个标准大气压的冰点定为为 0 0 v单位换算单位换算v华氏温度华氏温度 F( F(英国科学家英国科学家 常用常用 ) )v露点温度露点温度 : : 气体中的水分从未饱和的水蒸汽变成饱和的水蒸汽时的温气体中的水分从未饱和的水蒸汽变成饱和的水蒸汽时的温度。它表示气体中的含水量度。它表示气体中的含水量 , ,露点越低表示气体中含水量越少露点越低表示气体中含水量越少 , ,气体越干气体越干燥。露点和压力有关燥。露点
4、和压力有关, ,如大气压如大气压 （0.101Mpa0.101Mpa）下水露点温度为）下水露点温度为-20-20兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER制冷工质的状态参数制冷工质的状态参数密度密度 单位体积工质的质量单位体积工质的质量比重比重 工质相对于纯水的密度比工质相对于纯水的密度比纯水密度：纯水密度：1.0 103 Kg/m31.0 103 Kg/m3兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER二、制冷传热学基础二、制冷传热学基础兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER传热发生的原因传热发生的原因: :存在温度差存在温度差传热方式传热方式: :热传导：一般在固体之间发生热传导：一般在固
5、体之间发生热对流：依靠流体的流动而进行的传热。热对流：依靠流体的流动而进行的传热。热辐射：与物体的温度有关系，温度低时可忽略热辐射：与物体的温度有关系，温度低时可忽略在同一换热过程中这三种传热方式是并存的在同一换热过程中这三种传热方式是并存的, ,只是侧重于某一中而已只是侧重于某一中而已. .抽汽级数抽汽级数 制冷传热学基础制冷传热学基础兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER制冷传热学基础制冷传热学基础传热方程传热方程: :q = K q = K （t1 t2t1 t2）q q：单位面积的传热量：单位面积的传热量K K：传热系数（衡量换热器的热交换能力）：传热系数（衡量换热器的热交换能力）
6、t1t1：高温介质：高温介质t2t2：低温介质：低温介质兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER三、冷剂循环原理三、冷剂循环原理兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER溴化锂及其溶液的性质溴化锂及其溶液的性质v溴化锂及其溶液的性质：溴化锂及其溶液的性质：v溴化锂固体为白色晶体溴化锂固体为白色晶体, ,溴化锂是由从锂矿石提炼出的锂（溴化锂是由从锂矿石提炼出的锂（LiLi）和从海水）和从海水中提炼出的溴（中提炼出的溴（BrBr）合成的固体化合物，因为锂与钠（）合成的固体化合物，因为锂与钠（NaNa）、溴与氯）、溴与氯（ClCl）分别为同族元素，因此溴化锂显示出与氯化（）分别为同族元素，因此溴化
7、锂显示出与氯化（NaClNaCl）即食盐极其相）即食盐极其相似的特性。众所周知，若将食盐放入湿度较高的空气中，食盐会吸收空气似的特性。众所周知，若将食盐放入湿度较高的空气中，食盐会吸收空气中的水分而发粘。溴化锂也具有与食盐相同的特性，若溴化锂溶液的浓度中的水分而发粘。溴化锂也具有与食盐相同的特性，若溴化锂溶液的浓度很高，就非常容易吸收水中的蒸汽。其吸湿力远比食盐高。很高，就非常容易吸收水中的蒸汽。其吸湿力远比食盐高。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER水作为制冷剂的性质水作为制冷剂的性质水作为制冷剂的优点水作为制冷剂的优点 价格便宜；价格便宜； 能容易的获得能容易的获得 无毒性、无腐蚀性
