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“格力大容量高溫離心式熱泵”助力工業(yè)碳中和
(時間:2023/6/20 10:39:06)

  在低碳能源的結(jié)構(gòu)下,熱量的產(chǎn)生將從燒煤,燒天然氣產(chǎn)生熱量逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橛汕鍧嶋娏Ξa(chǎn)生熱量。全社會采暖、熱水、蒸汽等熱量需求達(dá)145億GJ,若這部分熱量全部由電加熱產(chǎn)生,則需要消耗4.03萬億度電。眾所周知,熱泵是最高效的供熱方式,全面推廣熱泵技術(shù),可降低2.6萬億度電,意義重大。目前,在采暖,生活熱水領(lǐng)域,熱泵技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用,但在非流程工業(yè)中應(yīng)用還較少。
  工業(yè)熱泵
  工業(yè)熱泵是指中、高功率范圍內(nèi)的熱泵,可用于工業(yè)過程的熱回收和熱升級,也可用于工業(yè)、商業(yè)和住宅建筑中的供暖和空調(diào),以及區(qū)域供暖。按照不同的熱源可以劃分為四個等級。
  低溫工業(yè)熱泵:供熱溫度<60℃
  中溫工業(yè)熱泵:供熱溫度60~100℃
  高溫工業(yè)熱泵:供熱溫度100~160℃
  超高溫工業(yè)熱泵:供熱溫度>160℃
  (160℃對應(yīng)0.7MPa標(biāo)準(zhǔn)蒸氣)

  工業(yè)熱泵的價值在其通過低碳電力減少供暖碳排放的能力,以及降低平衡電力系統(tǒng)和用戶端消耗熱能的成本。
  目前在食品、醫(yī)藥,紡織等非流程工業(yè),存在近70億GJ 熱量需求,需求的溫度范圍在60~150℃,而鋼鐵、化工等流程工業(yè),以及數(shù)據(jù)中心的工業(yè)余熱資源豐富,極其適合作為工業(yè)熱泵的熱源。特別是發(fā)電站、鋼鐵廠的廢熱水,為了避免廢熱直接排出造成對環(huán)境的污染,往往需要通過冷卻塔進(jìn)行冷卻,這一方面增加了處理成本,另一方面也浪費了大量的余熱,如果能回收這些工業(yè)余熱來滿足非流程工業(yè)用熱需求,將有很好的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值。
  (非流程工業(yè)用熱需求60~150℃、70億GJ)
  (流程工業(yè)、數(shù)據(jù)中心等工業(yè)余熱約140億GJ)
  非流程工業(yè)脫碳解決方案

  為了高效利用余熱滿足非流程工業(yè)用熱需求,格力提出了一種解決方案,即采用大容量高溫離心式熱泵,將低品位30~80°C的工業(yè)余熱提升到60~140°C,滿足高品位的熱量需求,其關(guān)鍵設(shè)備就是高溫?zé)岜谩?
  大容量高溫?zé)岜每梢愿咝Щ厥沼酂豳Y源,提升能源品位。
  格力離心式熱泵布局
  這些年,格力一直深耕高溫?zé)岜玫年P(guān)鍵技術(shù),在2017年就成功研發(fā)了出水溫度60~80℃的工業(yè)余熱回收離心式熱泵,制熱量達(dá)10MW,相關(guān)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用在鞍鋼、大慶油田等50余個工程,總供熱面積超1000萬平方米,節(jié)能降碳效果顯著。
  (非流程工業(yè))離心式熱泵
  格力離心式熱泵,已針對全社會的用熱需求完成產(chǎn)品布局,其中在非流程工業(yè)用熱領(lǐng)域,推出高溫離心式串聯(lián)熱泵,熱水范圍90~140℃,提供高溫?zé)崴蛑苯娱W發(fā)微壓蒸汽,或作為中壓蒸汽的一級提熱。
  工業(yè)大容量高溫離心式串聯(lián)熱泵
  制冷劑:R1233zd(E)/R245fa
  熱水范圍:90~140℃
  最大溫升:100K
  熱量范圍:3~10MW
  適用于食品、醫(yī)藥、化工、印染等非流程工業(yè)
  高溫?zé)崴拔赫羝脽,或中壓蒸汽一級提?
  (建筑采暖)離心式熱泵

  在建筑采暖領(lǐng)域,針對不同熱源熱匯系統(tǒng),已完成全系列產(chǎn)品規(guī)劃,其中有工業(yè)余熱回收離心式熱泵,回收20~40℃余熱,提供60~80℃熱水;常規(guī)的水地源離心式熱泵,通過提取地下水、地埋管系統(tǒng),污水源5~20℃的熱源,制取40~60℃熱水;針對缺少穩(wěn)定熱源的地區(qū),也可通過熱源塔作為熱源,采用熱源塔離心式串聯(lián)熱泵提供40~60℃熱水,滿足建筑采暖及生活熱水的需求。
  工業(yè)余熱回收離心式熱泵
  制冷劑:R134a
  熱水范圍:60~80℃
  最大溫升:50K
  熱量范圍:1~15MW
  熱源:工業(yè)生產(chǎn)過程20~40℃余熱回收和熱升級
  水地源離心式熱泵
  制冷劑:R134a
  熱水范圍:40~60℃
  最大溫升:45K
  熱量范圍:1~10MW
  熱源:5~20℃地下水、地埋管系統(tǒng),污水源熱能提取
  熱源塔離心式串聯(lián)熱泵
  制冷劑:R134a
  熱水范圍:40~50℃
  最大溫升:65K
  熱量范圍:3~6MW
  熱源:-15~5℃空氣源能源塔系統(tǒng),缺少穩(wěn)定熱源地區(qū)
  工業(yè)大容量高溫離心式熱泵

