可调节热泵在工业应用的全国化工热工设计技术中心站

可调节热泵在工业应用的研究阎尔平、罗正芳、张晓弟（国家环境保护总局南京环境科学研究所）[内容摘要]本文专门介绍可调式蒸汽喷射热泵的研究成果。分析可调式热泵和常规热泵的构造特点，介绍了采用可调式热泵供热系统改造国外引进装置的热力流程和采用可调式热泵供热系统用于大型纸机的干燥部替代常规热泵供热运行的实例。可调式蒸汽喷射热泵可以广泛的用于供热系统和工艺流程中，替代传统的常规供热系统，替代蒸汽节流减压回收废热蒸汽，优化换热网络，使蒸汽热能数量和品位都得到充分合理的利用。一、蒸汽喷射式热泵蒸汽喷射式热泵或称为蒸汽压缩机，它利用热电站或锅炉供出高品位蒸汽和热用户用汽压力差转换的能量作为热泵的工作动力，将低品位蒸汽增压提高能量品位后，一并供给热用户用汽。各种喷射式热泵均由引射室、喷嘴、混合室及扩压器构成，按蒸汽喷射式热泵调节控制方式可以分为两种类型。(一)蒸汽质量调节热泵采用调节阀调节热泵入口新蒸汽的压力和流量，通过改变工作蒸汽的质量即能量品位的方式，来满足热用户用汽参数要求，称为蒸汽质量调节热泵，其热泵本身不带调节装置，通常习惯也称为不可调式热泵（见图1）。图1不可调节热泵质量调节热泵用于供热系统中，当热用户用汽工况和新蒸汽参数发生变化时，由于蒸汽调节阀开度变化，就会相应改变进入热泵的工作蒸汽压力，从而改变了热泵进口新蒸汽做功的能力。特别是当热用户用汽负荷减少，蒸汽调节阀开度将减小，进入热泵的新蒸汽压力亦降低，新蒸汽和热用户用汽压力差随之减少，新蒸汽做功能力降低，致使热泵工作效率明显降低。通常认为蒸汽质量调节热泵适合用于工作蒸汽及热用户用汽工况相对稳定、用汽性质并非敏感的场合。（二）蒸汽流量调节热泵图2可调式热泵马在热菌泵进浓口工呢作蒸居汽干常管上龄不设糖置调滔节阀睡，而坑由热仍泵本波体配参置调苍节阀乱门及隆调节兄机构隆称为动蒸汽倡流量扛调节塑热泵刚，通应常称轧为可坊调式按热泵绑。撞当热枕用户尸用汽敞工况英和新与蒸汽丽参数抬发生球变化打时，水通过嫩热泵伐自身午调节远机构熔调节言通过口蒸汽侄的喷只嘴有望效断仆面积蓄，通议过改贿变新脑蒸汽量流量参来满库足热指用户菊用汽暗参数累要求度。这使种型志式热莫泵在削运行女工况包调节驰过程秩中，酷热泵消入口庭新蒸热汽压挨力不轮变，涉即新盯蒸汽侍单位顿流量粉做功钳能力跑不变抽，只绝是改轿变了皂通过到喷嘴穴的蒸挡汽流嫩量，监热泵悠的调姻节性疮能好商、效肺率高蒸。（刘见图烘2）哨。义蒸汽竞流量迅调节凡热泵脚适合考于热暗用户跟用汽辉工况泻和新慰蒸汽撑参数院变化壳及各篇种可箩变的粱工艺揪条件煌下应序用。越二、昂应用杯实例暂（一讽）蒸蕉发塔堪釜热爹泵供愉热乎1、亲蒸氨丛塔釜筑供热灵流程箱某化守工生童产装谈置全为部工派艺设骂备及孙工艺假流程抄均从篮国外狱引进旧，其便中蒸躺氨工尚段的扰蒸氨暑塔釜虫直接魂通入犬P=课0.属7M障Pa扩,精t=衬21椒00龟C的现过热乒蒸汽烘用于绵塔釜匹直接广加热任，塔饮釜压豪力为西0.蜻03秤9M垃Pa供,紧t=者10床80发C。荣由塔喘釜排删出温途度t薄=1拒08咳0C霞汽水蹄混合非物进头入汽哨水分汗离罐相。驱蒸氨芦塔釜弦采用州P=写0.掘7M家Pa扒,作t=朗21杂00律C的伪过热场蒸汽晋加热争氨的挽水溶虽液，议实质酱上只六利用订了蒸吼汽汽起化潜焦热和畅新蒸导汽同胳塔釜却用汽籍参数册的蒸析汽焓袭降，诊由于网供给笛的新僚蒸汽笛及塔鄙釜用酱汽两竖者能大级相垫差较覆大，辟则新蕉蒸汽做和用随汽能售量的源品位女没有歪得到骆合理易匹配漠，新要蒸汽撕能量些品位滚产生辨了无晋效贬再值，可即新野蒸汽浪产生归了有胡效能锣损失锯，同张时实灭测数顾据说谱明：恳由蒸呜氨塔飘釜排奖出的阳含氨嗽汽水偷混合板物夹惹带着绩蒸汽诉，其睁含汽宿量约怪为1丢0~齐15贝%，刃又造工成了驳用能答数量耗上的停浪费踢。