利用吸收式热泵系统回收啤酒生产中的废热

李永志

吸收式热泵本文设盘 利用吸收式热泵系统回收啤僭厂酿造中产生的废热，尼于加热投糕用水．这对年产 4×10‘t啤酒的工厂，年均可节约原煤>500t．一目前，一些啤酒厂对酿造中产生的大量二次蒸汽未加以利用，造成了能源浪费．现以4×10 t／Y啤酒厂工艺设计为依据进行讨论． 该广糖化车间的热量消耗和可利用的低温热源， 如表1所示．表1 从表1可知，煮褥时二次蒸汽带走的热量占总加热蒸汽热量的41．I ， 这是一个相当大的数字， 为变废为宝、节约能源， 笔者认为可采用热泵系统回收废热， 将回收的热量用于加热投料用水．二， 热泵系统工作原理及工艺流程 1． 工作原瑶图1所示低温吸收式热泵系统是利用具有一定温度的外热源(二次蒸汽余热)来加热而工作的．系统中使用的工质是吸收剂(澳化锂)和制热剂(水)，制热荆和吸收剂组成一定浓度的溶液， 当这些溶液在装置中所处的压力和温度变化时，将使其中制热剂(又砾热剂水)循环，从而获得制热效应． · 。。 ． 2． 工艺流程如图1所示， 热泵系统利用二次蒸宄同时加热再生器 和蒸发器要．在蒸发器中的热剂水吸收导入的二次蒸汽余热热星而汽化，蒸汽进入吸收器 掂Li~Sr— Hz0浓溶液暖救变为稀溶液，刺蒴吸收过程中放出的溶解热和凝结热加热冷水， 玲水汽化， 蒸汽从吸收器顶部导出用于生产．被溶液吸收了蒸汽所变成的稀溶液通过回收器进 A 再生器， 被二次蒸汽加热． 由于在相同压力下， 水的沸点低于溴化锂的沸点， 溶液中的热剂水沸腾汽化， 蒸汽进入冷凝器C， 在冷凝器中冷凝成热剂水， 经泵加压至蒸发器． 在再生器中放出水蒸汽的稀溶液变成浓图1 低温殴收式热泵系统流程溶液，经泵升压后， 导入吸收器． 这样完成了一个循环过程． 溶液和热剂水不断循环， 吸收器就不断提供热量，加热冷水产生蒸I汽，用于生产．三、吸收式热泵循环在p-t图上的表示设所回收的二次蒸汽的凝结温度为100~C，吸收其潜热，用以产生110~C水蒸汽．首先， 确定吸收剂在每个设备的状态参数． (1)冷凝器内冷凝温度t 与冷凝压力P ：取冷却水进口温度t -；1 5℃ ， 出口温度t =32℃ ， 为保证较好的传热过程， 设冷凝温度t。与冷却水出口温度t 2之差△t =3℃ ，则f。=35℃． 查LiBr-H2O平衡状态胬，冷凝温度￡。=35X3 下的冷凝压力P =5290Pa?． (2)蒸发器内蒸发温度 与蒸发压力 ：为保证正常传热，蒸发温度应低于二次蒸汽的冷凝温度3—5℃， 取温差△ 一5℃． 则蒸发温度 =100— 5 =95℃． 查LiBr—H20平篱状态图， 该温度下的蒸汽压力 =77418Pa~，-． (3)再生器内出口溶液浓度抽及温度 ： 同理， 再生器出口温度与二次蒸汽冷凝温度之差△ ，取△h=6℃ ．再生器出口温度tl 100—6=94℃ ， 查LiBr一廿2O平衡状态圈，得浓溶液出口浓度 l=68 Il1． (4)吸收器内出口稀溶液浓度 及温度f ：同理， 稀溶液温度应高于产生的蒸汽温度，取温差△tj：5℃ 则出口稀溶液温度t2=ii0+5=115~C． 查LiBr—H|0平衡状态图， 得稀溶液浓度 2=45 [11．依上述状态参数， 在P～t图上绘出吸收式热泵 Ⅲ 循环过程， 如图2所示．四 l设计计算(主要设备的热变换量的计算) 设 (1~g／h)为蒸发器蒸发时的热剂水蒸汽量J l(kg／h)为浓溶液的循环量， (}g／h) 为稀溶液的循环量． 则 5 一图。 “。lr． t?平衡 态粤第l期 利用吸收式热泵系统四收啤酒生产中的鹱热 t- 岣 - ~ 1- X一 2 = I．96 ( 1 ) ’i1 =68 - =2．96 ? 一? ? ?一’f 寸 1． 潴液阐嘎器的热交换量0 (kJ／h)；取浓溶液溢度效 d-0．