工业高温热泵发展现状与展望

当前中国能源结构仍以煤炭为主,替代难度大,非化石能源发展面临多重制约,产业的高耗能、高排放、低能效问题并存,绿色低碳技术亟需加强。工业过程供热占据能源消耗的50%,因此实现工业过程供热的低碳化是实现碳中和的重要部分。为达到工业过程供热所需的体量和温度,高温/蒸汽热泵需要深入研究和广泛推广。本文从国内外工业热泵技术现状,分析目前工业热泵通常采用的系统循环型式、制冷剂压缩技术、水蒸气压缩技术;结合第四代低全球变暖潜值制冷剂发展现状,给出环保工业热泵的适用制冷剂;提出工业热泵技术发展展望,最后结合双碳目标的实现和工业锅炉替代市场分析,展开了工业热泵应用场景的拓展分析。

水蒸气准饱和压缩高温热泵循环性能分析

水蒸气高温热泵将自然工质水的环保性和热泵的节能性相结合,充分地发挥了水工质在高温热泵领域的性能优势,喷水降温更是有效地保证了机组的长期安全稳定与高效运行。分析了在热泵系统中构建逆卡诺循环的可能性,以及面临的主要问题,从理论上证实了在水蒸气压缩的过程中往工作腔内连续喷入低焓值的水工质来实现水蒸气的准饱和压缩,不仅能够有效地降低压缩终了的排气过热度,还有利于提高系统整体性能。针对吸气过热度和喷液冷却次数对系统性能的影响进行了理论分析,得出吸气过热度的存在不利于系统性能的提升,而喷液次数的增加则对于系统性能有利,但当喷液次数超过5次以后,系统性能的提升就十分缓慢了。当吸气过热度为20℃时,和无吸气过热度相比,COP降低了1.45%~1.54%;当喷水次数达到30次,和1次喷水相比,COP提升了3.10%~3.73%。