蔣加新 鄒辰軒

摘要：在當(dāng)前石油化工等行業(yè)中，部分產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中可能會產(chǎn)生大量的低品位熱能，而且由于此類熱能的熱源品位較低，導(dǎo)致其再利用難度較大，目前我國許多企業(yè)會對低品位熱能進(jìn)行冷卻處理，但是在處理過程中產(chǎn)生的能源消耗較大，而且會對環(huán)境產(chǎn)生熱污染。隨著綠色理念的深入滲透，而且能源成本的提高，低品位熱能如何利用，引發(fā)了社會的密切關(guān)注，在當(dāng)前信息社會快速發(fā)展的影響下，應(yīng)當(dāng)積極探索先進(jìn)技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的開發(fā)與利用，保證能夠?qū)Φ推肺粺崮苣軌虮贿M(jìn)一步利用。

關(guān)鍵詞：低品位熱能;綜合利用;途徑

低品位熱能的形成會對自然環(huán)境造成一定的污染，而且低品位熱能的利用難度較大，就會造成一定的影響。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，能源成本的升高，都推動著對新進(jìn)技術(shù)設(shè)備的研究，目前可以對低品位熱能進(jìn)行利用的方式多種多樣，企業(yè)可以結(jié)合自身的需求，選擇恰當(dāng)合理的技術(shù)條件，從而保證低品位熱能能夠得到充分利用。例如企業(yè)可以選擇熱管技術(shù)、余熱制冷技術(shù)、乏汽增壓等等，從而有效降低能源的消耗，提高自身經(jīng)濟(jì)效益，也能夠?yàn)樯鐣砀恿己玫沫h(huán)境效益及社會效益。

一、直接使用

低品位熱能直接利用是其備案的首選。具體操作如：可以將低品位熱能直接用到為企業(yè)采暖或者生活熱水等多個方面。但是也要根據(jù)熱能的實(shí)際情況而定，一般情況下，在120℃以內(nèi)50℃以上的熱能都能夠被直接使用，而且熱能轉(zhuǎn)化效率100%。在直接使用過程中要選擇科學(xué)合理的設(shè)備，從而保證傳熱過程的正常進(jìn)行，而板式換熱器在于低品位熱能使用中最為常見。

二、熱管技術(shù)應(yīng)用

熱管技術(shù)就是將熱管作為傳熱元件，通過對熱傳導(dǎo)原理的應(yīng)用來加強(qiáng)介質(zhì)的傳遞，物體在產(chǎn)生熱能后，可以通過熱管將熱量傳遞出去，而且其基本導(dǎo)熱能力超過其他。熱管技術(shù)的實(shí)用拓寬了低品位熱能的范圍，而且低品位熱能轉(zhuǎn)換更容易實(shí)現(xiàn)。尤其是對于煙道余熱來說，通過熱管技術(shù)能夠充分發(fā)揮其熱能的作用。一般情況下可以根據(jù)熱管管內(nèi)的實(shí)際溫度區(qū)域進(jìn)行劃分，通常包括低溫?zé)峁?，常溫?zé)峁?，中溫?zé)峁芤约案邷責(zé)峁堋峁芗夹g(shù)應(yīng)用下的熱能轉(zhuǎn)換，可以將各項(xiàng)熱量應(yīng)用于其他行業(yè)，而且熱管技術(shù)的散熱能力較為常見，電子元器件通過熱管散熱技術(shù)的使用能夠降低自身體積，保證自身性能。

三、熱泵技術(shù)將低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)為高溫?zé)嵩?/p>

如果想將低溫位熱能向高溫位熱能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，那么就可以通過熱泵技術(shù)的應(yīng)用，再加入少量的高品位熱源的方式來實(shí)現(xiàn)。其具體操作包括以下三種：

（一）利用水源式熱泵為低溫水增溫

水源式熱泵的工作原理就是通過將一瓶溫?zé)崴鳛檩斎肽茉?，然后再加入少量的高品位電能來推動壓縮機(jī)的使用，這樣可以使機(jī)組出水的溫度增加5～20℃左右。而低溫型水源熱泵的出水溫度，則可以達(dá)到45～60℃。高溫型的可以高達(dá)75～85℃。水銀式熱泵具有應(yīng)用水源溫度范圍較廣的優(yōu)點(diǎn)，其進(jìn)水溫度可以在15～60℃左右，而出水溫度則最低可以達(dá)到45℃，最高可以達(dá)到85℃。而實(shí)驗(yàn)機(jī)組的工作效率較高，廣泛應(yīng)用于空調(diào)制熱。

（二）第一類吸收式熱泵

第1類吸收式熱泵也就是增熱型熱泵，其工作原理是將高溫?zé)嵩醋鳛橹饕?qū)動能源，從而產(chǎn)生大量的熱能。而高溫?zé)崮苣軌蛴行?qū)動低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩崔D(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)提高熱能利用率的目標(biāo)。而對于第1類吸收式熱泵而言，可以將其集中熱源溫度輸入?yún)^(qū)間設(shè)置在35～80℃之間，而且輸出的中溫?zé)崴疁囟饶軌蚋哌_(dá)90℃。目前第1類吸收式熱泵更常見于熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目中，日常生活中居民采暖熱水一般是由火力發(fā)電余熱而來。

