低品位热能利用探究

蒋加新 邹辰轩

摘要：在当前石油化工等行业中，部分产品在生产过程中可能会产生大量的低品位热能，而且由于此类热能的热源品位较低，导致其再利用难度较大，目前我國许多企业会对低品位热能进行冷却处理，但是在处理过程中产生的能源消耗较大，而且会对环境产生热污染。随着绿色理念的深入渗透，而且能源成本的提高，低品位热能如何利用，引发了社会的密切关注，在当前信息社会快速发展的影响下，应当积极探索先进技术及相关设备的开发与利用，保证能够对低品位热能能够被进一步利用。

关键词：低品位热能;综合利用;途径

低品位热能的形成会对自然环境造成一定的污染，而且低品位热能的利用难度较大，就会造成一定的影响。随着现代科学技术的进步，能源成本的升高，都推动着对新进技术设备的研究，目前可以对低品位热能进行利用的方式多种多样，企业可以结合自身的需求，选择恰当合理的技术条件，从而保证低品位热能能够得到充分利用。例如企业可以选择热管技术、余热制冷技术、乏汽增压等等，从而有效降低能源的消耗，提高自身经济效益，也能够为社会带来更加良好的环境效益及社会效益。

一、直接使用

低品位热能直接利用是其备案的首选。具体操作如：可以将低品位热能直接用到为企业采暖或者生活热水等多个方面。但是也要根据热能的实际情况而定，一般情况下，在120℃以内50℃以上的热能都能够被直接使用，而且热能转化效率100%。在直接使用过程中要选择科学合理的设备，从而保证传热过程的正常进行，而板式换热器在于低品位热能使用中最为常见。

二、热管技术应用

热管技术就是将热管作为传热元件，通过对热传导原理的应用来加强介质的传递，物体在产生热能后，可以通过热管将热量传递出去，而且其基本导热能力超过其他。热管技术的实用拓宽了低品位热能的范围，而且低品位热能转换更容易实现。尤其是对于烟道余热来说，通过热管技术能够充分发挥其热能的作用。一般情况下可以根据热管管内的实际温度区域进行划分，通常包括低温热管，常温热管，中温热管以及高温热管。热管技术应用下的热能转换，可以将各项热量应用于其他行业，而且热管技术的散热能力较为常见，电子元器件通过热管散热技术的使用能够降低自身体积，保证自身性能。

三、热泵技术将低温热源转为高温热源

如果想将低温位热能向高温位热能实现转移，那么就可以通过热泵技术的应用，再加入少量的高品位热源的方式来实现。其具体操作包括以下三种：

（一）利用水源式热泵为低温水增温

水源式热泵的工作原理就是通过将一瓶温热水作为输入能源，然后再加入少量的高品位电能来推动压缩机的使用，这样可以使机组出水的温度增加5～20℃左右。而低温型水源热泵的出水温度，则可以达到45～60℃。高温型的可以高达75～85℃。水银式热泵具有应用水源温度范围较广的优点，其进水温度可以在15～60℃左右，而出水温度则最低可以达到45℃，最高可以达到85℃。而实验机组的工作效率较高，广泛应用于空调制热。

（二）第一类吸收式热泵

第1类吸收式热泵也就是增热型热泵，其工作原理是将高温热源作为主要驱动能源，从而产生大量的热能。而高温热能能够有效驱动低温热源向高温热源转换，从而实现提高热能利用率的目标。而对于第1类吸收式热泵而言，可以将其集中热源温度输入区间设置在35～80℃之间，而且输出的中温热水温度能够高达90℃。目前第1类吸收式热泵更常见于热电联产项目中，日常生活中居民采暖热水一般是由火力发电余热而来。

（三）第二类吸收式热泵

第2类吸收式热泵，通过将中温热源产生的高温热能进行二次利用，然后驱动中低温热能制取热量，从而将其热能转换为更高温位，实现热源的利用。而且由于中温热源和低温热源中存在一定的热值差在制取热量过程中，部分中温热源虽然温度高于高温热源，但是其能量却不能达到高温热源的指标。第2类吸收式热泵常见于石油化工行业，当前热泵技术较为成熟，而且在运行过程中应用成本较低，相关设备的维护也十分便捷。

