Ⅰ 怎样实现供热泵的节能
热泵是一种将低温物体中的热能传递至高温物体的一种装置。热泵的基本原理早在19世纪即已提出,20世纪20年代末付诸实用,40年代开始用于空调,但直至70年代以后,由于能源和环境污染问题日趋严重,才进一步受到重视,并认为是回收低温余热的主要技术之一。
在自然界中,水总由高处流向低处,热量也总是从高温传向低温,但人们可以通过电能用水泵把水从低位提升到高位使用,同样可以通过电能利用热泵技术把热量从低温传递到高温,实现将低温热源提升到高温热源来使用。所以热泵实质上是一种热量提升装置,热泵的作用是从周围环境中吸取热量,并把它传递给被加热的对象(温度较高的工质),其工作原理与制冷机相同,都是按照逆卡诺循环工作的,所不同的只是工作温度范围不一样。
热泵技术的第一个特点在于它能长期地、大首桐规模地利用江河湖海、城市污水、工业污水、土壤或空气中的低温热能。众所周知,从用透镜聚光取火到太阳能热水器,都是将低温热能提升为高温热能的方法,但是它们在地面上无法全天候运行。热泵技术突破了这种局限,可以把我们生产和生活中以及自然界通常弃之不用的低温热能提升为高温热能利用起来。显然,有了高温热源,如一台锅炉,就可以实现供热、制冷或其他工业用途,所以热泵的应用遍及各个行业和领域。
热泵技术的第二个特点在于它是世界上最节省一次能源(即煤、石油、天然气等)的供热系统。它能用少量不可再生的能源(如电能)将大量的低温热能升为高温热能。例如,电热采暖消耗1千瓦时的电,最多只能提供1千瓦时的热,而一般设计施工好的热泵系统,消耗1千瓦时的电,就可提供4千瓦时的热。例如,同样提供10千瓦时的热,采用电阻式采暖,需消耗34千瓦时的一次能源(其中包括24千瓦时千瓦时的发电与输配电损失);采用高效率的燃油、燃气锅炉采暖,如不计算管道的热损耗,还需消耗29.1千瓦时的一次能源;而采用电热泵采暖只需消耗2.7千瓦时的电能,再加上发电与输配电损失的3.3千瓦时,总计只消耗6千瓦时的一次能源。热泵技术所消耗的一次能源仅是前两种供热方式的1/5或近1/6。
热泵技术的第三个特点在于它在一定条件下可以逆向使用,既可供热,也可用于制冷,而不必搞两套设备的投资。上海某纸业有限公司是生产高级涂布白纸板的专业企业,固定资产4亿元,1999年完成销售收入2.68亿元。公司生产的白纸板质量可替代进口产品。
该公司生产所用蒸汽由热电厂提供。纸机烘缸原采用三段通汽方式,在实际运行中存在以下问题:一是烘缸蒸汽传热效率低,造成吨纸汽耗较大;二是纸机提速困难,产量难以提高;三是纸板生产品种变化时设备故障频繁,断纸现象比较严重;四是操作和控制复杂。1997年年底该公司采用了美国一家公司的喷射热泵控制系统对原系统进行改造。项目建设期为1个月,新系统使蒸汽的热能得到了充分利用,吨纸汽耗明显下降,纸机提速20%左右,设备的维修量也大大降低。1999年纸板产量比1998年上升了70.7%,经济效益非常显著。安装热泵控制系统之后,不仅使操作和控制简单化,而且能满足生产品种的频繁变化。
改造前,汽耗为9.0109焦耳/吨纸,改造后,汽耗降低到7.5109焦耳/吨纸以下,降低了16.7%,平均每吨纸节约1.5109焦耳。1998年1月至1999年8月累计节约蒸汽143932109焦耳,年平均节约蒸汽86359109焦耳,年平均节能效益345.4万元,年减排二氧化碳达7677吨。
该项目总投资364.5万元,项目投资回收期为1.1年。
国内的造纸厂在纸机干燥部都可以安装使用这种热泵控制系统,替代现在普遍使用的多段通汽方式,不仅蒸汽热能得到充分利用,而且纸机烘缸冷凝水排出通畅,纸机运行安全可靠,这种热泵控制系统能成为企业节约能源、提高效益的得力手段。
