热泵技术在企业供热中的应用

热泵技术在企业供热中的应用

马晓东

济南热力集团有限公司山东省济南市250101

摘要：“十一五”以来，由于国家能源政策及油气价格原因，各企业供暖（热水）基本都用锅炉，而在用的锅炉中燃煤锅炉仍占大多数，而且小型锅炉占比很大、锅炉容量小、运行负荷低、煤质差且煤种多变、锅炉设备本身存在不足、配套设备技术水平不协调、锅炉运行控制水平低等原因，造成能源效率低下，污染严重，文章探讨了各种技术的优点和缺点，不同供热技术的应用范围和条件，为新形势下企业选择适用于自身供热技术提供了参考。

关键词：热泵技术；企业；供热；应用

1导言

在计划经济时期，供热行业作为一个福利行业存在，一切亏损都由财政承担，讲的是社会效益；现在是市场经济了，不但要讲社会效益，还要讲经济效益，由财政承担亏损的供热企业也越来越少，更多的供热企业是自主经营，自负盈亏。目前，较为新型和清洁的供热方式有电热膜供热、利用低温余热供热、地源热泵技术供热、弃风电力供热、生物质能源供热、地热热水供热等供热方式。

2热泵技术的特点、分类及应用

热泵技术是一种低温余热利用的节能环保技术，它是通过热泵装置把从空气或水等介质中获取的低品位热能，经电力驱动做功后，获得高品位热能用于采暖和洗浴等而进行利用，即可实现热量从低温热源向高温热源的转移。这项技术是当今最清洁、经济有效的供能技术之一。在倡导绿色发展、建设生态文明的今天，作为利用低温余热资源的最先进方式，热泵技术已经在我国受到越来越广泛的关注和重视。

2.1技术特点

热泵系统与燃煤锅炉供热系统相比，它只使用电力，因此能节省约1/2的能量，相比于电锅炉，它能节省2/3以上的电能；该系统自动控制程度高，全电脑控制，性能稳定，可无人值守；因系统没有燃烧过程，也就不会产生任何污染物，不会造成周围环境的污染；其不用抽取地下水，也就不会破坏地下水资源；其维护费用低，在同等条件下，采用热泵系统能够减少维护费用；其使用寿命可达20年以上等。

2.2分类及应用

热泵分类种类繁多，其中根据热泵的热源介质来分，可分为空气源热泵和水源热泵等：空气源热泵是以空气为热源，因空气对热泵系统中的换热设备无腐蚀，理论上可在任何地区（寒冷地区可在回水管加补热器等）都可运用，因此是目前热泵技术应用最多的装置；水源热泵是以热水为热源，因水源热泵的热源温度一般为15^-25℃，全年基本稳定，其制热和制冷系数可达3.5^-4.5，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右。近年来，水源热泵技术在我国取得了较快的发展，市场也日趋活跃，该项技术也得到了相当广泛的应用。

3热泵技术在企业供热中的应用

3.1大小循环泵使用的确定

过去换热站的循环泵一般选择功率相等的两台循环泵，不存在选择那台运行的问题。现在根据换热站不同时期所耗热量不同，一般选择功率大小不等的两台循环泵，以供在供热初期及供热尖峰期分别使用。然而，循环泵的各种参数一但匹配成型，也就确定了后期该循环泵的出力，两台不同参数的循环泵其出力是不可能相同的，这就要在两台循环泵流量允许的范围内进行对比选择，对比的原则是参照两台循环泵的流量、扬程、功率，在一定出力（即流量扬程相等的情况下）时循环泵所耗功率的大小，选择使用所耗功率小的循环泵，以达到节电的目的。

3.2热泵技术在工业中的应用

2000年以来，随着国家节能和环保政策的推动，热泵技术在我国的应用迅速增长，特别是我国工业企业余热资源非常丰富，如钢铁、煤化工、水泥等行业生产过程中存在着大量的余热资源，利用的潜力很大，充分利用这些余热资源也是企业节能的主要内容，因此，应用热泵技术的潜力很大。近年来，各行企业和研究单位等对热泵技术的应用都在进行开发研究，如煤矿采用了热泵回收回风系统和排水中的余热用于井中防冻和采暖等，如木材厂采用了电驱动高效热泵用于给干燥机供热；如石化厂广泛采用了蒸汽喷射式热泵回收生产过程中的余热用于采暖和洗浴，都取得了明显的经济节能环保效益，为今后热泵市场的开拓创造了条件。