羊根据循蒸汽裁有效懒能牵鼻的表显达式样计算浑得出唉：P简=0币.7碌MP胖a,披t释=2若10厘0C畜和P吩=0桂.0亩39滨MP刺a,俗t竞=1敏08宅0C俭干蒸尼汽有斗效能扣，分弯别为辛e1裹=双8砖51战.5辛94令k屑J/从kg银和e滩2史=对56输7.蜘08滋9使kJ幅/k耕g，矩新蒸泉汽在盈加热孕过程键中，束有效草能婆天损失曲△逢e=吩e1胆-e懂2=伍28旋4.终50自5尽kJ百/k厅g，页其惯迈损失饱率为棉△热e槽/鱼e1粘=2柜84压.5咏05骆/8们51陷.5叉94败=3劫3.涌41蚊%。叮通过栽上述亮分析冲得出裂，新笼蒸汽境和塔损釜用荐蒸汽束眨的差怖值，居即为痕理论效计算夹热泵焦做功巷的动隶力，厘其含奏氨废于水两剪相流笑中含芹汽量巡即为益理论鄙计算萄热泵胖供热刮的余霞热资饮源。病1、瞒蒸氨迎塔釜伴热泵忍供热令系统盼利用疏新蒸白汽和今塔釜援蒸汽扛有效火能的黄能级俗差做楼为热色泵的伏动力乔，回事收塔酸釜排旨出的处含氨丹汽水宜混合裹物中靠分离丝出的孔二次存蒸发饶汽，想利用绪热泵叹将其有增压谦后，烤一并贵供给乌塔釜圾加热市用汽唤，热当泵供降热系唐统流忌程请堵见图蕉3。孟由蒸音氨塔头10希1排创出的拳含氨拒废水币进入鸦汽水仙分离资罐1切02挡，含奔氨废椒水通改过专解门设遵计的绩分离授板1燕03拨进行辱扩容简闪蒸情，产糟生二疫次蒸韵发汽此，由悼热泵拾10茄4将颤其增春压后陵一并炼供塔纺釜加朗热用殖汽。吉可调做式热闭泵是李其关妙键设雪备，辨其控潮制方中式，沿设备崇特性山说明锹如下商：搜（1艇）控圈制方华式段由蒸到氨塔腐釜的风工艺颗用汽悼量F缝IC沾Q-脸10兽1通败过热筒泵本希身的哪调节秃装置寄控制婶热泵极HP粱-1去04棒的供骂汽压傍力和盟供汽排量，冬满足冶工艺尚生产菊负荷箱和用镰汽工择况的渔变化凡。渠（2匆）设联备特乎性单按其鼠热力答工况皮参数荒本台脾热泵锤采用穴缩扩沙型喷旗嘴，耳圆柱易型混青合管箭。脱按热种泵设有计工屡况的非供汽戒量棍、嘴供汽烤压力日及蒸竭汽绝晴热指题数誉、蓄蒸汽何临界逆速度苹、气易体动满力函型数等喊，通卸过计销算和牢工程据试验藏数据点对比寨分析狼，得庄出热浊泵喷垫嘴喉弟部直求径d呜px躺和热疑泵引淹射系泛数泰μ墨。击热泵按的引丛射系暖数捉μ琴即1霞kg泊新蒸古汽引爆射二弱次蒸挤发汽构的流散量比授值，熟即热戴泵供尖热系监统的浙节能若能力茂。该鱼热泵睁供热炒系统泽设计膊工况袍的节音能效峰果为废15亿%，舒热泵斑引射愧系数治的设向计值浴μ隆＞0殊.1誓76匹5。幼（二茫）纸仍机干席燥部舞热泵颠供热安系统食我们弱完成继的造迈纸机彻干燥翠部热牺泵供炼热系割统替似代传捧统的召三段染通汽单研究析成果侨荣获降中国劝轻工象业科奸技进谈步二笔等奖爆，已伶在全爽国造底纸行半业得姓到广挡泛推漆广应库用。伯造纸差机干救燥部产热泵亡供热驰系统剖以高颜品位恳蒸汽最做为拘热泵泉的动叨力，课推动羞热力连系统裂循环屋。通样过热摇泵将疼各段艇汽水袜分离食罐产编生的少二次橡蒸发税汽增我压后顶供纸葛机相袖应各辛段烘盒缸用交汽，止同时狱降低评了各湾段烘来缸汽信水分问离罐输压力熄，保闪证了逗烘缸贡排水符压差咬。但辣是高畜效的盘热泵俩供热却系统商，必挎须充怠分发远挥新星蒸汽登作功垫能力尖，适帆应纸宣机各凑种生陕产负代荷变张化，贪满足朽纸机各车速绍、产删量及史产品叮克重货变化佣对于志负荷笼变化拉的要锦求。剂采用暴可调沫式热想泵替狭代不他可调侍式热厅泵用耕于纸份干燥掠部可够以稳议定的抵保证框热泵绑高效西运行件,克焦服不摔可调外式热召泵由挂于工枕况变盆化,极在负栗荷调桌节过绿程中下,降偶低新韵蒸汽红压力踩导致提工作悉蒸汽蛇作功弱能力触降低里,蒸下汽作育功能修力不素足的急缺点察。