该公司原采用三段通汽方式,这是者渣坦一种串联的逆向供热系统,即蒸汽流动方向和纸页运动方向相反,每段产生的冷凝水经汽水分离器产生二次蒸汽供下一段使用,从形式上讲蒸汽得到梁歼充分利用。但在实际运行中该系统存在一个缺点,由于是串联系统,各段烘缸压差较小,所以在暖缸、纸机提速、调整车速和断纸等工况时易导致烘缸虹吸管排水不畅,使烘缸水位升高,影响传热效率,妨碍生产;另三段温度过高导致压榨后的纸面在烘缸干燥时易产生纸毛、卷曲等纸病和末级背压过高。因此原系统不仅存在蒸汽浪费现象,而且影响纸品质量和产量。
为了解决上述问题,该公司采用喷射热泵控制系统,热泵以少量高压蒸汽作为动力,高压蒸汽高速通过热泵喷嘴时产生的抽吸力(文丘利原理)将汽水分离器的二次蒸汽吸入热泵内,通过混合后获得高品位的蒸汽,重新回用于烘缸中。热泵系统的控制采用流速控制方法,并应用计算机根据纸机的生产品种,对每组烘缸的热平衡参数进行模拟计算,得到最佳的二次蒸汽流速控制参数。系统应用计算机通过调节热泵高压蒸汽阀门来控制二次蒸汽管道上的孔板,前后压差不变,从而实现二次蒸汽流量恒定,保证烘缸水位最佳,使烘缸传热效率最高,达到节约蒸汽、提高产品质量和产量的目的。
新系统具有以下特点:
(1)由于热泵的抽吸作用,能保持较高烘缸压差(可达70千帕左右),保证虹吸管冷凝水排水畅通,达到最佳传热效率。
(2)由于控制系统可靠,烘缸表面温度可维持在控制范围之内,便于暖缸、纸机提速、调整车速和断纸等工况调节。
(3)烘缸蒸汽中不凝性气体可连续排出,可防止不凝性气体在缸内积聚造成蒸汽传热效率降低。
(4)保证湿端烘缸表面温度60℃~70℃,防止了纸病产生。同时使末端背压降低至0.11兆帕(改造前0.20兆帕),减少排放损失。
(5)用1.25千克的蒸汽即可干燥1千克的水分。
喷射热泵控制系统能够降低蒸汽消耗,提高产量和质量,投资回收期短,节能效益十分显著。该系统采用电脑控制,自动化程度很高,操作简单,可替代目前造纸行业普遍采用的多段通汽方式,是未来纸机干燥部通汽的理想系统装置。
供热管的节能
在众多的传热元件中,热管是人们所知的最有效的传热元件之一,它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传递热量,具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可控制温度等一系列优点,将大量的热量通过很小的截面积远距离、高效地传输而无需外加动力。
由于热管换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小、有利于控制露点腐蚀等优点,已广泛应用于石油、化工、动力、交通、冶金、建材、轻工、纺织和机械等领域的高效传热设备,以及电子装置芯片冷却、笔记本电脑CPU冷却及电路控制板等的冷却。微型热管已批量化、大规模生产,工业领域余热回收用的热管换热器属非标产品,将根据各种设备规模、大小、使用情况和工艺条件的不同进行设计和制造。
Ⅱ 蒸汽喷射式热泵的优点在哪里它的可实施性如何
蒸汽喷射卜李式热泵具有如下优点: 结构简单、无转动部件、因而寿命长、运行可靠。 操作方便、维修容易、自动调节、保证出口压力稳定。 节能效果显著。 模弊庆安装方便,可水平安装旦握或垂直安装,与管路连接均为法兰连接,拆卸方便。
Ⅲ 热泵产热水和蒸汽锅炉产热水(蒸汽小于0.2Mp,120度)哪个节能
相对蒸汽锅炉节能。
热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。来实现制冷和供暖。
