热泵技术在清洁能源供热节能领域的应用

　    通用节能技术

　　一：空气源热泵技术

　　特点优势

　　无需冷却塔等辅助设备，无需打井和埋管；

　　机组外置，节省建筑空间；

　　替代锅炉，洁净环保；

　　节约水资源，提高能源利用率；

　　超低温环境运行，解决北方地区供暖问题，有效改善环境状况;效能高低温型机组，能效比高达3.2。

　　关键技术

　　低温运行技术：-25℃喷气增焓技术，变频技术；

　　超低温-40℃运行技术：双级压缩技术，标准工况强劲制热90℃；

　　除霜技术：特殊除霜结构，采用储能或电智能除霜，除霜比逆循环除霜节能30%。

　　三联供：制冷、制热、产热水。

　　二：双源热泵技术

　　特点优势

　　适用于昼夜温差大，白天光照充足，特别适用于白天供暖的学校、办公楼等公共建筑；

　　一机多用可实现制冷、制热和卫生热水三联供；

　　双源调节达到较优综合能效3.5以上；

　　使用环境温度围广，在-30℃-43℃区间内可稳定运行。

　　关键技术

　　运行模式：

　　1、白天环境温度高，空气源模式运行供热，太阳能储热，晚上利用储热以水源热泵模式运行供热，适用于昼夜温差大，全天供热建筑；

　　2、太阳能热水做为双源热泵热源以水源热泵模式运行供热，无太阳能时以空气源模式运行供热，特别适用于白天供暖的学校、办公楼等公共建筑。

　　双源转换持续运行技术。

　　三：能源塔热泵技术

　　特点优势

　　采用中动新能源专利设计的结构和填料系统，保证能源塔的换热效果；

　　使用中动新能源专利阻（抗）冻剂，使用寿命可达25年以上；

　　独特的制冷制热控制程序，使夏天制冷能效比(COPL)达到5.0以上，冬天制热比空气源热泵节能30%以上；

　　一机多用的控制技术，实现对建筑物提供制冷、供热和生活热水的“三联供”的热泵空调。

　　关键技术

　　能源塔热泵能够实现低温热源-45℃进液，-50℃出液，在-35℃温度下仍可提供稳定热源；

　　小温差传热技术，较高地提取空气中的显热和潜热。

　　四：污水源热泵系统技术

　　特点优势

　　城市污水是一种优良的引人注目的低温余热源，整个采暖期间，水温波动不大；

　　可以将原生污水、二级污水、中水作为热源；

　　运行稳定，能效比高；

　　洁净环保，可解决大型地块的冷热源的问题；

　　大城市中应用与发展污水源热泵为可再生能源应用的发展拓展了新的空间。

　　关键技术

　　效能高宽流道湍流换热器：采用大口径抗腐蚀换热管湍流设计工艺，克服脏堵、腐蚀、低换热技术难点；

　　效能高热泵技术：污水源热泵机组采用中动新能源降膜式蒸发器，产品能效高达6.3；

　　独特引退污水方案：根据污水种类、环境，量身定制引退水方案；

　　抗腐蚀热泵机组设计：低腐蚀性中水等污水采用直接进热泵机组设计，热泵机组采用满液式降膜式抗腐蚀设计工艺。

　　特殊行业热泵技术

　　一：热电行业

　　余热资源

　　水冷式热电机组冷却循环水；

　　风冷式热电机组高温排放尾气。

　　现状及需求

　　我国热电厂的平均煤炭燃烧有效转化率不足50%，大量能量以冷凝热的形式散发到大气当中。热电厂集中供热供给量与需求量的差距越来越大。

　　关键技术

　　利用水源热泵提取冷却循环水中的低品位热量，制取50-85℃的高温水直接向建筑物供热，可提高供热能力40%以上。

　　对于锅炉补水量较大的（热）电厂，可利用水源热泵提取冷却循环水中的低品位热量加热锅炉补水，从而减少抽气量，提高发电效率。

　　利用电热泵梯级提取供热系统的总管或主要支管道回水热量，将一级网回水温度降至10-15℃返回电厂，可提高供热能力20%以上。

　　减排效益

　　同样的煤炭消耗可提高供热能力20-50%；

　　静态投资回收期3-5年。

　　二：钢铁、冶金行业

　　行业能源现状需求

　　钢铁冶金企业生产过程中各种冷却循环水总量在几万吨/时以上，这些循环水中含有丰富的低品位热量没有得到有效利用。而企业（北方地区）大面积的建筑物采暖及工艺所需的大量低品位热量多由锅炉蒸汽等高品位热量换热后所产生。

