水泥廠余熱中央空調(diào)技術的應用前景

　　人們越來越認識到冷暖空調(diào)不僅是一種舒適性的消費，而且是經(jīng)濟生活中不可缺少的一部分。時代發(fā)展到今天，它已成為人居環(huán)境、工作效率、產(chǎn)品質(zhì)量、服務水準的重要標志之一?？照{(diào)行業(yè)也成了我國近年來發(fā)展最快、對國家和人民生活影響最大的行業(yè)之一?？墒?，它也受到電力的制約，由于我國經(jīng)濟迅速發(fā)展，基本建設速度的加快，因而對電力的需求呈現(xiàn)出歷史上罕見的持續(xù)高速增長，供需矛盾突出。其中空調(diào)用電占有很大的比重。2004年空調(diào)用電占全國耗電的20％左右。而且空調(diào)用電時間集中．加重了高峰用電負荷。2003年夏季空調(diào)用電占尖峰負荷的40％～50％，北京、上海、江蘇、浙江、廣東等20多個省市出現(xiàn)拉閘限電．這就嚴重影響了居民生活和企業(yè)生產(chǎn)。因此．節(jié)能就具有重要意義。節(jié)能是我國經(jīng)濟和社會發(fā)展的一項長期也是當前一項極為迫切的任務．同時也是我們每一個人的社會責任，合理的節(jié)約和使用能源是我國的一項基本政策。

　　眾所周知，水泥窯窯頭、窯尾都有大量的余熱，水泥窯的余熱除了工藝自身利用作為原料磨和煤磨的烘干熱源之外，還有很大部分熱量，如何利用一直是水泥工作者所關心的問題。余熱發(fā)電是一個很好的利用途徑，它既充分利用了能源，又為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益。同時它還可利用一部分余熱直接或經(jīng)轉換后供應吸收式制冷機，實現(xiàn)企業(yè)或居民區(qū)的中央空調(diào)。 

1  余熱制冷的基本原理     

　　壓縮制冷是電能的轉換過程．壓縮機將蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的低壓低溫的制冷劑氣體(如氟利昂)吸人汽缸內(nèi)，經(jīng)壓縮后成為壓力溫度較高的氣體被排入冷凝器．冷凝成液體．再經(jīng)調(diào)壓閥節(jié)流降壓進人蒸發(fā)器，此時低壓制冷劑氣體汽化吸收蒸發(fā)器內(nèi)的熱量而降溫．這就是我們所需要的空調(diào)冷凍水．壓縮過程需要消耗較大電能，、     

　　余熱制冷是一種吸收式制冷．是靠消耗熱能采作為補償?shù)模@種熱能主要是低位熱能，例女[10．4-0．8表壓的蒸汽，或60℃以上的熱水以及利用工業(yè)廢氣等。吸收式制冷一般是指用溴化鋰作為工質(zhì)的吸收式制冷。溴化鋰水溶液只是吸收劑．其中水才是真正的制冷劑，利用水在高真空下低沸點汽化，吸收熱量達到制冷目的。它只能制取OC以上的冷媒，正適合制備空調(diào)所需冷凍水。溴化鋰吸收式制冷循環(huán)的基本原理如圖l所示。

 
　　來自發(fā)生器的高壓水蒸氣在冷凝器中被冷卻為高壓液態(tài)水．通過膨脹閥后成為低壓水蒸氣進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，冷媒水與冷凍水進行熱交換而發(fā)生汽化．帶走冷凍水的熱量后成為低壓冷媒蒸汽進入吸收器．被吸收器中的溴化鋰溶液(又稱濃溶液)吸收，吸收的冷過程中產(chǎn)生的熱量由送人吸收器中卻水帶走，、吸收后的溴化鋰——水溶液(又稱稀溶液)由溶液泵送至發(fā)生器．通過與送人發(fā)生器中的熱源(熱水或蒸汽)進行熱交換而使其中的水發(fā)生汽化，重新產(chǎn)生高壓蒸汽。同時，由于溴化鋰的蒸發(fā)溫度較高，稀溶液汽化后．吸收劑則成為濃溶液重新回到吸收器中。在這一過程中．實際上包括了兩個循環(huán)．即制冷劑(水)的循環(huán)和吸收劑(溴化鋰溶液)的循環(huán)，只有這兩個循環(huán)同時工作．才能保證整個制冷系統(tǒng)的正常運行。    

