Абсорбционные бромистолитиевые водоохлаждающие и нагревательные трансформаторы теплоты

Попов А. В., к. т. н., Попов А. Влад, к. т. н., Корольков А. Г. к. т. н.

Журнал «проблемы энергосбережения», №1, февраль 2003 г.

Абсорбционные технологии охлаждения и нагрева нашли широкое применение во всём мире. Сегодня в Японии, например, более чем половина установленной холодильной мощности покрывается абсорбционными бромистолитиевыми холодильными машинами. Возрастающее использование абсорбционных технологий охлаждения и нагрева является новым направлением энергосбережения, хотя первые абсорбционные трансформаторы теплоты (АТТ) были разработаны в 19 веке. Несмотря на продолжительную историю АТТ, в 20-м столетии основным холодильным оборудованием являлись парокомпрессионные холодильные машины с электрическим приводом. Однако, благодаря последним разработкам, абсорбционные бромистолитиевые трансформаторы теплоты (АБТТ) стали альтернативой электроприводным охладителям во многих приложениях. Об этом говорит рост производства АБТТ в мире и расширение стран -производителей. По данным, приведённым в обзоре Международного Энергетического Агентства (IЕА) [1], в 1999 году в мире было произведено около 12 000 единиц АБТТ средней и крупной мощности (холодопроизводительностью от 350 кВт до 10 МВт), а в 2001 году их мировое производство достигло 15 000 единиц [2], причем основной прирост приходится на Китай и Южную Корею [3].

Данные за 1999 г. по странам – производителям приведены в табл. 1.

Большинство китайских и южнокорейских производителей данной техники являются либо дочерними, либо совместными предприятиями с японскими и американскими компаниями.

Широкое распространение в мире и непрерывный рост производства АБТТ объясняется их высокими потребительскими качествами: экологическая чистота, минимальное потребление дорогостоящей электроэнергии, бесшумность при работе, длительный срок службы. Рабочим веществом АБТТ является вода, а абсорбентом - водный раствор соли бромида лития (нетоксичного, пожаро-взрывобезопасного вещества). Все процессы в АБТТ протекают под вакуумом, что исключает попадание рабочего вещества и абсорбента во внешние теплоносители. АБТТ не имеют динамических нагрузок и поэтому могут располагаться на любом этаже здания.

В соответствие с Монреальским протоколом от 1987 года, подписанным сорока тремя странами, фактически все хладоны, используемые в парокомпрессионных машинах, проходят более тщательный контроль на «озонобезопасность» и «парниковый эффект», и облагаются жёсткими штрафами при их неправильном применении и утилизации. Поскольку в АБТТ хладагентом является вода, то они практически не влияют на озоновый слой атмосферы, и значительно меньшее влияние оказывают на создание парникового эффекта, чем парокомпрессионные хладоновые машины.

Высокие цены на электрическую энергию также является одной из основных причин возрастающей популярности АБТТ, поскольку они позволяют экономить 180 – 200 кВт×ч электроэнергии на каждые 1000 кВт×ч произведённого холода.

В последние годы получили распространение АБТТ, работающие непосредственно на газовом и жидком топливе. Такие АБТТ позволяют в летний период вырабатывать холод с минимальными эксплуатационными затратами, а в холодное время года вырабатывать горячую воду для отопления и горячего водоснабжения, что значительно сокращает затраты на создание и эксплуатацию систем тепло-хладоснабжения.

Некоторые области применения АБТТ:

– ТЭЦ

– ЖКХ

– АБТТ

– ГТУ

– Промышленные предприятия

– Эллектростанция с ДВС

– Установка огневого обезвреживания отходов

На промышленных предприятиях АБТТ применяют для охлаждения технологического оборудования (холодильные машины) и для нагревания технологических сред (тепловые насосы). В качестве греющего источника используется преимущественно сбросная низкопотенциальная теплота (пар, вода) – это самый дешёвый способ получения искусственных холода и теплоты.

В системе комбинированной выработки электроэнергии и теплоты, использование АБТТ обеспечивает летнюю загрузку основного оборудования, что повышает эффективность производства электроэнергии. При этом АБТТ преимущественно используют для выработки холода на собственные нужды энергетики и на коммерческую реализацию, например, в системы энерго-обеспечения жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) и промышленных предприятий. Если в составе теплоэлектростанции работает газотурбинная установка (ГТУ), то в жаркую погоду АБТТ включают для охлаждения воздуха, поступающего в компрессор ГТУ. В качестве греющего источника для АБТТ применяют пар из отборов турбин либо непосредственно дымовые газы с температурой около 400 - 450 ^{о С}, или нагретую ими горячую воду с температурой 80 – 115 ^о С.