　　关键技术

　　利用热泵技术提取冷却循环水及低温烟气中的低品位热量可替代燃煤锅炉，大面积给建筑物采暖供热及工艺用热。

　　减排效益

　　节能减排率50%以上；

　　静态投资回收期5年左右。

　　三：煤炭行业

　　余热资源

　　坑道涌水，常年稳定在9-18℃；

　　矿井回风，温度常年稳定在10-20℃，24小时不间断；

　　自备电厂的发电机组循环冷却水，温度为15-35℃；

　　洗浴排放尾水。

　　现状及需求

　　为了保障煤矿安全生产，副井口空气入井温度要大于2℃以防止井口结冰，目前主要是依靠燃煤锅炉提供热量。

　　井口附近的职工澡堂一年四季、一天24小时要为矿工提供洗浴热水，需要的大量热量目前也主要是依靠燃煤锅炉提供。

　　对于降深超过-800米的矿井，采掘面的温度将在30℃以上，存在“热害”现象。

　　矿区工业广场及生活区域均有建筑制冷及采暖设备。

　　关键技术

　　利用“矿井涌水热回收专用热泵机组”提取矿井排水中的低品位热量，满足矿区冷、热需求，完全或部分取代燃煤锅炉；

　　利用“矿井回风热回收专用热泵机组”提取矿井排风中的低品位热量，满足矿区冷、热需求，完全或部分取代燃煤锅炉；

　　利用“专用电热泵”提取电厂冷却尾水热能，满足矿区冷热需求；

　　利用“井下降温专用机组”对井下采掘面降温，消除“热害”，保障矿工正常作业；

　　利用“井上动态蓄冰技术”治理井下“热害”。

　　减排效益

　　运行费用减少50%以上；

　　静态投资回收期3-5年；

　　节能减排率40%以上。

　　四：石油行业

　　行业能源现状

　　油田企业在采油工程中需要大量的工艺伴热对油水采出液进行脱水分离，目前一般采用的是燃油或燃气锅炉，需要消耗大量一次性能源。

　　关键技术

　　余热资源分析及能源回收系统示意图

　　脱水分离过程中产生大量的污水将用于回灌，水温在32～35℃。通过水源热泵系统提取污水中的低品位热量，可以替代锅炉节约大量的油气资源，大幅度降低生产成本。同时可以解决站房建筑物的采暖。

　　泵机组设计，热泵机组采用满液式降膜式抗腐蚀设计工艺。

　　五：烟气余热回收

　　目前锅炉设计条件下的排烟温高于酸露点温度的15-18度，随着运行时间的延长，排烟温度因空预器设备的末端腐蚀而局部积灰、系统阻力增加、过量空气系数增加、排烟温度升高；空气预热器漏风、夏季空气温度升高，煤种变化也使得锅炉远离校核煤种等因素都会引发排烟温度升高。

　　排烟损失是影响锅炉效率的主要因素，电站锅炉的排烟温度为120℃左右，每降低排烟温度16-20℃，可提高锅炉热效率1-2%。

　　烟气余热深度回收利用系统

　　1、小型燃气锅炉双级余热回收系统

　　该系统主要由燃气锅炉、一级和二级烟气余热回收装置、水源热泵组成，通过两级换热实现燃气锅炉烟气余热的深度回收，使排烟温度降低到30℃以下，热泵制热COP4.5-5.8,提高锅炉热效率10-12%。

　　2、喷淋换热器和高温水源热泵结合的烟气余热回收系统

　　该系统主要由燃气锅炉、烟气冷凝系统、高温水源热泵、电控柜组成。

　　a、烟气和水直接接触换热的喷淋冷凝水，进入高温水源热泵蒸发器换热，换热效能高，排烟温度低于30℃，锅炉效率可达105%左右，消白，占地少。

　　b、烟气中的氮氧化物等绝大部分溶入水中，减少了对大气的污染。

　　c、高温水源热泵加热外网部分回水，或直接输入外网供水管或向独立系统供热，供水温度50-115℃。

　　d、高温水源热泵有螺杆式和离心式，单机供热能力3.25MW。

　　六：化工、冶金、印染、玻璃、陶瓷、造纸、食品、污水处理厂等行业

　　余热资源

　　化学反应放热形成的冷却循环水；

　　空压机、制冷机等的冷却循环水；

　　工业废水；

　　印染废水。

　　现状及需求

　　化学反应过程中所需的低品位热量（80℃以下）大多由蒸汽换热后产生；

　　建筑物采暖需要的大量热量目前也主要是依靠锅炉（蒸汽）提供。

　　关键技术

　　利用（工业）水源热泵提取冷却循环水中的低品位热量提供工艺加热。

　　利用水源热泵提取冷却循环水及工业废水中的低品位热量向建筑物供热供冷和设备降温。

　　减排效益

　　降低运行成本30%以上；

　　静态投资回收期3-5年；

　　节能减排率50%以上。