8， 吸器出口浓溶液的温度 沽如 ； 回嗳器进口浓藩液的 ， 苴出口稀溶液温度 ㈣四吸器出口稀溶液的坫 ， 其进口稀湍俄的 §iz， 妇 图3所示． 2 = l+d(f2一 f)=9,i+0．8(115—91)：110．8 C，连LiBrVJ i-X网，i2 ：32958 kJ~km61， 2=38255kJ／kinol， j 30．sflgkJ／k ，所从 ．．． ? ? 一一】．96{ (32958—30899)=4037 ， ( 3 ) 38255一一i4 0 96 37 W ：36891hJ／km。故f·R=107℃ 2． 藻发器的热交换量0 (kJ／h)；如 4所示， 进入的热赶为0 十 ， 穆出的热量为Ⅳ 一is ．j 1， 为相 I‘苏发f 力的饱和蒸汽之 ， =234 535k}／kmo ； 为相当于凝结压力的饱和藁汽之焓， c：1 07 kJ／kmot? ． 根措热量平衡 0 = (i 一 c) 234535—12507)lV=222028W ( 4 ) 3． 吸收器的热交换量0 (kJ／h)； 妇网S所示， 输入的热遢为1 s + · ， 输出的热量为0 + — ．根拱热量平黪 ‘ 。} Q‘： ．is j十W I-f2 —W g．’i2 。 。。 ’一’ ’ = (234535+l 29B×32958—2．96×38255~ ：I85898W ’ f 5 ) 4．再 群的热交换量0 (时／h)：如罔0所彖，输入的热量为p 十’缈z· ㈣ 出 、热 lil：'3w - C十Ⅳ ： ．其中，is。为过热蒸汽热婧，isc：272202kJ／kmol ． 稂据热量平衡、Q 舻- s 十}【，】- t一 2· { l 。 ： - =(272202 1．目6×30899—2．95×368．9I)W ：223567W 、 。。。。 (6 ) ， 5．冷凝器岣热交换量0 (k 3／h)； f阳7研示， 输入的热量为 - ； 出曲 量为钆+Ⅳ ·f ． 根据热量平衡 。 ’’ 。0 ：1 ( a-i )：(27 2202—1 507)n，：259695W ’ 。。。_ 。 (7) 热剂水糍汽 的计算． 由 1 翔， 向系统提㈨拇：次蒸f 热量0=84．g5×T0 kJ ／次． 吸收式热泵系统输九的热量‘为‘(J 十 0 )， 输m热量为(0 +口c)． 忽略泉∞ 力损失 增i统的热损失，根据热足1：衙：0 0 +0R= 0^十00= (155898+259695)1V： 445593 ． IV = (84．85×l 0 )／~45593= 19．OOkmol／次= ('9．oo／1．5) kmol／h = 一坦 = i = '： 0Ⅱ 1 82 华 侨 大 学 学 报 1989年 ≮刊水衍环 w ( ／h) 浓 #淤 环量W (kg／h) 稀 液衍环量W 2(kg／h) 啦器热交换最Q (kI／h) i宠器热交按量Q (kJ／h) {l 器熊交换 ：Q (kJ／h) {；生器热炎按 Q^(kJ／h) ?，凝器巷交按髓Q (kJ／h) II15 2I35 33oo 5Ii49 28I7535 2355 3 28 28370G5 33 65647 根据表2数拱， 废热 收效率 为 =1／(1+‘isv—i~e)／ 一如 + ( R— !)】) 1} {l+(272202一l 2507) ÷ 234535—32958+68{ (58—45) 一38255)]}=41．7 ．五、讨 论 1． 该热泵系统用于=次蒸汽废热的回收，减少了加热蒸汽的用量： 由以上计算可知，系统回收废热产生的热量约为23．6×lO (kJ／h)， 即35．3 X 10

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