“十一五”以来，国家加大了对企业节能的监管力度，同时，也加大了对节能新工艺、新装备、新技术的推广力度，如《中华人民共和国节约能源法》第三十九条将热电冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术；为加快节能技术进步和推广普及，引导用能单位采用先进适用的节能新技术、新装备、新工艺，促进能源资源节约集约利用，缓解资源环境压力，国家发展改革委每年都要出台《国家重点节能低碳技术推广目录》，其中推广目录（2016年本，节能部分）涉及热泵的技术就有三项；环境保护政策方面，如采用热驱动热泵，CO2排放量明显降低。通过改善热泵性能，降低工质泄漏与使用新工质，热泵将在环境保护上发挥更大的作用。

3.3分集水器阀门的调节

供热系统各分支的流量，根据分支而积所占该系统供热而积的比例确定。过去在没有分支热计量表时，一般采用控制各分支回水温度的方法，将各分支的回水温度调到近于相等，接近于总回水温度；对于有特殊要求的分支进行个别调节。对有分支热计量表的换热站，应按各分支所占该系统供热而积的比例分配二网流量。由于换热站的建设年代不同，分集水器上的阀门也不同，有闸阀、蝶阀、球阀、平衡阀、自立式调节阀和压差式自立式调节阀等，对分支有平衡阀、自立式调节阀和压差式自立式调节阀的，禁比使用闸阀、蝶阀、球阀等进行调节。

换热站内的所有关断阀门都应该是在全开或关断的状态，分集水器与换热器下部的平衡阀、自立式调节阀和压差式自立式调节阀等应尽量开大，至少有一个分支系统的所有阀门是处于全开状态，目地是尽量减少系统阻力，减少电量消耗。对没有调节阀的换热站也应遵循这一规则。

3.4天然气供热

以天然气为燃料进行供热是成熟的供热技术，在我国有较为广泛的应用。天然气燃烧热量大、污染物排放量小的特点，使得许多企业将原有的供热设备改造为天然气供热。在一些较大的城市，环境空气污染严重，在相关政策的支持下，天然气供热成为供热方式的主流。同时，许多新技术也与天然气供热技术联用，供热效果也较单独的利用天然气供热效果好。项凌等在建立天然气热泵供热过程经济分析模型的基础上，采用对天然气热泵供热过程进行模拟计算的方法，得出了其供热过程的年费用和主要参数的影响规律，并与天然气锅炉、电动热泵等供热过程进行了经济比较。结果表明天然气热泵供热效率为天然气锅炉热效率的1.6倍，天然气价格为2.6元/m3；时，天然气热泵供热总费用仅为天然气锅炉供热总费用的83%；天然气价格越高，天然气热泵的经济效益越显著；同时，在供热量和其他参数相同的前提下，天然气价格为2.2元/m；时，天然气热泵供热总费用与电价为0.6元//kWh时的电动热泵供热总费用相当。可以说，联用技术表现出了良好的优越性。

3.5换热器的正确使用

换热器的大小与多少是由换热站的供热而积所决定的，在现在的设计中都留有一定的余量，以保证严寒年份供热，换热器设计一般是两台或多台，这样设计有如下好处：其一，可以减少换热器阻力，保证二网流量，节省电量消耗；其二，在运行期换热器刷洗时可以维持换热站运行，避免冻害发生。

结束语

综上所述，随着大气污染治理方案的实施、居民环保意识和对环境空气质量要求的提高，传统的供热方式已经无法满足社会发展的需要。企业应充分利用区域与资源优势，结合自身的特点，既要考虑更新改造的投入，又要考虑日常运行的综合成本，选择适合企业自身特点的供热方式，实现良好的环境与经济效益。

参考文献

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