8、、使用方便无毒性、无腐蚀性、使用方便 汽化潜热大汽化潜热大 但是，水存在于我们居住的地面上，也就是说，其拥有在大气压但是，水存在于我们居住的地面上，也就是说，其拥有在大气压力状态力状态00结冰，结冰，100100剧烈沸腾的性质。因此，利用大气压力状态下水剧烈沸腾的性质。因此，利用大气压力状态下水的汽化进行冷冻是不可能的，这表明有必要进行某种操作的汽化进行冷冻是不可能的，这表明有必要进行某种操作兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER热泵各容器作用热泵各容器作用v1 1、蒸发器：通过制冷剂的蒸发，吸收外界热量，提供冷量。、蒸发器：通过制冷剂的蒸发，吸收外界热量，提供冷量。v2 2、吸收器：吸收
9、蒸发器产生的蒸汽，稀释溴化锂溶液放出热量同、吸收器：吸收蒸发器产生的蒸汽，稀释溴化锂溶液放出热量同时蒸发器过来的蒸汽凝结放出热量时蒸发器过来的蒸汽凝结放出热量v3 3、再生器：通过驱动蒸汽使蒸发掉稀释的溴化锂溶液中的水分，、再生器：通过驱动蒸汽使蒸发掉稀释的溴化锂溶液中的水分，获取浓溴化锂溶液。获取浓溴化锂溶液。v冷凝器：凝结并回收再生器蒸发出的水蒸汽，作为制冷剂重新投入冷凝器：凝结并回收再生器蒸发出的水蒸汽，作为制冷剂重新投入运行，在此过程中蒸汽凝结发出热量运行，在此过程中蒸汽凝结发出热量兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER溴化锂溶液对水蒸汽的吸收作用溴化锂溶液对水蒸汽的吸收作用 如图
10、是将水和溶液注入不同的密闭容器，在相同温度下，溶液的浓度如图是将水和溶液注入不同的密闭容器，在相同温度下，溶液的浓度52%52%的话，当倆容器中溶液达到饱和时，两个容器存在压力差，阀门全开的的话，当倆容器中溶液达到饱和时，两个容器存在压力差，阀门全开的话，由于蒸汽压力差会使水蒸气从蒸发器流到吸收器中，其结果，在各话，由于蒸汽压力差会使水蒸气从蒸发器流到吸收器中，其结果，在各自的容器内发生以下变化自的容器内发生以下变化: :兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER溴化锂溶液对水蒸汽的吸收作用溴化锂溶液对水蒸汽的吸收作用 随着阀门打开，蒸发器的压力下降。随着阀门打开，蒸发器的压力下降。 伴随着蒸
11、发器的压力下降水开始蒸发，并吸收热量所以温度下降（起到伴随着蒸发器的压力下降水开始蒸发，并吸收热量所以温度下降（起到降低温度，制冷的目的）。降低温度，制冷的目的）。 阀门打开吸收器的压力上升。阀门打开吸收器的压力上升。 随着吸收器的压力上升，蒸发器过来的蒸汽冷凝，溶液吸收冷凝的水，随着吸收器的压力上升，蒸发器过来的蒸汽冷凝，溶液吸收冷凝的水，其的浓度下降其的浓度下降. . 吸收器中，水蒸气冷凝放热温度上升。溶液稀释放热导致温度上升。吸收器中，水蒸气冷凝放热温度上升。溶液稀释放热导致温度上升。 随着溶液的温度上升，吸收器中压力上升。随着溶液的温度上升，吸收器中压力上升。 也就是说，上图的模式是溴
12、化锂水溶液通过真空泵的作用，使内压下降，也就是说，上图的模式是溴化锂水溶液通过真空泵的作用，使内压下降，达到吸收器和蒸发器各自的饱和状态，在两个容器中形成压力差，当阀门打达到吸收器和蒸发器各自的饱和状态，在两个容器中形成压力差，当阀门打开时，由于这个压力差的作用，使蒸发器中的水蒸发，吸收器中溶液吸收蒸开时，由于这个压力差的作用，使蒸发器中的水蒸发，吸收器中溶液吸收蒸发过来的水蒸汽，当两容器中的压力相同后，溶液的吸收作用就没有了。发过来的水蒸汽，当两容器中的压力相同后，溶液的吸收作用就没有了。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER吸收作用的维持吸收作用的维持 在上面，溶液的吸收作用没有了是什