热泵热水器的基本原理:它主要是由压缩机、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储御亮友液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成。接通电源后,轴流风扇镇槐开始运转,室外空气通过蒸发器进行热交换,温度降低后的空气被风扇排出系统,同时,蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机,压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器,被水泵强制循环的水也通过冷凝器,被工质加热后送去供用户使用,而工质被冷却成液体,该液体经膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器,如此反复循环工作,空气中的热能被不断“泵”送到水中,使保温水箱里的水温逐渐升高,最后达到55℃左右,正好适合人们洗浴,这就是空气源热泵热水器的基本工作原理。
锅炉是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、键并高温烟气的热能等形式,而经过锅炉转换,向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。
锅的原义指在火上加热的盛水容器,炉指燃烧燃料的场所,锅炉包括锅和炉两大部分。
锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能,也可通过蒸汽动力装置转换为机械能,或再通过发电机将机械能转换为电能。
提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,常简称为锅炉,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
Ⅳ 注射用水制备方法和应用工艺
注射用水制备方法和应用工艺具体内容是什么,下面中达咨询为大家解答。
注射用水是无热原的蒸馏水,它是用纯化水(去离子水)经蒸馏后再通过0.22μm~0.10μm的除菌滤器过滤获得。而纯水的制备,目前有全离子交换法、电渗析—离子交换法、一级反渗透—离子交换法、二级反渗透法等生产工艺。不论使用何种工艺来制备纯水,提供蒸馏水机制备蒸馏水的原水必须符合中国药典规定的纯水水质标准。
以蒸馏法制备注射用水,从理论上讲,它可除去水中的细微物质(大于1μm的所有不挥发性物质和大部分0.09~1μm的可溶性小分子无机盐类)。纯水经蒸馏后其中不挥发性有机、无机物质包括悬浮体、胶体、细菌、病毒、热原等杂质都能除去。但由于蒸馏水机的结构、性能、金属材料、加工精度、操作方法以及水源的水质等因素,必然影响蒸馏水的质量。
制备蒸馏水,20世纪80年代以前,有些工厂用锅炉蒸汽直接冷凝、冷却而制得。技术设备条件较好的则用单蒸馏水器、重蒸馏水器,重蒸馏水器中又有塔式、亭式两种。20世纪80年代沿用重蒸馏水器居多,而此时,国内已较普遍使用节汽节水的自动控制的多效蒸馏水器和气压式蒸水器这类产蒸馏水量大又经济的设备。
单蒸馏水器:由蒸发锅、挡(沫)板、冷凝器及炉膛等组成。使用时将常水(饮用水)送入冷凝器的回水管流入漏斗,然后注入蒸发锅内,经加热后锅内水沸腾气化,蒸汽经挡(沫)板除去夹带的雾状液滴进入冷凝器而进行热交换被冷却成蒸馏水。由帆戚于产水量小,环境差,所得一次蒸馏水水质差等原因生产中已淘汰出局。
