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氨水機組技術簡介


 

發布日期:[2014/2/28 14:25:40]    來源:泰山集團泰安華能制冷有限公司

 

氨吸收余熱制冷制冷技術相關資料

一、產品特點

尾氣、余熱制冷機組是一種新型的節能、環保制冷設備,尾氣、余熱為驅動源通過氨水吸收制冷方式來實現制冷。通過氨水吸收制冷機組熱冷轉換,廢氣熱量重新得到有效的利用,大大節約能源消耗,顯著增加經濟效益和社會效益。余熱制冷機組作為一種制冷設備的特點有:

1、使用壽命長。機組由多臺換熱設備組成,除1臺小功率溶液泵外無其它的運動部件。制冷工質采用全封閉運行方式,制冷液永無泄漏。機組維護簡單、使用方便,壽命較壓縮機制冷機組約長一倍以上。

2、使用安全可靠。機組內設有各種保護裝置,在運行中如出現故障機組具有能自動報警、停機、復位等功能。機組停用時整個系統會自動恢復到無壓狀態。

3、節約能源顯著。以1臺蒸發溫度為-25度,制冷量為2萬大卡每小時(23KW)為例,采用壓縮式制冷機組需要的耗電功率為11kW,而采用尾氣、余熱制冷機組需要耗電功率僅為1.1kW,僅為壓縮式制冷機組耗電功率的10%左右。

4、先進的PLC控制技術。真正實現了“一鍵開機”和自動控制運行。并設有過熱、超壓等安全保護,在間接制冷系統中,不凍液溫差檢測延時開停,完全保證機組安全正常運行。

5、制冷范圍大。與傳統溴化鋰機組相比,由于該機組采用氨作為制冷劑,蒸發溫度可以從-60度到+5度,機組可以用來建造冷庫、制冰、做空調;而溴化鋰機組由于蒸發溫度不能低于0度,所以只能用來做空調。

二、氨吸收制冷技術

㈠原理

氨水吸收式制冷裝置由發生器、冷凝器、蒸發器、吸收器、循環泵、節流閥等部件組成,工作介質包括制取冷量的制冷劑和吸收、解吸制冷劑的吸收劑,二者組成工質對。濃氨水溶液在發生器中被加熱,分離出一定流量的冷劑蒸氣進入冷凝器中,冷劑蒸氣在冷凝器中被冷卻,并凝結成液態;液態冷劑經過節流降壓,進入蒸發器,在蒸發器內吸熱蒸發,產生冷效應,冷劑由液態變為氣態,再進入吸收器中;另外,從發生器流出的稀溶液經換熱器和節流降壓后進入吸收器,吸收來自蒸發器的冷劑蒸氣,吸收過程產生的濃溶液由循環泵加壓,經換熱器吸熱升溫后,重新進入發生器,如此循環制冷。
    氨水吸收式制冷以自然存在的水或氨等為制冷劑,對環境和大氣臭氧層無害;以熱能為驅動能源,除了利用鍋爐蒸氣、燃料產生的熱能外,還可以利用余熱、廢熱、太陽能等低品位熱能,在同一機組中還可以實現制冷和制熱(熱泵)的雙重目的。整套裝置除了泵和閥件外,絕大部分是換熱器,運轉安靜,振動小;同時,制冷機結構簡單、安全可靠、安裝方便。在當前能源緊缺,電力供應緊張,環境問題日益嚴峻的形勢下,吸收式制冷技術以其特有的優勢已經受到廣泛的關注。目前,吸收式制冷正在向著小型化、高效化的方向發展,各國對吸收式技術的開發研究主要集中在聯合循環、余熱利用、吸收式熱泵、吸收和發生過程的機理研究、換熱結構和換熱表面、界面活性劑及緩蝕劑、機組優化設計及經濟性分析、系統的特性仿真等方面。吸收式制冷已經成為制冷技術的主要發展方向之一,有著非常廣闊的前景。

㈡流程

尾氣余熱制冷機組采用氨水溶液作為工作介質,其工作循環是由發生、分離、冷凝、節流、蒸發、吸收六個過程組成(附流程示意圖)。

制冷劑循環:由尾氣為發生器加熱,產生出的氣液混合物經分離器分離后,分離出高濃度的制冷劑蒸氣。經冷凝器凝結成液體進入貯液罐。制冷劑液體通過浮球閥節流降壓后進入蒸發器蒸發。蒸發后的制冷劑氣體進入吸收器,被稀溶液吸收后成為濃溶液,再由溶液泵將濃溶液經溶液換熱器與來自發生器的稀溶液換熱后送入發生器再次加熱,周而復始形成制冷循環。