　　這與壓縮式冷水機組相比是微不足道的。在我國目前的情況下，許多城市都存在電力緊張的狀況．為溴化鋰冷水機組的廣泛應用起到了一定的推進作用。     

　　溴化鋰具有很強的吸水性．它極易溶于水，生成溴化鋰水溶液。其主要特性是：     

　　(1) 具有很低水蒸氣壓力，它比同溫度下的單純水的飽和蒸氣壓力要小得多。溴化鋰水溶液濃度越高或溫度越低時．其水蒸氣分壓力就越?。虼怂鼘λ魵獾奈招院軓?。在高溫下又能將吸收的水釋放出來。

　　(2)制冷劑水在低壓下汽化時要吸收熱量。汽化溫度與壓力有關：壓力越低，水的汽化(沸騰、蒸發(fā))溫度就越低。在吸收式制冷中如讓水在7cC就汽化(沸騰、蒸發(fā))．那么壓力就要降到1kPa。可見，作為制冷劑水在實現(xiàn)制冷循環(huán)過程中都是在高度真空度下進行的。     

　　溴化鋰吸收式制冷裝置主要由4部分組成．其工作過程分述如下。 

　　發(fā)生器 當吸收了水蒸氣的溴化鋰水溶液由發(fā)生器泵，經(jīng)過熱交換器吸收到發(fā)生器內(nèi)時．依靠發(fā)生器管束內(nèi)的熱量(蒸氣、熱水、廢氣熱)加熱，使溶液中的水汽化成為溴化鋰水蒸氣而溶液得以濃縮。冷凝器 汽化后溴化鋰水蒸氣經(jīng)過擋水板將液滴分離(防止污染)，便進入冷凝器冷凝成冷劑水，集聚在冷凝器下部的底盤內(nèi)。熱量由管內(nèi)的冷卻水帶走，、汽化形成的水蒸氣進入吸收器中被濃的溴化鋰水溶液吸收。  

　　蒸發(fā)器 冷凝器中出來的壓力較高的冷劑水經(jīng)過“U”形管節(jié)流裝置降壓后進入蒸發(fā)器內(nèi)的底盤內(nèi)．再通過冷劑水泵送到噴淋管噴淋蒸發(fā)器管束．吸收空調(diào)回水的熱量．降溫后冷凍水就成了空調(diào)用水。    

　　吸收器冷劑水汽化形成的水蒸氣經(jīng)過擋水板進入吸收器中被濃的水溶液吸收：被由吸收泵送來噴淋的中間溶液(是發(fā)生器來的濃溶液和吸收器中溶液的混合物)所吸收．使噴淋溶液變稀。中間溶液在吸收水蒸汽過程中所放出的熱量．則被吸收器中管束內(nèi)冷卻水帶走。     

　　溴化鋰稀溶液再由發(fā)生器泵送到發(fā)生器中加熱以蒸發(fā)其中的水分．該濃溶液經(jīng)熱交換器放出熱量后流人吸收器中．重新吸收冷劑水蒸氣就這樣組成一個連續(xù)的制冷循環(huán)。

2  中央空調(diào)系統(tǒng) 

2．1  空調(diào)系統(tǒng)流程(見圖2)   

 　　夏季：蒸汽或高溫水進入吸收式制冷機，將制冷水從溫度12℃降至7℃，7℃的制冷水再送到空調(diào)用戶使用(如風機盤管)吸收室內(nèi)熱量后室內(nèi)溫度降低(約27℃)，制冷水溫度升高(約12℃)回到吸收式制冷機，如此循環(huán)。     