塔式蒸馏水器:此装置较单蒸馏水器有所改进,首先,它以一次蒸馏水为水源,制得二次蒸馏水。其二以蒸汽为热源改善环境。其三有隔沫装置可阻止蒸汽中夹带的沸腾泡沫和大部分雾滴使其回流蒸发锅内。其四,在收集一次蒸馏水时设置废气(CO2、NH3)排出器,这样,使制得的蒸馏水质量有暂时的提高。
20世纪80年代,随着国外先进技术的引进,通过消化、吸收、改进,远东、宝鸡等厂相继推出国产的多效蒸馏水机和气压式蒸馏水机,现在已普遍推广应用,取代了第一代蒸馏水器。
多效蒸馏水机:多效蒸馏水机的性能取决于加热蒸汽的压力和效数。压力愈大则蒸馏水的产量愈大,效数愈多则热能的利用率愈高。多效蒸馏世轿返水机又可分为列管式和盘管式,国内常用列管式蒸馏水机。列管式多效蒸馏水机内部为传热管束与管板、壳体组成的降膜式列管蒸发器,生成的蒸汽自下部排出,再沿内胆与分离筒间的螺旋叶片旋转向上运动,蒸汽中夹带的液滴被分离,在分离筒内壁形成水层,在疏水环流至分离筒与外壳间构成疏水通道,下流汇集于器底,蒸汽继续上升至分离筒顶端,从蒸汽出口排出,进入下一效蒸发器。目前,多效列管式搜饥蒸馏水机结构上又有内螺旋与外螺旋之分。其过程原理是:进入一效蒸发器内双管板结构的顶部经预热的原料水通过薄膜蒸发管下降,蒸发器管壁上的蒸发装置很快将原料水闪蒸为蒸汽。
在蒸发器的底部,蒸汽形成180°的转向,大的水滴就被甩到了柱底,未被蒸发的过量原料水也被收集在柱底,这些水汇集流入下一效的顶部,再重复同样的运作程序。蒸汽通过蒸发器上长的中心部分以低速垂直上升,重力运动继续去除杂质,在中心部分的顶部,蒸汽通过一入口到达旋风腔,腔内蒸汽形成高速旋涡,且由于径向加速度快,水滴及杂质被强大的离心力抛到旋风腔的外缘,从底部排出。离心过程后,蒸汽就变得纯净,纯蒸汽以低速垂直上升,并通过蒸馏柱顶部出口排出前,做最后一个180°转向。其最后还有一个措施,即在旋风腔的中心管上设有一个去雾器装置,作为第四级分离,以确保注射用水的质量万无一失。
气压式蒸馏水机:气压式又称热压式,它是将纯化水以2~3kgf/cm2压力,经进水口通过换热器再经泵送入蒸发冷凝器的管内,管内水位由液位调节器调节,在蒸发冷凝器下部设有蒸汽加热盘管和电加热器作辅助加热作用。将蒸发冷凝器管内的纯水加热成蒸汽进入蒸发室内温度达105℃,经除雾器以除去蒸发速度过快而带入的水滴、固体物质,再进入压缩机时蒸汽被压缩,其温度可高达120℃,此高温压缩蒸汽进入蒸发冷凝器的管间。此时,蒸发冷凝器管内与管间温差15℃以上,管间高温高压蒸汽释放大量潜热,将蒸管冷凝器管内的水加热成蒸汽,该蒸汽又进入蒸发室重复前面过程。管间的高温压缩蒸汽冷凝成蒸馏水集结于管间后被引出,而溶于蒸馏水中不凝性气体,从不凝性气体排出器排出。
纯净的蒸馏水经泵送入热交换器预热进入蒸发冷凝器,最后以0.1MPa的压力流出并经流量计进入保温贮罐。其特点:采用热泵蒸发原理,蒸发与冷凝共用一个换热器,不需冷却水,使用蒸汽只要达0.1MPa即可,节汽90%以上,整机可实现全自动控制,所产蒸馏水可符合“注射用水”标准。
制水系统的日常管理包括运行、维修,它对验证及正常使用关系极大,所以应建立监控、预修计划,以确保水系统的运行始终出于受控状态。
这些内容包括:
①制水系统的操作、维修规程。
②关键的水质参数和运行参数的监测计划,包括关键仪表的校准。
③定期消毒/灭菌计划。
④水处理设备的预防性维修计划。
⑤关键水处理设备(包括主要的零部件)、管路分配系统及运行条件便更的管理方法。
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