При выработке электроэнергии с помощью двигателя внутреннего сгорания (ДВС), например, дизель-генератора, теплота системы охлаждения двигателя и выхлопных газов используется в холодное время года на нужды отопления и горячего водоснабжения, а в теплое время года – на выработку холода в АБТТ.

На мусороперерабатывающих заводах – теплоэлектростанциях при очистке влажных дымовых газов выделяется значительное количество низкопотенциальной теплоты (40 - 45 ^о С). Эту теплоту преобразуют с помощью АБТТ в теплоту более высокого потенциала (75 - 80 ^о С) для отопления и горячего водоснабжение. Греющим источником в АБТТ, при этом, является пар из отбора турбины с давлением 0,6 МПа.

В ЖКХ АБТТ применяют для кондиционирования административных зданий, спортивных сооружений, концертных залов, и т. д., а также для отопления и горячего водоснабжения. В качестве низкопотенциального источника теплоты в тепловом насосе могут быть использованы сточные воды, сбросная низкопотенциальная теплота промышленных предприятий, ТЭЦ, вода артезианских скважин и т.п.

Опыт создания и применения АБТТ в России

Производство АБТТ в СССР было впервые начато в середине 60-х годов. Завод «Пензхиммаш» серийно выпускал холодильные машины, разработанные институтом ВНИИХолодмаш, мощностью 1100 и 3000 кВт (соответственно АБХМ-1000 и АБХМ- 2500) . Всего было выпущено около 600 АБХМ. К концу 80-х годов производство данных машин было практически прекращено. Одна из основных причин свертывания их производства – низкие потребительские качества. Отечественные АБХМ существенно уступали зарубежным аналогам по габаритам, массе, сроку службы, уровню системы контроля и управления, качеству изготовления.

Существенное отставание отечественных АБТТ по техническому уровню от зарубежных аналогов привели к необходимости создания отечественных АБТТ различных модификаций нового поколения с использованием современных наукоемких технологий (методов интенсификации тепломассопереноса, высококачественных конструкционных материалов, высокоэффективных ингибиторов коррозии, поверхностно-активных веществ, современных средств автоматизации рабочих процессов и т. д.).

Работы по созданию отечественных АБТТ нового поколения были начаты в середине 90-х годов по инициативе академика В. Е. Накорякова. В г. Новосибирске было создано специальное конструкторское бюро (в настоящее время ООО «ОКБ Теплосибмаш»). Работы велись под научным руководством Института теплофизики СО РАН совместно с Санкт-Петербургским университетом низкотемпературных и пищевых технологий при финансовой поддержке РАО «ЕЭС России» и Российского фонда технологического развития. Выполнен большой объем НИОКР, экспериментальных работ, создан и испытан ряд опытных образцов АБТТ различных типов машин.

На Новосибирском металлургическом заводе были проведены испытания теплового насоса с топкой на природном газе теплопроизводительностью 2000 кВт (АБТН - 2000 Г) [5]. На Барнаульском заводе синтетического волокна проведены испытания генератора теплового насоса с топкой на мазуте (АБТН - 2000 М). Успешно эксплуатируется тепловой насос с паровым обогревом мощностью 2000 кВт (АБТН - 2000 П) на Новосибирской ТЭЦ- 4 с января 1999 года [6].

Выполненные работы позволили разработать и приступить к промышленному производству АБТТ – холодильных машин и тепловых насосов, различных по модификации и мощности.

На Уфимском ОАО «Уфахимпром» в апреле 2002 года прошли испытания и приняты в промышленную эксплуатацию две холодильные машины марки АБХМ-1500П и АБХМ2-1500 с паровым обогревом мощностью по 1860 кВт. Изготовлена и смонтирована холодильная машина марки АБХМ-600 П с паровым обогревом мощностью 660 кВт на Дзержинском ОАО «Синтез», эксплуатацию которой планируется начать весной 2003 года.

Выполнен ряд проектов, где предусматривается использование различных типов АБТТ конструкции «ОКБ Теплосибмаш». Планируется широкое использование АБХМ на ряде строящихся объектов г. Москвы.

Приняты следующие обозначения для классификации машин, разработанных в «ОКБ Теплосибмаш»:

АБХМ, АБТН – соответственно холодильная машина, тепловой насос с одноступенчатыми схемами регенерации раствора; АБХМ2, АБТН2 – то же с двухступенчатыми схемами регенерации раствора; далее следует через дефис число, означающее условную производительность в киловаттах; приставки В, П, Т – соответственно, с водяным обогревом генератора, с паровым обогревом, с топкой на природном газе или жидком топливе.

Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>

скачать архив.zip(18 кБт)
Обсудить на форуме
Другие Статьи