工业余热回收制冷与热泵（2）

先从一个案例说起：食品工业中需要大量制冷，用于食品的冷藏、冷加工等环节。一般需用的制冷量大，能耗高，对制冷剂用量也有庞大的需求，氨

先从一个案例说起：

食品工业中需要大量制冷，用于食品的冷藏、冷加工等环节。一般需用的制冷量大，能耗高，对制冷剂用量也有庞大的需求，氨和二氧化碳这类天然制冷剂作为价廉、高效的制冷剂被广泛使用。同时由于它们的热力学特性导致压缩后的排气温度相对较高，即便采用了经济器、多级中间冷却等技术。另外食品工业中往往还需要大量的蒸汽和80-100°C的热水。

在学术文献中使用氨水混合物作为工作流体的吸收-压缩混合式热泵已经被较为广泛地进行了研究。通过吸收-压缩混合热泵能够产生近100°C的热水或100℃以上的蒸汽，回收低至50℃的超低温度废热。但实际应用中，这种热泵仍然受设计者的水平、热泵厂家的技术能力限制，以及对投资回报周期的疑虑，较少使用。这个案例是在对环境关注度较高的北欧国家挪威，一家肉类加工厂安装的经过特别设计的吸收-压缩混合式热泵，设计使用该混合热泵可以从常规制冷系统冷凝器后回收余热，产生稳定的90°C的热水。

吸收-压缩式循环，工作过程利用溶液泵将氨水稀溶液从低压压至高压，利用氨压缩机将氨蒸气从气液分离器或精馏器出口从低压加压至高压，在高压力的吸收器中进行吸收过程，排出热量；在低压力的发生器中进行解析，吸收热量。这个过程与通常的吸收式热泵相比，制冷剂氨无需额外进行冷凝和蒸发过程，实现两个温度位的工作模式。该系统的复杂性在于循环中的浓度调节，跟单一工质的制冷循环系统相比，该系统除了温度、压力以外，还增加了浓度这一控制变量；但跟传统的吸收式系统相比，增加了压缩机这一可快速调节流量的部件，提高了响应速度。

这个图中把蒸汽和溶液管路连在一起通入吸收器，表达的不是很准确。吸收器还是需要用降膜等高效传热和传质形式，需要经过特别的设计。

该肉类加工厂家名字叫Nortura SA，是挪威主要的肉类和鸡蛋供应商之一，在挪威全国34个城市的拥有6100名员工。Nortura SA 拥有一家屠宰场，用于 屠宰和加工牛、猪和羊等肉类产品。屠宰场需要大量最低温度为83°C的工艺用热水。为此，他们安装了这样一套名义供热功率为650kW的吸收-压缩混合热泵。该混合式热泵使用往复式氨压缩机和板式换热器作为热交换器搭建。

该能量回收系统从制冷系统排热中回收热量，工艺热水使用氨冷系统余热，将水从35℃预热至50°C，然后使用该吸收-压缩混合热泵进一步从50℃加热至约83°C。吸收-压缩式热泵将87°C的热量输送到二级回路进行二次热交换，以避免在热交换器泄漏的情况下造成氨污染热水。采用了一个200m³的热水容器蓄热水，来解决制冷系统余热供给和吸收-压缩热泵需热的匹配问题。

该吸收-压缩混合热泵装置在三年内的平均热效率为达到4.5。能量回收系统每年总共可节省约3.4GWh。以挪威在欧洲相对较低的电价算，三年节约超过150万欧元，如果是其他电价昂贵的欧洲国家，经济性更加显著。

参考：Nortura 2011. www.nortura.no