9•2010

УДК 621.57:697.34:669.1
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ В СИСТЕМЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И ГОРОДА
Промышленные предприятия (металлургические
комбинаты, предприятия нефтехимической и других
энергоемких отраслей) являются крупными потребителями
тепловой и электрической энергии и имеют
собственную ТЭЦ. Часто не только само предприятие,
но и находящиеся рядом жилые и общественные здания
обеспечиваются ее теплом и электроэнергией. Административные
здания предприятий и находящиеся
рядом общественные здания нуждаются не только в
энергии указанных выше видов, но и в холоде на летний
период.
Сложившаяся на сегодня ситуация роста цен на
энергоносители вынуждает крупные предприятия
повышать энергетическую эффективность производства.
Снижать потребление энергоресурсов и затраты
на их покупку можно, используя низкопотенциальные
вторичные энергоресурсы (ВЭР), имеющиеся почти на
каждом предприятии.
Теплонасосные установки (ТНУ) могут быть использованы
для различных источников энергии: низкопотенциальных
ВЭР в виде пара и горячей воды,
обратной сетевой воды систем теплоснабжения, технической
воды оборотного водоснабжения, уходящих
газов котлов и технологических агрегатов, сточных
вод, морской и речной воды, грунта и грунтовых вод и
т.д. [1–4]. Актуальна проблема эффективного использования
ТНУ, в том числе абсорбционных тепловых
(АТН) и парокомпрессионных (ПТН) насосов (рис. 1),
успешно применяющихся в странах Европы, в США и
Японии для покрытия нагрузок систем горячего водоснабжения
(ГВС), отопления и кондиционирования.
Основным условием эффективного применения
ТНУ является наличие низкопотенциального источника
тепла с температурой не ниже 15–20 °С.
ТНУ, подключенная к тепловой сети, позволяет
увеличить выработку тепловой энергии на ТЭЦ благодаря
снижению температуры обратной сетевой воды,
сэкономить топливо в результате снижения количества
вырабатываемой тепловой энергии или увеличить
отпуск тепло- и электроэнергии на нужды города. Как
НАУК А ТЕХНИК А ПРОИЗВОДС ТВО
© Потапова Алина Александровна; Султангузин Ильдар Айдарович, д-р техн. наук, проф.
Московский энергетический институт (Технический университет). Россия, Москва. E-mail: SultanguzinIA@mpei.ru
Статья поступила 26.08.2010 г.
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮщИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рассматриваются тепловые схемы использования низкопотенциальных вторичных энергоресурсов (ВЭР) для тепло- и холодоснабжения
металлургического комбината, а также применения для теплоснабжения города парокомпрессионных тепловых насосов, работающих
на обратной сетевой воде промышленных ТЭЦ. Показана энергетическая эффективность сочетания положительных характеристик
абсорбционных и парокомпрессионных тепловых насосов для холодо- и теплоснабжения промышленного предприятия
и города.
Ключевые слова: абсорбционный тепловой насос; парокомпрессионный тепловой насос; металлургический комбинат; низкопотенциальные
ВЭР; хладагент; холодоснабжение; теплоснабжение.
показывает анализ наиболее эффективно работающих
ТНУ, они могли бы заменить водогрейные электрокотлы.
Современные тепловые насосы способны нагреть
теплоноситель до 90 °С, делая его пригодным для использования
в системе местного отопления.
Основным потребителем энергии в ПТН является
компрессор (см. рис. 1, б). Для снижения затрат
электроэнергии может быть использован АТН, который
помимо стандартных элементов (конденсатор,
испаритель) имеет в своем составе абсорбер, насос и
регенератор. Дополнительно могут использоваться
промежуточный теплообменник, ректификатор (см.
рис. 1, а). Принцип действия АТН основан на способности
раствора абсорбента поглощать водяные пары,
имеющие более низкую температуру, чем раствор
[1–3].
АТН работают следующим образом: в трубное
пространство испарителя 1 подается низкотемпературная
вода, где она охлаждается за счет кипения (испарения)
воды в вакууме, стекающей в виде пленки
по межтрубному пространству. Образовавшийся при
этом пар абсорбируется (поглощается) водным раствором
бромистого лития, стекающим по межтрубному
пространству абсорбера 3. При этом раствор
бромистого лития нагревается, и для сохранения его
абсорбирующей способности теплота абсорбции отводится
водой, протекающей внутри труб абсорбера.
Таким образом, происходит перенос тепла с низкотемпературного
уровня температур в испарителе на более
высокий в абсорбере. Поглощая водяной пар, раствор
бромистого лития становится слабым – концентрация
его снижается. Для регенерации слабый раствор через
теплообменник 8 подается в генератор 6, где упаривается
(концентрируется) за счет тепла греющего источника
(например, пара).
Крепкий раствор через теплообменник 2 подается
в абсорбер. Полученный в генераторе водяной пар направляется
в межтрубное пространство конденсатора
7 и в сконденсированном виде поступает через дроссель
9 в испаритель 1. Вода подается последовательно
7 5
МЕТА ЛЛУРГ • № 9 • 2010