四、吸收式冷水机用于空调或作工艺冷冻水

吸收式制冷机组与吸收式热泵原理大致相同，其都是通过某项特殊物料的物理化学性质，然后通过吸热和放热的过程，对物质向另一个物质转换及释放。吸收式制冷装置一般有发生器，冷凝器，循环泵等等。常见的工作介质包括溴化锂冷水机组，以及吸收式氨冷水机组。

（一）溴化锂吸收式冷水机组

溴化锂吸收式冷水机组可以使用75～120℃的中温热源制作冷冻水。一般常见于中央空调的制冷系统或者工艺用水。为避免出现水结冰的情况，在使用溴化锂吸收式冷水机组制冷时，只能制作5℃以上的冷冻水。但使用此项装置时，需要保证机组处于真空条件下进行运行，如果一旦真空度不能符合标准，那么机组并不能有效运行，或者出现功能下降的情况。

（二）吸收式氨冷水机组

吸收式氨冷水机组与溴化锂吸收式冷水机组不同的是，其能够制作0～30℃内的低温冷水。如果制作过程中温度越来越低，那么机组的效率也就会随之降低所需的低品位热能也就越来越高。如果在余热十分富裕的环境下，可以使用压缩机进行制冷。此项工艺更适用于氯化钙盐水或者乙二醇水溶液的制作。

五、闪蒸蒸汽

（一）用于工艺

在正常压强下，如果工艺冷却水的温度在100℃以上，那么就可以利用冷却水将其直接闪蒸蒸汽，从而为装置所使用。如果工艺冷却水的温度升高，那么闪蒸蒸汽的压力也就会增强，其品质也最佳，在运输过程中也更为便捷。一般情况下闪蒸蒸汽工艺水的温度可以高达150℃。但是闪蒸蒸汽需要保证冷却水的水质处于较高状态，而且不能够含有腐蚀性物质。

（二）用于发电

如果工艺冷却水含量增大，那么其所在的热能也就增多，那么在使用闪蒸蒸汽是就不易被消化，所以可以将其用于发电。其工作原理是将低位热能向高位电能转换。发电原理与火电发电原理大致相同，驱动汽轮机发电的方式也是有蒸汽膨胀而来。而发电使用的余热温度可以达到150℃，如果温度越高，那么蒸汽的温度也就会越高，产电量也就会越多。

六、离心压缩机乏汽增压

正常工艺情况下，一般塔器塔顶压力控制在10-20KPA（G），气量在几千立方到几十万立方不等，含有大量的气化潜热，因温度较低很难再次使用，只能采用循环水进行冷却，造成资源和能源的浪费。随着离心压缩机制造能力的提高，采用压缩机将塔顶低压气相升压至2.5bar-5bar之间，如果是水蒸气的话温度可升至150℃以上，由此可将低品位热能变成常规热能使用，还能减少循环水的使用量。

结束语：

综上所述，随着机械制造业行业的进步，能源使用成本及社会行业需求都需要积极提高低品位热能的利用效率，企业务必要深入研究相关技术并加以使用。通过对先进设备的应用，能够进一步实现低品位热能的转换，从而提高能源的利用率。

参考文献：

[1]刘廷泽.浅谈低品位热能的利用途径[J].低碳世界，2018（11）：322-323.

[2]陈姣，何振健，冯青龙，林金煌.基于低品位热能利用的热泵型房间空调器除霜技术[J].制冷与空调，2020，20（09）：18-22.

[3]墙新奇.低品位热能利用与减缓气候变暖[J].上海节能，2021（01）：104-107.

作者简介：

蒋加新，出生年月：1987年8月，性别：男，民族：回，籍贯：山东聊城 学历：本科，职称：工程师，研究方向：环保节能。

邹辰轩，出生年月：1989年3月，性别：男，民族：汉，籍贯：山东聊城 学历：本科，职称：工程师，研究方向：环保节能。