（三）第二類吸收式熱泵

第2類吸收式熱泵，通過將中溫?zé)嵩串a(chǎn)生的高溫?zé)崮苓M(jìn)行二次利用，然后驅(qū)動中低溫?zé)崮苤迫崃?，從而將其熱能轉(zhuǎn)換為更高溫位，實(shí)現(xiàn)熱源的利用。而且由于中溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗写嬖谝欢ǖ臒嶂挡钤谥迫崃窟^程中，部分中溫?zé)嵩措m然溫度高于高溫?zé)嵩?，但是其能量卻不能達(dá)到高溫?zé)嵩吹闹笜?biāo)。第2類吸收式熱泵常見于石油化工行業(yè)，當(dāng)前熱泵技術(shù)較為成熟，而且在運(yùn)行過程中應(yīng)用成本較低，相關(guān)設(shè)備的維護(hù)也十分便捷。

四、吸收式冷水機(jī)用于空調(diào)或作工藝?yán)鋬鏊?/p>

吸收式制冷機(jī)組與吸收式熱泵原理大致相同，其都是通過某項(xiàng)特殊物料的物理化學(xué)性質(zhì)，然后通過吸熱和放熱的過程，對物質(zhì)向另一個物質(zhì)轉(zhuǎn)換及釋放。吸收式制冷裝置一般有發(fā)生器，冷凝器，循環(huán)泵等等。常見的工作介質(zhì)包括溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組，以及吸收式氨冷水機(jī)組。

（一）溴化鋰吸收式冷水機(jī)組

溴化鋰吸收式冷水機(jī)組可以使用75～120℃的中溫?zé)嵩粗谱骼鋬鏊?。一般常見于中央空調(diào)的制冷系統(tǒng)或者工藝用水。為避免出現(xiàn)水結(jié)冰的情況，在使用溴化鋰吸收式冷水機(jī)組制冷時(shí)，只能制作5℃以上的冷凍水。但使用此項(xiàng)裝置時(shí)，需要保證機(jī)組處于真空條件下進(jìn)行運(yùn)行，如果一旦真空度不能符合標(biāo)準(zhǔn)，那么機(jī)組并不能有效運(yùn)行，或者出現(xiàn)功能下降的情況。

（二）吸收式氨冷水機(jī)組

吸收式氨冷水機(jī)組與溴化鋰吸收式冷水機(jī)組不同的是，其能夠制作0～30℃內(nèi)的低溫冷水。如果制作過程中溫度越來越低，那么機(jī)組的效率也就會隨之降低所需的低品位熱能也就越來越高。如果在余熱十分富裕的環(huán)境下，可以使用壓縮機(jī)進(jìn)行制冷。此項(xiàng)工藝更適用于氯化鈣鹽水或者乙二醇水溶液的制作。

五、閃蒸蒸汽

（一）用于工藝

在正常壓強(qiáng)下，如果工藝?yán)鋮s水的溫度在100℃以上，那么就可以利用冷卻水將其直接閃蒸蒸汽，從而為裝置所使用。如果工藝?yán)鋮s水的溫度升高，那么閃蒸蒸汽的壓力也就會增強(qiáng)，其品質(zhì)也最佳，在運(yùn)輸過程中也更為便捷。一般情況下閃蒸蒸汽工藝水的溫度可以高達(dá)150℃。但是閃蒸蒸汽需要保證冷卻水的水質(zhì)處于較高狀態(tài)，而且不能夠含有腐蝕性物質(zhì)。

（二）用于發(fā)電

如果工藝?yán)鋮s水含量增大，那么其所在的熱能也就增多，那么在使用閃蒸蒸汽是就不易被消化，所以可以將其用于發(fā)電。其工作原理是將低位熱能向高位電能轉(zhuǎn)換。發(fā)電原理與火電發(fā)電原理大致相同，驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電的方式也是有蒸汽膨脹而來。而發(fā)電使用的余熱溫度可以達(dá)到150℃，如果溫度越高，那么蒸汽的溫度也就會越高，產(chǎn)電量也就會越多。

六、離心壓縮機(jī)乏汽增壓

正常工藝情況下，一般塔器塔頂壓力控制在10-20KPA（G），氣量在幾千立方到幾十萬立方不等，含有大量的氣化潛熱，因溫度較低很難再次使用，只能采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻，造成資源和能源的浪費(fèi)。隨著離心壓縮機(jī)制造能力的提高，采用壓縮機(jī)將塔頂?shù)蛪簹庀嗌龎褐?.5bar-5bar之間，如果是水蒸氣的話溫度可升至150℃以上，由此可將低品位熱能變成常規(guī)熱能使用，還能減少循環(huán)水的使用量。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著機(jī)械制造業(yè)行業(yè)的進(jìn)步，能源使用成本及社會行業(yè)需求都需要積極提高低品位熱能的利用效率，企業(yè)務(wù)必要深入研究相關(guān)技術(shù)并加以使用。通過對先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低品位熱能的轉(zhuǎn)換，從而提高能源的利用率。

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[3]墻新奇.低品位熱能利用與減緩氣候變暖[J].上海節(jié)能，2021（01）：104-107.

作者簡介：

蔣加新，出生年月：1987年8月，性別：男，民族：回，籍貫：山東聊城 學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：環(huán)保節(jié)能。

鄒辰軒，出生年月：1989年3月，性別：男，民族：漢，籍貫：山東聊城 學(xué)歷：本科，職稱：工程師，研究方向：環(huán)保節(jié)能。