基于氨水吸收技術(shù)的低品位熱能遠距離輸送研究.pdf

1、低品位熱能的遠距離輸送是上世紀末引起許多發(fā)達國家關(guān)注的新課題,尤其是在核能和工業(yè)的余熱利用方面已經(jīng)引起重視,成為提高能源利用率的新突破口。盡管已經(jīng)有不少方法被提了出來,但是目前還沒有克服有效地利用遠距離低品位熱能的難題。這些方法包括可逆化學(xué)反應(yīng)、蓄熱材料、氫吸附合金、氣-固吸附和氣-液吸收等。其中氣-液吸收是近年提出來的新思路,與之相關(guān)的研究報道還很少。在此基礎(chǔ)上,本文對氨水吸收技術(shù)應(yīng)用于低品位熱能的遠距離輸送進行深入的研究,主要內(nèi)容包

2、括:
　　 (1)對各種氨水吸收循環(huán)方式應(yīng)用于低品位熱能遠距離輸送的可行性進行研究。這些循環(huán)包括單級氨水吸收循環(huán)、雙效氨水吸收循環(huán)、單純復(fù)疊式氨水吸收循環(huán)、兩級氨水吸收循環(huán)、帶發(fā)生器稀溶液膨脹的兩級氨水吸收循環(huán)、氨水吸收.壓縮復(fù)合循環(huán)、氨水吸收.噴射復(fù)合循環(huán)、GAX氨水吸收循環(huán)以及擴散氨水吸收循環(huán)。研究結(jié)果表明,單級氨水吸收循環(huán)是目前最適合的選擇,而單純復(fù)疊式氨水吸收循環(huán)、帶發(fā)生器稀溶液膨脹的兩級氨水吸收循環(huán)和氨水吸收.壓縮復(fù)合

3、循環(huán)也符合低品位熱能遠距離輸送的基本條件。
　　 (2)對基于單級氨水吸收循環(huán)的低品位熱能遠距離輸送系統(tǒng)進行了熱力學(xué)和流體力學(xué)分析。分析結(jié)果表明,單級氨水吸收循環(huán)適合在夏季為遠距離用戶提供空調(diào)制冷,冷能輸出溫度在5℃以上比較合適,在冬季提供地板采暖和生活熱水,熱能輸出溫度在60℃以下比較合適。當熱源端有130℃以上的余熱可供利用時,在上述條件下,遠距離制冷或制熱的熱力效率都可達0.5以上,而電力效率基本都在50以上。
　　

4、 (3)針對城市采暖系統(tǒng)的現(xiàn)狀,提出了一個可提升用戶端輸出能量品位的新型氨水吸收循環(huán)。該循環(huán)綜合了兩級循環(huán)、雙效循環(huán)以及第二類熱泵的優(yōu)點,能夠?qū)崿F(xiàn)在用戶端自備第二熱源從而提高用戶端輸出溫度的目的但沒有增加輸送負擔。模擬計算結(jié)果表明,該循環(huán)尤其適合在寒冷地區(qū)使用,并且在用戶端輸出的熱能溫度比單級氨水吸收循環(huán)高得多,當輸出溫度達到熱源溫度水平時,仍然保證熱力效率在0.3以上。以該循環(huán)為基礎(chǔ),引伸出兩類簡化形式,第一類簡化形式適合在環(huán)境溫度

5、較高時在用戶端輸出高溫熱能,第二類簡化形式則適合在環(huán)境溫度較高時在用戶端輸出低溫冷能。從新型氨水吸收循環(huán)出發(fā),結(jié)合單級氨水吸收循環(huán),形成了一套用戶端輸出溫度范圍大、環(huán)境適應(yīng)性廣的全年運行解決方案。以熱源溫度120℃為例,在環(huán)境溫度為-20～40℃,用戶端輸出溫度-30～140℃的大范圍內(nèi)都可以實現(xiàn)。
　　 (4)設(shè)計并構(gòu)建了一套緊湊的小型化實驗樣機,對基于單級氨水吸收循環(huán)的低品位熱能遠距離輸送系統(tǒng)進行熱力學(xué)驗證,分別對夏季遠距離

6、制冷、冬季和過渡季遠距離制熱進行實驗研究。實驗結(jié)果表明,夏季遠距離制冷的熱力效率一般在0.4以上,冬季遠距離制熱的熱力效率一般在0.5以上。借助氨水吸收技術(shù),將熱能轉(zhuǎn)換為氨水溶液濃度差的形式的化學(xué)能,可以實現(xiàn)在環(huán)境溫度下低品位熱能的遠距離輸送。該實驗基本驗證了基于單級氨水吸收循環(huán)的低品位熱能遠距離輸送系統(tǒng)的熱力學(xué)可行性。
　　 (5)對基于氨水吸收技術(shù)的低品位熱能遠距離輸送系統(tǒng)進行了經(jīng)濟性評估。通過一個例子說明,在熱源端和用戶端