1开式热泵的节能原理
顾名思义,热泵式提高流体温度的设备,用把高品位的能量加入到低品位能源中,提高低品位能源的温度,具体到电动蒸汽压缩机,是把电能加入到低压蒸汽中提高低压蒸汽的压力和温度。
热泵根据低品位介质的循环方式分为闭式和开式热泵。闭式热泵在低温介质,温度提高后,将热量通过传热,输送热用户,而低温介质再吸入高品位能源的热量,升高温度来回循环。开式热泵是低温介质连续进入和排出,将提高温度的介质和能量,一并输出。闭式和开式热泵的示意图如图1所示。
2 电动压缩机的系统和控制方式
根据文所述,电动压缩机的使用要求,蒸汽压缩机要供出一定压力及一定温度的蒸汽,由于供出的蒸汽多数为加热工质,一般要求饱和蒸汽。考虑管道的散热,一般蒸汽温度为微过热。但蒸汽在压缩过程中,由于不可逆损失,温度升高常大于饱和温度。为了使蒸汽压缩机出口温度为微过热,我公司首创蒸汽饱和压缩技术,通过在压缩过程中喷水,降低蒸汽温度,实现蒸汽沿饱和线压缩,降低压缩机耗功,压缩机的出口压力,由压缩机的转速控制,压缩机的转速由变频电动机控制。
电动蒸汽压缩机的系统和控制方式如图2所示。该系统完全自动控制,无人值守。
3电动压缩机的几种典型利用及效益分析
3.1回收乏汽
生产工艺用蒸汽加热的场合,一般都有凝结水,当凝结水的温度高于100℃时,都会有闪蒸汽产生,由于闪蒸汽压力低,生产上无法利用,常常排入大气,既浪费了能源,又污染了环境。用电动压缩机可以将闪蒸汽加压,使压力升到可在生产工艺中利用。电动压缩机可将闪蒸汽的升高到1.0MPa。当电动压缩机的升压比为3时,压缩一公斤饱和蒸汽耗电0.1kW,这时制热系数为7.5左右(考虑蒸汽汽化潜热的变化),这在经济是有益的。
当低压蒸汽的升压比大于10时,制热系数4,这在经济上是无利的。
闪蒸汽回收的系统图如图3所示。
凝结水进入闪蒸罐中,降压闪蒸,汽水分离,闪蒸罐中的压力根据凝结水排放温度而定,为了保持闪蒸罐中压力不变,在罐上设有压力变送器6,当罐中压力高于设定值时,通过变频器提高压缩机转速,罐中压力低于设定值时,则压缩机转速降低。罐中凝结水位由自动水位计控制,通过电动球阀排出。
用电动压缩机回收闪蒸汽和喷射式压力匹配器相比,应用范围更广,它不受高压蒸汽的限制,有没有高压蒸汽都可以实现闪蒸汽回收。运行稳定不受蒸汽压力波动的影响,缺点是消耗电能。
3.2低压蒸汽升压
1)热电厂供热管网中个别用户压力不能满足要求,在集中供热管网中,一般是按沿线热用户的要求的最高压力设计的,但沿线还是有个别热用户压力不能满足要求。为了解决这个问题,可以用电动压缩机,将从管网中抽出的蒸汽加压。这种情况下,一般升压幅度不大,升压比一般小于1.5.按升压比1.5计算,一吨蒸汽需耗电30kW,电价按0.5元∕kWh计算,增加电费15元∕t,也就是说,增压后的汽价,要在电厂原蒸汽售价每吨蒸汽增加15元。这个差价大大小于热电厂蒸汽售价和燃油(气)小锅炉生产蒸汽成本的差价。目前燃气锅炉生产1t∕h蒸汽(1.0MPa)成本在300元左右。热电厂蒸汽售价平均在150元左右,差价在150元∕t左右。所以用电动压缩机将热电厂官网蒸汽加压比用燃油锅炉经济,同时也没有环境污染。因此,用电动压缩机加压管网蒸汽是一个可行及有益的措施。
2)生产过程中局部工艺蒸汽的升压。
生产过程中由于工况变动,常会出现局部的蒸汽压力不足,而影响产品的数量和质量。例如电厂用汽轮机不可调节抽汽供汽,在电负荷降低时,抽汽压力下降,而不能满足用汽压力要求,多效蒸发中一效蒸汽压力降低而影响后效的产品等等。
这时,局部蒸汽压力亦可以用电动压缩机升压,而满足生产的要求。这时效益的计算,不能用热泵的制热系数,也不能用和燃油锅炉的比较。而是要根据对系统的影响来分析,这时的效益一般是比较大的,由于系统的多样性,这里就不详细阐述。
4.电动压缩机组的构成
压缩机由:1.电动机、2.曲轴箱、3.中体组件、4.压缩缸、5.稳压罐、6.支座和变频控制柜等组成。压缩机结构见图-4《蒸汽压缩机平面布置图》。
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