  格力最新推出的工業(yè)大容量高溫離心式熱泵,其具有高溫、高效、低碳、大容量、大溫升五大特點。
  機(jī)組特點
  高 溫

  熱泵機(jī)組按照120℃出水設(shè)計,最高可達(dá)140℃,通過一次閃蒸生成0.1~0.2MPa微壓蒸汽,可直接應(yīng)用于釀酒、洗滌漂白、中藥提取等工藝流程;閃發(fā)的蒸汽也可以經(jīng)過水蒸汽壓縮機(jī)的二次加壓,進(jìn)一步得到0.6~0.8MPa的中壓蒸汽,可用于溫度要求更高的木材加工、化工精餾、高溫干燥等流程,全面滿足非流程工業(yè)用熱需求。
  高 效
  機(jī)組在熱源側(cè)60℃進(jìn)水,熱水出水120℃,60K溫升工況下,機(jī)組制熱COP達(dá)到3.93,熱力學(xué)完善度達(dá)到0.60。通過對比分析,一臺10MW熱泵機(jī)組,可產(chǎn)生13.3t/h蒸汽,相比直接購買電廠蒸汽,高溫?zé)岜孟到y(tǒng)投資回收期<3年,15年運行凈收益4600萬元,相比燃?xì)忮仩t,高溫?zé)岜孟到y(tǒng)投資投資回收期<2年,15年運行凈收益9400萬元。
  低 碳
  優(yōu)選R1233zd(E)綠色工質(zhì),GWP<1,并且在不同溫升及冷凝溫度條件下,均具有優(yōu)越的循環(huán)性能,減少設(shè)備能耗,降低碳排放。經(jīng)計算,在當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)下,單臺10MW高溫?zé)岜脵C(jī)組每年可實現(xiàn)減少CO2排放1.5萬噸,降碳效果顯著。
  關(guān)鍵技術(shù)
  雙壓縮機(jī)串聯(lián) 四級壓縮

  采用了雙壓縮機(jī)串聯(lián)、四級壓縮的高壓比大溫升平臺技術(shù),極限壓比可達(dá)16,極限溫升達(dá)到100K,滿足高溫、大溫升工況使用需求。
  高速電機(jī)直驅(qū)結(jié)構(gòu)
  在壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計上,應(yīng)用了高速電機(jī)直驅(qū)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)方案,取消傳統(tǒng)離心壓縮機(jī)的增速齒輪機(jī)構(gòu),機(jī)械損失平均降低70%,可同時避免齒輪嚙合的高頻噪音,設(shè)備噪聲同比降低8dB(A)。
  10kV高壓直驅(qū)永磁變頻
  采用了行業(yè)獨有的10kV高壓直驅(qū)永磁變頻的系統(tǒng)方案,設(shè)備啟動電流小,對電網(wǎng)無沖擊,功率因數(shù)高于0.95,同時諧波畸變率<5%,無需工程配置功率補(bǔ)償和諧波治理裝置,減少初投資。
  格力離心式熱泵工程應(yīng)用
  格力依托十三五高溫?zé)岜脟艺n題,研制單機(jī)制熱量10MW,溫升30℃,出水60℃的熱泵。首次將串聯(lián)逆流、永磁直驅(qū)技術(shù)應(yīng)用至熱泵機(jī)組,COP達(dá)6.93,熱力學(xué)完善度達(dá)到0.63。采用了永磁同步變頻電機(jī)、高速電機(jī)直驅(qū)結(jié)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù),熱水范圍60~80℃,熱量范圍1~15MW,結(jié)合串聯(lián)逆流獨立雙系統(tǒng)的高效熱泵系統(tǒng)循環(huán),進(jìn)一步提高機(jī)組運行能效和增大單機(jī)容量。
  產(chǎn)品已應(yīng)用至50余個集中供熱工程,總采暖面積超1000萬平方米。
  東北某鋼廠應(yīng)用工程
  總裝機(jī)熱量18MW,回收30℃熱軋鋼循環(huán)冷卻水余熱,供熱溫度60℃,經(jīng)第三發(fā)檢測機(jī)構(gòu)現(xiàn)場測試COP達(dá)到6.67,年節(jié)省采暖費用250萬元。
  新疆某縣集中供熱項目
  采用4臺熱泵離心機(jī),總裝機(jī)容量40MW,回收數(shù)據(jù)中心機(jī)房冷卻30℃余熱,穩(wěn)定制取70℃熱水,滿足當(dāng)?shù)鼐用穸竟┡枨蟆?
  銀川某光伏企業(yè)工廠
  采用7臺熱泵離心機(jī),總裝機(jī)容量69MW,回收單晶電池生產(chǎn)過程32℃廢水余熱,穩(wěn)定制取60℃熱水,滿足廠區(qū)供暖及宿舍區(qū)生活熱水的需求。
  東北某油田示范工程
  總裝機(jī)熱量14.4MW,回收33℃含油污水余熱,制取75℃熱水,最高溫度達(dá)80℃,替代原有鍋爐用于原油加熱和廠房采暖。
  格力始終堅持自主創(chuàng)新,自主掌握核心技術(shù)。工業(yè)大容量高溫離心式熱泵具有低碳、高溫、高效等優(yōu)勢,將為工業(yè)碳中和做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)!


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