13、么原因呢？在上面，溶液的吸收作用没有了是什么原因呢？ 这是因为水和溶液的蒸汽没有压力差了，水蒸汽就不移动了。这是因为水和溶液的蒸汽没有压力差了，水蒸汽就不移动了。也就是说如果能维持水和溶液的蒸汽压力差，就能使溶液的吸收作也就是说如果能维持水和溶液的蒸汽压力差，就能使溶液的吸收作用，即水的蒸发作用继续。用，即水的蒸发作用继续。 那么，为什么会没有压力差呢？那么，为什么会没有压力差呢？ 这是由于蒸发器的蒸汽压力下降，吸收器的蒸汽压力上升，就这是由于蒸发器的蒸汽压力下降，吸收器的蒸汽压力上升，就没有压力差了。从而为了维持压力差即吸收作用，有必要在吸收器没有压力差了。从而为了维持压力差即吸收作用，有必
14、要在吸收器侧作出某种对应侧作出某种对应兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER溴化锂吸收作用的维持溴化锂吸收作用的维持v 准备另外的再生器，将浓度下降的溶液用压力泵输送到再生器准备另外的再生器，将浓度下降的溶液用压力泵输送到再生器中中, ,并通过外部加热使溶液浓缩，使水分蒸发，就能使溶液的浓度并通过外部加热使溶液浓缩，使水分蒸发，就能使溶液的浓度返回到原来的浓度，再将变成原浓度的溶液回流到吸收器中。通过返回到原来的浓度，再将变成原浓度的溶液回流到吸收器中。通过以上操作，就可以抑制住吸收器的蒸汽压力上升以上操作，就可以抑制住吸收器的蒸汽压力上升兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER冷剂的再
15、生冷剂的再生v 将吸收器中浓度低的溶液，用压力泵输送到再生器进行浓缩后，再将吸收器中浓度低的溶液，用压力泵输送到再生器进行浓缩后，再将高浓度的溶液回流到吸收器，再将吸收器中的溶液冷却。用这种操作将高浓度的溶液回流到吸收器，再将吸收器中的溶液冷却。用这种操作方法，能使蒸发器中的水连续不断地蒸发。但是，也存在一个问题。在方法，能使蒸发器中的水连续不断地蒸发。但是，也存在一个问题。在这个模式中，没有水的补充。这个模式中，没有水的补充。v 按以上模式不变，原来注入到蒸发器的水用完，作为吸收式热泵也按以上模式不变，原来注入到蒸发器的水用完，作为吸收式热泵也就失去机能了。就失去机能了。v 另一方面，前面虽
16、然讲过了用再生器加热溶液，使水蒸汽蒸发浓缩，另一方面，前面虽然讲过了用再生器加热溶液，使水蒸汽蒸发浓缩，但是用蒸发器蒸发了的水蒸汽，由于无处去，所以这种状态下会形成再但是用蒸发器蒸发了的水蒸汽，由于无处去，所以这种状态下会形成再生器压力异常上升或溶液不能浓缩再生。这样就需要另外的措施。生器压力异常上升或溶液不能浓缩再生。这样就需要另外的措施。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER冷剂的再生冷剂的再生 如图所示将冷凝器和再生器用配管连接，再生器蒸发了的水蒸气流如图所示将冷凝器和再生器用配管连接，再生器蒸发了的水蒸气流到冷凝器，在此用冷却水冷却，再生器过来的水蒸汽变成水。液化了的水到冷凝器，在
17、此用冷却水冷却，再生器过来的水蒸汽变成水。液化了的水通过冷凝器与蒸发器之间管道，返回到蒸发器中蒸发，蒸发的水蒸汽再被通过冷凝器与蒸发器之间管道，返回到蒸发器中蒸发，蒸发的水蒸汽再被吸收器吸收。这个过程将持续不断的进行，蒸发器中就会源源不断输送出吸收器吸收。这个过程将持续不断的进行，蒸发器中就会源源不断输送出冷量来，这样就形成了最基本的冷量来，这样就形成了最基本的“水水- -溴化锂吸收式热泵溴化锂吸收式热泵”。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER四、吸收式热泵原理四、吸收式热泵原理兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER吸收式热泵原理吸收式热泵原理v溴化锂吸收式热泵包括蒸发器、吸收器、冷