溶液循環:經分離器分離出來的稀溶液進入溶液換熱器與濃溶液換熱后,經浮球閥自動調節進入吸收器,并吸收制冷劑后成為濃溶液,再由溶液泵送入發生器加熱。發生器受熱后濃溶液產生出的氣液混合物進入分離器分離后,分離出稀溶液,周而復始形成溶液循環。

三、氨水吸收式制冷機與蒸氣壓縮式制冷機性能的比較

吸收式制冷循環的熱力系數和蒸氣壓縮式制冷循環的制冷系數都是用來評價循環經濟性的主要技術指標。但兩者之間不能直接加以比較,因為壓縮式制冷機消耗功,吸收式制冷機消耗熱能,功比熱能的品位高,產生功的成本也高。對這兩個數值進行比較時,必須考慮電站內蒸汽裝置中的熱交換情況及效率。即使如此,吸收式制冷機的熱力系數仍然低于壓縮式的當量熱力系數,原因在于吸收式制冷機系統的運行過程中存在著更多的熱力不可逆過程。

從兩個系統的運行費用比較來看,在較低的蒸發溫度下似乎采用吸收式制冷系統更為合適,特別是在有高溫加熱介質可以利用的情況下更是如此。因為這樣有可能利用單級吸收式制冷系統獲得需兩級壓縮式系統才能獲得的低溫。

氨水吸收式制冷機(系統)的特點

與其它形式的制冷機相比較,氨水吸收式制冷機具有如下特點:
  (1)采用蒸氣或熱水作為熱源,有利于廢熱的綜合利用,特別適合于化工、冶金和輕工業中的制冷設備;
  (2)以氨作為制冷劑,能制取0℃以下的低溫;
  (3)整個裝置除泵外均為塔、罐等熱交換設備,結構簡單,便于加工制造;
  (4)振動、噪音較小,可露天安裝,從而降低了建筑費用;
  (5)負荷在30~100%范圍內調節時,裝置的經濟性沒有明顯變化;
  (6)維修簡單、操作方便、易于管理;
  (7)氨價格低廉,來源充足;
  (8)對大氣臭氧層無破壞作用;
  (9)對銅及銅合金(磷青銅除外)有腐蝕作用;
  (10)鋼材及冷卻水消耗量大;
  (11)熱力系數較低;
  (12)由于氨、水的沸點比較接近,為提高氨氣濃度,系統中必須增設精餾和分凝設備。

四、系統工作原理圖

五、產品系列

1、內燃機尾氣制冷機組

利用內燃機的尾氣來驅動發生器的氨水制冷機系列,主要用途是在陸地上利用發電機產生的內燃機排氣實現制冷。漁船上利用柴油機的尾氣來制冰或建小型冷庫。

2、陸地用工業廢熱驅動的制冷機組

工業生產中的廢熱包括:廢蒸汽、廢水、廢煙氣、爐窯產生的廢氣等,只要溫度大于120度,都可以用來驅動制冷機組。冷量可以用來做空調可以用來建冷庫或制冰。我們已經成功為用戶設計生產了煙氣和蒸汽驅動的10萬大卡和30萬大卡機組,并且正常運行了兩年多時間。

如果在發電廠周圍有用冰、或用冷的用戶,可以把發電廠的發電后的低品位蒸汽驅動氨水吸收機組來做冰或建冷庫。在漁港碼頭,利用發電廠的余熱來做冰,賣給漁民出海捕魚,建造冷庫儲存水產品,是最佳的選擇,同時可以實現電廠的冷熱電聯供,提高發電廠的能源利用效率。

3、直燃式氨水吸收制冷機組

在化石能源價格比較便宜的地方,利用燃燒器直燃技術來制冷。該制冷方式可以利用石油、天熱氣、甲烷等做燃料。由于熱量比較穩定,所以直燃機組運行非常穩定。

4、太陽能驅動的余熱制冷機組、熱泵機組

利用太陽能集熱技術,產生140度左右的蒸汽或熱水、導熱油,驅動制冷機組發生器工作,達到制冷的目的。我們的機組可以直接與太陽能制熱裝置連接成為一體,成為太陽能制冷(制冰)裝置。同時在太陽能熱驅動下,機組可以做熱泵使用,可以從低溫空氣中取熱,制取50度左右的熱水作為供暖熱源。熱力系數在1.5以上。使中國北方利用-25度以下低溫空氣源取暖成為可能,氨水吸收熱泵的特點和優勢就是能從-15度以下的空氣中取熱。這種性能是溴化鋰不能做到的。

