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实验电炉之冷凝式锅炉与热泵联合系统原理

实验电炉之冷凝式锅炉与热泵联合系统原理
    冷凝式锅炉与热泵联合系统不仅利用了冷凝式锅炉节能和环保的原理,还利用了热泵提高低品位热能到高品位热能的原理。在该系统中为了使热泵系统尽可能的回收较低品位的热能,减少热泵系统装机容量和电耗,做到尽可能的节能,先将热网回水与来自冷凝式锅炉本体高温的排烟进行换热,使烟气冷却至一定的温度,再将低温的烟气通过冷凝换热器(为防腐材料,如不锈钢),回收烟气中的部分潜热和显热。为了维持热泵蒸发端低温热源温度的稳定性,并减小蒸发端的传热平均温差,采用烟气先通过间壁式冷凝换热器(如板式、管式等)或接触式冷凝换热器(如液柱式、填料式等),用低温水(冷却水)先与烟气换热,再将被加热的冷却水用水泵抽送到热泵的蒸发端,和热泵工质(如R11等)发生热交换。下面介绍冷凝换热器与热泵联合热能回收系统,该系统有两种型式:如图1间壁式冷凝换热器与热泵联合热能回收系统和图2接触式冷凝换热器与热泵联合热能回收系统。
    间壁式冷凝换热器和接触式冷凝换热器在国外都得到了利用,它们各自有自己的优缺点。如间壁式具有烟气与水分离,水质无污染,但换热存在较大温差,受结构尺寸限制,换热面积有限,存在间壁热阻和污垢热阻,换热效率低等。接触式具有气液两相离散接触,传热温差小,换热面积大大增大,烟气中污染物得到清洗,利于环保,但水质受影响,需处理等。
    根据《北京市城市热网集中供热设施建设“九五”计划及2010年发展规划》,现有一热和二热等7家热源厂将改扩建,设计供热面积将增加592万平方米。另拟新建2个热电厂,新增供热规模1000万平方米左右。 2005年热力供热面积预期达到8359万平方米,占市建筑面积的31.13%[1]。并且北京开始以环境评价为中心目标,重点分析各种供热方式对环境保护带来的影响,并将之作为分析比较的基准点和出发点,同时兼顾能源利用效率、资源利用、投资和经济效益等因素的研究,因此在该地区实行冷凝式锅炉与热泵联合系统的研究具有重要的意义。并且在燃烧清洁燃料天然气时,在理论上每标准立方米约可产生1.6kg的冷凝水,如WNS4.2-1.0/95/70-Q型热水锅炉的燃料消耗约为440Nm3/h,如果产生的水蒸气的60%被冷却下来,可产生440×1.6×0.6=422.4kg/h 的水,可以看出所获得的水量是可观的。如果采取措施对这一部分水加以利用,对一些缺水地区无疑会产生积极的作用。
    冷凝式锅炉与热泵联合系统是一种高效节能和环保的热能回收系统,针对我国目前供热现状:污染严重,热量不足,急需扩建和新建一些锅炉房资金紧缺等问题,采用冷凝式锅炉与热泵联合系统应是一种值得探讨和应用的节能和环保方式。该系统还能能产生可观的冷凝水,这一部分水可以加以处理并利用,可作为一些水质要求不高的工业用水和畜牧用水。并且该系统的热泵部分在夏季也能给用户提供冷量,作小型的中央空调使用,具有更大的节能性。



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