18、凝器、发生器、热交换器、屏蔽泵和其他附件等。它以蒸汽或燃料（燃气、燃油）为驱动热源，在发生器内释放热量，加热溴化锂稀溶液并产生水蒸汽。 水蒸汽进入冷凝器，释放冷凝热加热流经冷凝器传热管内的热水，自身冷凝成液体后节流进入蒸发器。 冷剂水经冷剂泵喷淋到蒸发器传热管表面，吸收流经传热管内低温热源水的热量，使热源水温度降低后流出机组，冷剂水吸收热量后汽化成冷剂蒸汽，进入吸收器。被发生器浓缩后的溴化锂溶液返回吸收器后喷淋，吸收从蒸发器过来的冷剂蒸汽，并放出吸收热，加热流经吸收器传热管的热水。 热水流经吸收器、冷凝器升温后，输送给热用户。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER普通热源水型热泵系统流程普
19、通热源水型热泵系统流程兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER五、我公司余热利用项目简介五、我公司余热利用项目简介兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER概况概况v 国泰公司国泰公司#11#11机组循环水余热利用工程采用吸收式热泵余热回机组循环水余热利用工程采用吸收式热泵余热回收技术，以收技术，以#11#11机组五段抽汽作为驱动蒸汽，从机组五段抽汽作为驱动蒸汽，从#11#11机组循环水中回机组循环水中回收废弃的低品位余热，将回收余热传递给城市集中供热热网回水，收废弃的低品位余热，将回收余热传递给城市集中供热热网回水，从而可提高公司热网换热站的进口水温，减少汽轮机的采暖抽汽量，从而可提高公司
20、热网换热站的进口水温，减少汽轮机的采暖抽汽量，提高公司的能源综合利用效率，同时，可减少大气污染物及水蒸汽提高公司的能源综合利用效率，同时，可减少大气污染物及水蒸汽的排放，具有显著的经济、社会与环境效益。的排放，具有显著的经济、社会与环境效益。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER系统构成及连接方案系统构成及连接方案 本项目新建热泵房一座，利用吸收式热泵回收本项目新建热泵房一座，利用吸收式热泵回收#11#11机循环冷却机循环冷却水的余热，以提高电厂热效率，实现能源的高效利用。热泵房布置水的余热，以提高电厂热效率，实现能源的高效利用。热泵房布置在在#11#11机组热网加热器厂房外南侧场地，该场
21、地距离抽汽管道和循机组热网加热器厂房外南侧场地，该场地距离抽汽管道和循环水管道很近。吸收式热泵利用环水管道很近。吸收式热泵利用#11#11机部分调整抽汽作为驱动汽源，机部分调整抽汽作为驱动汽源，提取提取#11#11机循环水余热（循环水温度由机循环水余热（循环水温度由 34 34 降到降到27.9527.95）将）将5555的热网回水提升至的热网回水提升至73.573.5，经吸收式热泵加热后的热网回水再分别，经吸收式热泵加热后的热网回水再分别进到进到#10#10、#11#11机的热网加热器加热至热用户需要的温度后供出。机的热网加热器加热至热用户需要的温度后供出。兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER#11机组循环水余热利用原则性系统图至热网加热器73.534循环水27.95循环水热泵升压泵 吸收式热泵兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER343427.9527.9573.573.55555兴泰发电兴泰发电XINGTAI POWER 水平有限 敬请指正 谢谢大家