　　冬季：蒸汽或高溫水經(jīng)水一水熱交換器將空調(diào)熱回水(約500(2)加熱至60℃左右，60℃的熱水再送到空調(diào)用戶使用(如風機盤管)加熱室內(nèi)溫度。室內(nèi)溫度提高后(約21℃)空調(diào)水溫度降低(約50％)回到水一水熱交換器將空調(diào)熱回水加熱至60℃。亦如此循環(huán)。 

　　中央空調(diào)系統(tǒng)的主要設備有：煙氣型溴化鋰吸收式冷熱機組；水泵(循環(huán)水泵及冷卻水泵)；末端裝置(如風機盤管、空調(diào)機組、新風機等)；冷卻塔；分水器、集水器等。 

2．2  中央空調(diào)系統(tǒng)及經(jīng)濟比較 

1一水泥窯(或熟料冷卻機)余熱鍋爐；2一吸收式制冷機；3一熱交換器；4一袋式收塵器；    5一風機；6一冷卻器；7一水泵；8一分水器；9一集水器；10一膨脹水箱  

　　設計將根據(jù)水泥廠或家屬區(qū)等實際需要決定所需的空調(diào)面積而后計算冷量及選定制冷機組的規(guī)格大小。     

　　案例：假設水泥廠辦公樓或其它建筑物建筑總面積6 000～7 000m2，設置余熱中央空調(diào)。制冷量約1 160kW，制冷機組有幾種方案可供選擇。如果利用余熱實施中央空調(diào)，其投資額約為250萬元，見表1；經(jīng)營費用見表2。 

　　從表2可見，由于燃油而使電制冷及普通型吸收式制冷系統(tǒng)的運行費用較高，而采用余熱型吸收式機組能耗最低，經(jīng)營費用也最省。年經(jīng)營費用約7萬元。    

　　折算每m2建筑面積只有10元左右。以家屬區(qū)設置這套系統(tǒng)按100住戶，每戶建筑面積100m。計算，每戶一年也只負擔l 000元左右的空調(diào)經(jīng)營費(未計折舊費、人員工資、管理費等)應該說負擔還是比較輕的。 

3  結論     

　　(1)采用余熱型吸收式冷熱機組來實現(xiàn)水泥廠中央空調(diào)不能不說是一個最佳方案。吸收式制冷機組所需要的熱能是從水泥窯的余熱提供，不需要另設熱源。冬季又是利用余熱供熱．機組所需要的熱能也很?。@確實是一項非常節(jié)能的技術。    

　　(2)余熱中央空調(diào)十分節(jié)能，因此其經(jīng)營費用不高．只有電制冷的15％左右。它的一次性投資也不很大．且不需要電力增容(電容量只10kW左右。)這就為水泥廠設置余熱中央空調(diào)系統(tǒng)創(chuàng)造了很好的條件。     

　　(3)余熱型吸收式制冷是一項成熟的技術．安裝完畢可一次投入運行，且操作簡單、穩(wěn)定，除了三臺小功率電機外，沒有回轉機械，因而自身噪聲也很小，設備故障率低。在其它行業(yè)已得到廣泛應用。     

　　(4)吸收式制冷為環(huán)保型。而電制冷的制冷劑大多是氟利昂，它對大氣臭氧層有破壞作用及產(chǎn)生溫室效應，造成氣候的變異。而吸收式制冷劑是水，吸收劑溴化鋰溶液對人體無毒性，對皮膚也沒有刺激作用。     

　　總之，水泥企業(yè)利用余熱設置節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)．可以說為水泥窯余熱回收的利用擴展了一個新的領域．目前水泥廠空調(diào)僅限于中央控制室、電氣控制室等，隨著時代的發(fā)展，人們對空調(diào)的需求更為迫切．工廠也有必要也有條件為員工創(chuàng)造一個舒適的工作、生活環(huán)境。如果家屬區(qū)離工廠區(qū)不遠就更可以實施余熱中央空調(diào)方案．為職工謀福利．它的應用前景應該說是非常好的。