5、烤箱、熱處理爐排氣驅動的余熱制冷機組

在工業生產中,有些特殊工序需要利用烤箱進行烘烤,在烘烤的過程中消耗大量的電能或熱能。烤箱排除的廢氣或尾氣有的甚至高達350度以上。在一些金屬加工工件生產過程中,為了增加部件的性能,對一些特殊用途的部件要進行熱處理。熱處理的溫度一般可以達到400度以上,熱處理爐的排煙溫度在350度以上。烤箱、熱處理爐的排氣溫度是一種很好利用回收的余熱,利用氨水吸收制冷技術可以把余熱轉化為冷量,可以做空調降低車間溫度,也可以建立冷庫或制冰。

六、案例(一)

陸地內燃機發電機余熱驅動氨水制冷機組制冷取代制冷壓縮機(建冷庫)

12V190型柴油機額定發電功率500KW,排煙溫度580℃,可回收排氣余熱量為250KW,采用氨水吸收余熱制冷技術,設計蒸發溫度為-25℃時的制冷系數為0.65,設計制冷量為160KW。余熱制冷機組每KW制冷量價格約為4000元/KW,余熱制冷機組投資費用為64萬元。機械壓縮式制冷機組每KW制冷量價格約為2000元/KW,壓縮制冷機組投資費用為32萬元。采用余熱制冷多投資32萬元。

蒸發溫度為-25℃時壓縮制冷機組實際制冷系數為1.6左右,160KW制冷量機組需要消耗的電機功率為100KW,如果機組平均每天運行18小時,則每天耗電量為1800度電,如果電價為0.8元/度,則每日電費支出為1440元。如果制冷機組年運行時間為300天,則每年支付電費為43.2萬元。壓縮制冷機組年維護、保養費按機組價格的10%計,為3.2萬元,則總計年運行費用為46.2萬元。

余熱制冷機組耗電量僅為壓縮制冷的12%,在使用壽命期內基本上不需要保養和維修。余熱制冷機組年運行費為5.2萬元,比壓縮制冷少支付運行費41萬元。

如果將節約下的電費和維修費作為采用余熱制冷機組的收益,則經濟效益可按以下計算:

超額投資回收期為32/41=0.79(年)≈9.4(月)

全投資回收期為:64/41=1.56年=18.7(月)

從以上計算結果可以看到,采用余熱制冷機組后,多增加的投資費用可在9個半月內回收,全部的投資不到2年就可將全部投資回收。

案例(二)

漁船柴油機排氣驅動氨水吸收制冷機制冷(制冰)

大功率拖網漁船作業海區一般為深遠海,航次作業時間約為15—20d;如果到南沙漁場作業,航次作業時間將長達30—40d。大功率拖網漁船作業能力強,連續作業時間長,漁獲產量高,這就要求漁船具備較強的保鮮能力,才能保證漁獲保鮮質量。傳統的漁船帶冰保鮮方式,存在用冰量大、保鮮期短、漁獲保鮮質量不穩的缺點,已不足以滿足深遠海漁船連續作業的需要。我國有許多漁船常到南沙漁場生產,南沙漁場路途十分遙遠,而群眾漁船多為帶冰作業方式作業,漁船生產歸來,雖然滿載漁獲,然而魚倉保鮮冰早已消融,漁獲保鮮質量己大打折扣,本是優質魚卻賣不到好價錢,經濟效益體現不出來。嚴重影響了漁民開發南沙漁場生產的積極性。為了解決大功率漁船深遠海作業續航時間長,漁獲保鮮困難的難題,推薦使用漁船尾氣制冷機組。
1.設備及技術措施
(1)設備選擇 大功率漁船保鮮倉一般較大,容積常達80—100立方米。依保鮮倉容積配置制冷設備,可以選用我公司生產的1-3萬大卡/小時制冷機組。
(2)安裝要求 ①需要發電機提供3KW左右的電量;②漁船保鮮倉內安裝冷風機,也可根據用戶需要安裝海水制冰機。
2.保鮮原理 在傳統散冰保鮮模式的基礎上,引進冷風機的應用,發展為微凍并微冰保鮮技術,科學控制保鮮倉溫度,漁獲保持散冰保鮮的特點并提高保鮮度。
3.達到技術指標 經我公司選擇1對425kW雙拖漁船,試驗應用上述制冷設備,經過半年的運行,有如下體會:
(1)漁船節省用冰60%,對比安裝前航次節約用冰30t。
(2)保鮮倉溫度。溫度最低可降至-15℃。生產經驗表明以溫度控制在-8℃
-0℃狀態,漁獲質量保鮮效果較好,能保持散冰魚的特點,市場銷售適銷對路。
(3)漁獲保鮮率達100%。對比安裝前提高了20%,一般散冰保鮮拖網漁船漁獲保鮮率僅達80%,約有20%低值魚鹽漬。
(4)漁獲保鮮質量全部達到一級保鮮度,且保留了散冰保鮮特點,保鮮度明顯提高。
(5)延長漁獲保鮮期,航次作業時間可達40d甚至更長,提高了作業效率。
4.小結
   該項技術在傳統保鮮技術的基礎上,應用了制冷技術,發展為微凍并微冰保鮮技術,達到了保留散冰保鮮的特點又提高鮮度的目的,并且節約成本,延長保鮮期,增強漁船深遠海續航生產能力,設備投資不大,可操作性簡便,漁民易于掌握應用,設備的保修服務也有保障,十分適用于大馬力群眾漁船生產。

