热泵热回收技术在某药厂的节能应用分析 作者： 日期：8 热泵热回收技术在某药厂的节能应用分析摘要：基于某药厂热水供应节能改造的需要，分析了热泵热回收技术的应用特点和技术原理；针对原方案循环水+锅炉的能耗大、污染严重的特点，提出了利用厂区内冷却循环水的热泵热回收技术的改进方案；对两方案进行了经济性评价和节能环保计算对比，结果表明：热泵热回收技术经济回收期较短且节能环保效果显著。关键词: 节能 热泵热回收 经济性评价abstract: based on a drug company hot water supply the needs of the energy saving transformation, analyses the application of heat recovery technology characteristics and technical principle; in the original plan of the circulating water + boiler energy consumption, the characteristics of the pollution is put forward by using the factory of recirculating cooling water in the heat pump heat recovery technical improvement of the project; two scheme in the economic evaluation and energy conservation and environmental protection calculation models, the result shows that: heat pump heat recovery technology economy is shorter and energy conservation and environmental protection effect is remarkable.keywords: energy saving heat pump hot recycling economic evaluation0 引言能源是左右可持续发展进程的关键因素之一，一方面能源为改善人类生活和促进经济发展所必需；另一方面，能源也可能带来空气污染、地球变暖等健康和环境问题1。我国的目前的能源利用率只有30%左右，单位gdp的耗能世界平均水平的三倍，与发达国家差距较大2。低的能源利用率，一方面以消耗大量的能源作为经济、社会发展的支撑，造成了有限的能源资源与快速的经济、社会发展之间的矛盾越来越突出；另一方面，大量的废热排放到大气中，造成了严重的热污染，同时粉尘，so2，co2等污染物的排放严重的造成环境污染。可见余热回收利用是节能减排的一个重要措施，余热利用既能减少“废热”的排放，同时将回收的余热利用起来，节约了能源。本文基于某药厂热水需用的节能改进项目，分析了热泵热回收技术应用的可行性，并与原锅炉供热水方案进行了经济、节能环保效果评价。对绿色厂房改造提供了一定借鉴意义。1 热泵回收技术研究现状到20世纪70年代以来，许多国家相继开始研制和开发热泵技术，热泵技术得到了前所未有的发展3。文献4对水源热泵在冬冷夏热气候地区进行了经济性分析，以假定建筑面积及冷负荷为例，对水源热泵冷热水机组、风冷热泵机组、澳化锂直燃机组、水冷冷热水机组+燃油热水锅炉的四种冷热源方案，利用净现值成本法进行了经济性比较，证明了水源热泵系统在湖南地区有较好的经济性。文献5通过综合的经济性分析比较，认为水源热泵在目前能源价格下有较强的经济竞争性。因此，如果空调建筑物附近有可利用的地表水源，利用地表水作为空调冷热源的热泵系统可能是既节能又经济的空调系统。我国的供热经历了从一家一户的小煤炉到燃煤锅炉的转变，现在又进一步禁止在城镇中建设中小型锅炉房6，体现了政府对保护大气环境的高度重视。因此，除了集中供热的型式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵热回收技术就是能有效节约能源、减少大气污染和co2排放的新技术。2热泵热回收技术的原理及特点如同采用水泵可以把水从低处提升到高处那样，人们也可以用热泵技术把热量从低温端抽吸到高温端7,8。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这也是热泵节能的关键所在。水源热泵是利用地球表面浅层地热能如土壤、地下水或地表水、废水、污水中存在的热量，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转换的一种技术。由热力学第二定律可知，如果以机械能或电能作为补偿条件，热量也可以从低温物体转移到高温物体中去，我们把能实现这种能量传递方式的装置称为热泵，如图1所示。图1 热泵系统基本能量的转换由上图可知，如果不考虑热泵运行时的能量损失，理论上有:即热泵输出的高温热量，等于输入能量w与低温热源获得的热量之和。显然为“变废为宝”的大部分，也就是热泵装置回收的余热。对于一个热泵系统来说，影响其供热效果的因素有很多，包括系统特征、地区气候条件、低温热源特征、负荷大小等。但是，最重要的评价指标是其性能系数cop。热泵的制热系数等于制热量与耗功量w之比，即:(1)水源热泵机组具有重要的推广应用价值。根据国外的经验，由于水源热泵运行费用低，增加的初投资一般可在1-7年内收回，水源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统模式。3药厂热水热量平衡计算厂房的热水主要用于生产和生活用热水，根据相关资料可计算出总热水用量，见表1。(2)式中：设计供应小时总热水量；：工艺洗涤小时用水量；：工房生活热水小时用水量。可求得设计小时耗热量。（3）式中：设计供应小时总耗热量；：水的比热；：热水密度；：同时使用系数；：供热水温度；：出水温度。厂区可用的工艺冷却循环水余热主要是个设备的冷凝水，其温度在30左右，具有丰富的低品位热量，药厂的主要余热集中在制药中心和加工中心。从表1，2可知，厂区需用热水热量392.4kw，厂区的冷却循环水所含热量为5363.5kw，远大于联合工房热水耗热量，完全满足联合工房热水的耗热量需求。同时由表2可知，药厂内循环冷却水的温度均在30以上，根据美国制冷学会ar1320标准，水源热泵系统对水温的要求是5-38，水温在10-22之间运行时能效比较高。因此水温完全满足热泵热回收的高效运行。4药厂节能改进方案药厂原有的热水供应方案采用的是冷却循环水预热+锅炉的方案见图2。该方案技术简单初投资小，简单易行，利用循环水加热具有一定节能效果。但并没有充分利用可回收余热资源，锅炉的需用大量煤炭和补水，造成了额外的污染和浪费。图2 原热水热源方案图基于绿色厂房改造的需要，提出了改进方案，拟采用循环水+热泵热回收机组的方案见图3。该方案完全采用非传统能源保证生活热水，技术先进，有一定技术难度，然其节能前景巨大，可以大量减少污染排放。