某厂区空调工业余热利用方案分析

周毅

摘    要：随着全国性电荒逐步缓解和燃气、燃油价格节节上涨，普通溴化锂机组逐步退出民用项目。一些工业生产行业都拥有丰富的低压蒸汽、热水等余热资源。本项目对溴化锂机组利用工业余热进行空调制冷的经济技术比较，为实际工作提供一些参考和依据。

关键词：溴化锂;工业余热 技术经济分析

1  引言

某钢铁企业厂区新建研发办公中心，二类高层;地上12层，地下1层;办公用建筑;建筑面积22512.59m2，其中，地上16797.48m2，地下5715.11m2，空调面积约17000m2;需要夏季制冷，冬季供暖。

工厂建有自己的区域锅炉房（热电联产），本身有多种余热废热资源;厂区现能提供能源有70℃～80℃的热水（工业余热）、0.1MPa的蒸汽（工业余热）、电能、高炉气等。由于对利用高炉气的安全有顾虑等原因，甲方排除了利用燃气溴化锂的可能方案。根据现有能源情况，对中央空调方案做如下比较分析，以供甲方参考。

2  空调负荷及方案

新建研发办公中心空调为舒适性空调，位于淮安市清江浦区。

2.1  室外设计计算参数

夏季空调室外计算干球温度是33.4℃;夏季空调室外计算湿球温度为28.1℃;夏季空调室外计算日平均温度为30.2℃;夏季通风室外计算干球温度为29.9℃;冬季空调室外计算干球温度为-5.6℃;冬季空调室外计算相对湿度为72%;冬季通风室外计算干球温度为1℃;冬、夏季室外平均风速、风向为2.9m/s ESE（冬）、2.6m/s C ENE（夏）冬、夏季室外大气压力为1025.0hPa（冬）、1003.9hPa（夏）。

2.2  室内设计参数

经初步计算，夏季制冷量为2200kW;冷水温度是7/12℃。冬季制热量为1500kW;热水温度是45/40℃。

方案一：选用2台1100kW的蒸汽型溴化锂空调机组（0.1MPa的蒸汽）+汽水换热机组（蒸汽型溴化锂空调机组主机主要参数：蒸汽压力为0.1MPaG的饱和蒸汽;蒸汽耗量为1.46t/h[×]2;冷水进出口温度：7/12℃;冷却水进出口温度：32/38℃;流量为300t/h[×]2;电功率为4.5kW[×]2）。

方案二：选用2台1100KW的螺杆冷水机组（电制冷）+水水换热机组（冷水进出口温度为7/12℃;冷却水进出口温度为32/37℃;流量为250t/h[×]2;电功率为215kW[×]2）

方案三：选用2台1100kW的热水型溴化锂空调机组（80℃的热水）+水水换热机组（热水型溴化锂空调机组主机主要参数：80℃的热水、250m3/h[×]2、冷水进出口温度为7/12℃;冷却水进出口温度为32/38℃;流量为600t/h[×]2;电功率为4.5kW[×]2）。

3  技术经济比较

3.1  技术优缺点

方案一的优点是节约配电系统的投资;节约电力的消耗，有可利用废热时，满足绿建要求。缺点是排热量大，冷却塔和冷却水系统容量大;维护管理较复杂，维护费用大于电制冷;冷量衰减。

方案二的优点是成熟可靠、维护简单。缺点是增加配电系统投资;电力消耗大;

方案三的优点是节约配电系统的投资;节约电力的消耗，有可利用废热时，满足绿建要求。缺点是排热量大，冷却塔和冷却水系统容量大;维护管理较复杂，维护费用大于电制冷;冷量衰减。

3.2  投资比较

方案一：主机估价70万[×]2、电功率4.5kW[×]2;冷却水泵估价1.5万[×]3、电功率 37kW[×]2;冷却塔估价20万[×]2、电功率11kW[×]2;冷冻水泵、热交换机组等电功率30kW[×]2、  估价30万;估算设备总投资214.5万元。

方案二：主机估价50万[×]2、电功率215kW[×]2;冷却水泵估价1.5万[×]3、电功率37kW[×]2;冷却塔估价15万[×]2、电功率11kW[×]2;冷冻水泵、热交换机组等电功率30kW[×]2、估价30万;配电系统增加估价40万;估算设备总投资204.5万元。

方案三：主机估价100万[×]2、电功率4.5kW[×]2;冷却水泵估价3万[×]3、电功率75kW[×]2;冷却塔估价30万[×]2、电功率22kW[×]2;冷冻水泵、热交换机组电功率30kW[×]2、估价30万;估算设备总投资299万元。

3.3  运行费用

方案一：耗电190080度电，共15.2万;耗热3363.84T、蒸汽50.46万;夏季运行费65.66万元（蒸汽：150元/T;电费：0.8元/度，夏季按120天，12h/天，使用系数0.8）。

方案二：耗电675072度电，共54.01万;夏季运行费54.01万元（电费：0.8元/度，夏季按120天，12h/天，使用系数0.8）。

方案三：耗电302976度电，共24.24万;耗热：576000T热水（80-65）共57.6万;夏季运行费91.84万元（热水（80-65）：1.0元/T;电费：0.8元/度，夏季按120天，12h/天，使用系数0.8）。

由于能源价格为由于冬季方案的运行费用相差不大，故未做比较。

夏季空调案比较中，余热利用型溴化锂空调机组，不管是蒸汽型溴化锂空调机组（0.1MPa）还是热水溴化锂空调机组（80℃）均为非标机组，均需厂家定制。由于热媒参数较低，一般为单效溴化锂空调机组，机组效率较低;为保证一定的效率，机组成本变大，方案一和方案三余热利用溴化锂空调机组制造成本变大，相较常规双效溴化锂空调机组，热水型溴化锂空调机组（80℃）采购成本较明显增加;方案一和方案三余热利用溴化锂空调机组冷却水需求量较常规参数的溴化锂空调机组增加较多。尤其是热水型溴化锂空调机组（80℃）冷却水需求量是常规热水机组的两倍以上，冷却水泵的运行费用对夏季空调系统运行费用有不可忽視的影响，虽然厂区提供的余热可以以较低的价格供应，但经济性依然不占优势。

对厂区提供的余热利用调研中也发现，工厂对工业余热也形成部分梯级利用。低压蒸汽（0.1MPa）除回用外，主要用于制热水，自用外还同时还通过热网供应热力公司及周边单位;70℃～80℃的热水（工业余热）主要是制备卫生热水卖给热力公司，通过水罐车运输，供应给浴室、酒店等单位。

舒适性空调是季节性负荷，工厂对余热利用一般期望是能常年稳定运行。从以上经技术比较中看出，对这个项目来说，简单的中央空调对余热的直接利用已不能满足工厂的期望。

4  结语

（1）由于利用余热溴化锂机组都需定制，从初投资看溴化锂机组方案均高于电制冷系统。溴化锂机组从运行管理维护的技术角度处于劣势。

（2）热水型溴化锂空调机组（80℃的热水）为单效溴化锂空调机组，机组效率较低;热水型溴化锂空调机组（80℃的热水）的冷却水相对于常规型机组流量增大一倍以上，对运行费的影响较大。

（3）本项目工业余热对工厂来说也有其他利用方式，也有各自的价格，不能简单理解为废热。从运行费分析，只有价格比较低的余热可利用时，溴化锂机组空调制冷才具经济性。

参考文献：

[1] 陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 戴勇庆.溴化锂吸收式制冷空调技术实用手册[M].北京：机械工业出版社，1999.