恳1、球可调拆式热慧泵用粪于纸骡机干亡燥部望（1妄）现替状弟某厂浩大型阅箱板客纸机月参数龟如下顿：毯定谅丰淘爷量没浙壁卖葱1病25狱～3服40免g/很m2绸纸塞粱餐骄种轻罢逮截航牛绘皮箱师板纸凭设计情最高匠车速孤通脱险嚼5居20臭m/差mi脱n怪产崖牛堵塑量毫遭钢权惠5甘50伤t/习d（皇24兔h，展当前箱日均钢产量自）乳烘攀缸穷直设径危酬历柱秘φ子18痕00铅页烘享缸蜜数械量添辞眨爷喷6部1只谷婆（含呜冷缸税一只口）叛采用竞可调俊式热鄙泵供因热系资统用划于纸您机干犁燥部症，其公热力润流程佛见图很4。雷（2然）效抬益血在本情台纸封机干妇燥部然采用烟可调怪式蒸葛汽喷旨射式庙热泵久替代不原不疗可调慌式热柱泵，狂进一恼步提俱高了歇纸机引车速光，增畜加产年量，划降低店汽耗晒。运特行数屑据已汽经证谅明完国成本旷顶目浓改造嫁后，鸣纸机廉产量末提高陵了1顶5臂－悉20谱%,宣吨纸呈汽耗午降低脆了1藏0%被，列通举数老据说卷明如灭下：远序号影产品军克重间纸机所车速栽(俊m/熊mi领n)砖提高节比例矛%膀备注能技术誓改造庆前拿技术骂改造伶后三1识20冒0g休/m往2朋48本0膏52灰0*寿1.夹08汗*橡2痕23坑0奋g/若m菌2远43大0拣50薯0叔1.舌16盟3务25映0谷g/脱m英2招38窗0淹46刺0用1.斜21更*狭由翁于本阀台纸贯机设辉计最百高车堂速为台52被0m践/m煎in丘，限煤制了李20肢0g心/m寸2以游下低毫克重偿产品躬产量没提高建。胞（三便）前稻景忧蒸汽盖喷射拐式热调泵没骗有运誉转部墓件，臭运行模可靠谋。克冷服了堆电能患驱动议的热赶泵机师械压想缩机鞭密封膀系统惰复杂仙、设忆备投朽资大递等缺降点。狭特别炼是由投于可浩调式老热泵第可以庸充分添的发凝挥高国品位招蒸汽喉的作酬功能慈力和东热力房系统教工况孙发生气变化积，并册不改渔变新披蒸汽两作功隆能力肥，热董泵具辉有热站效率玩高的粉优点正，它执可以洗广泛婆的用凝于蒸言发蒸忍馏以奴及作赏为热解力压朝缩机标、引帮射式锄蒸汽滥减压吧器和揭工业衔企业蚂供热炎，蒸辅发及迅余热搂回收靠系统兵中。裙国外拢引进么的大冒型化纲工装姥置中见，较桌为普鲜遍的睬采用演工业逮透平替实现肥热能取的梯蛋级利害用。舱蒸汽鸣喷射牙式热巡泵特篇别是药流量队调节邻热泵男，做敢为高家效节工能设殿备和虫能量恭品位顾、数贞量转撇换手箭段，恳可以束灵活跌地实子现能穴级的役梯级予利用心和能漠量平林衡。暑我们漂专门观研究徒的可沫调式赠蒸汽角喷射离热泵愧及其依系列施产品逢，已境经成捡功的负用于浪化工龙、轻队工、处造纸蚊等很慨多行击业，仇为节避能及宽热力袖系统骡优化蛋开辟冷出一犬条新揉路。刑作者死简介乏：忍阎尔捡平,可男颂,1凝93砍7年悲2月肚生，头毕业辜于哈内尔滨佣工业潮大学峡供热离与通宅风专废业。拍现任教职于鸟国家漠环境夺保护煤总局箭南京浓环境焰科学肠研究包所，萝研究盘员，沫享受谈国务白院颁笨发的碎政府叶特殊才津贴细。妙主要根科研辛究成旬果：亮重点其研究种工业恩节能奏，工活业企泛业清碌洁生武产，唱能源崖综合饲和有沙效利舞用与塞环境池保护留技术武。该展同志最主持耐完成今的《规蒸汽因喷射伸式热珍泵供颗热系满统及画废热搜资源沉化》顾，猫《造剥纸机摊纸页颠热泵激干燥揪技术蝴》宋，尽《热杜网络脖及综中合用香能技抬术》翼等多加项研锻究课匠题先兵后获轿国家充科学夕技术裙进步侧三等张奖，畏国家侦环境变保护猾（部哈级）包科学仇技术渐进步红二等得奖，亩中国气轻工善业（拆部级腥）科静学技摸术进锄步二驱等奖该，天倘津市徐科学恋进步粪一等淡