案例(三)

天然氣內燃機發電機余熱驅動氨水吸收制冷機組制冷作為干燥機組

由于新開采的天然氣中夾雜有水,所以在輸送和使用過程中都遇到問題,必須要為天然氣除水,主要利用降溫除濕的方法。制冷機組可采用內燃機余熱或天然氣直燃驅動的氨水吸收制冷機組,蒸發溫度控制在-20度左右,實現降溫除濕的效果。采用余熱氨水吸收制冷機組或直燃氨水吸收制冷機組大大節約了用電量,非常經濟使用。與煙臺中技海洋科技公司合作的內燃機余熱驅動的-35度蒸發的余熱氨水吸收制冷120KW機組已經順利運行。

案例(四)

工業廢蒸汽驅動的氨水吸收制冷機組作為中央空調

我們利用工業廢蒸汽為山東石橫特鋼廠制造安裝的350KW大卡空調機組,運行近4年了,效果非常好,取得良好的節電效果。機組使用操作簡單,正壓運行,比溴化鋰機組運行管理簡單,運行費用大大降低。

案例(五)

工業廢蒸汽驅動氨水吸收制冷機組制冷用于啤酒糖化工藝

利用150度飽和蒸汽,使用氨水吸收制冷技術,蒸發溫度-20度制冷機組為啤酒發酵提供-10度左右冷量。有利于啤酒廠蒸汽的熱平衡,回收大量余熱,同時滿足制冷要求。青島德曼啤酒設備科技有限公司120KW,-20度蒸發機組已連續運行兩年,制冷效果良好。

案例(六)

分布式能源項目

利用發電廠發電機組排除的蒸汽(大于120度即可),可以實現熱、電、冷聯產,可以在電廠附近建立冷庫,實現余熱的商業價值。有自備發電廠的企業,可以利用發電排氣建立冷庫。好當家集團用自備電廠的蒸汽,采用氨水吸收制冷技術建立冷庫,機組蒸發溫度設計為-30度,機組一期制冷量為820KW,方案正在實施。機組安裝后當年可回收設備投資,經濟效益顯著。

有余熱制冷要求的企業可以與我們聯系,我們負責設計、生產、安裝、調試、技術培訓等全面服務。

案例(七)

漆包線廠烤箱排氣驅動氨水吸收制冷機組制冷作為車間空調

利用漆包線廠烤箱排除的余熱驅動氨水吸收制冷機組制冷為車間降溫。漆包線廠的車間溫度由于布置了大量烤箱,烤箱散熱使得車間溫度較高,尤其到了夏天,工人在車間高溫環境下工作,身心備受煎熬。高溫烤箱排煙溫度高達400度左右,回收這部分余熱來制冷后為車間降溫是最好的選擇。尾氣中的樹脂等雜質通過專門設計的除污裝置進行清除,確保余熱順利回收。目前已在廣東幾個廠家做了幾個試點,取得良好經濟效益和社會效益。

案例(

太陽能或工業余熱驅動的低溫空氣源熱泵機組

利用槽式太陽能,制取140度的導熱油或蒸汽,驅動氨水吸收制冷機組,夏季可以作為制冷空調,也可以做制冰蓄冷;冬季利用室外低溫空氣源作為熱源,利用吸收式熱泵原理,制取50度左右的熱水,為房間提供熱量,供制熱所需。外界溫度在-25度的情況下也可以照常制熱。天津大學、陜西理工學院、東莞理工學院、北京科技大學、泰山集團總部辦公樓的太陽能或余熱驅動的制冷和熱泵機組都已正常使用,取得良好的經濟效益。

泰山集團泰安華能制冷有限公司

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