Отличия абсорбционных тепловых насосов первого и второго типа

Назначение АБТН (абсорбционного бромисто-литиевого теплового насоса) — утилизация бросового тепла и его трансформация на более высокий температурный уровень. Для этого тепловому насосу требуется дополнительный источник энергии — не электрический, а тепловой. Выбор модели АБТН определяется температурой бросового тепла, требуемой температурой потребителя тепловой энергии и имеющимся видом дополнительного теплового ресурса.

Принцип работы АБТН существенно не отличается от принципа работы абсорбционной холодильной машины (АБХМ). Основная разница состоит лишь в температурах рабочих сред, которые определяют некоторые конструктивные особенности АБТН.
Абсорбционные тепловые насосы делятся на 2 типа. АБТН первого типа (АБТН-I) часто применяют в теплоэнергетике и различных отраслях промышленности. Основная доля рынка АБТН приходится на них. АБТН-II распространены значительно меньше и в основном применяются на химических производствах.

АБТН первого типа предназначен для утилизации низкотемпературной тепловой энергии (не ниже 30°С). На выходе из АБТН формируется температура до 90°С. В составе выходной тепловой энергии АБТН первого типа 40% составляет «бросовая» теплота. А 60% составляет дополнительно потребляемая высокотемпературная тепловая энергия (пар, горячая вода, теплота сжигания топлива). Также возможно использование «бросовой» энергии дымовых (отходящих) газов, отработанного пара, горячей воды, не потребляемой в теплый период года.

АБТН первого типа может заменить собой градирни системы оборотного водоснабжения, и это одна из самых перспективных областей их применения. Однако температура воды, нагретой АБТН первого типа, не превышает 90°С.

АБТН второго типа могут нагреть воду до высоких температур, могут вырабатывать также и пар, и не требуют использования дополнительного источника тепловой энергии. Однако лишь 40% утилизированной энергии трансформируется на высокотемпературный уровень, а 60 % утилизируемой энергии сбрасывается в градирню.

АБТН первого типа очень широко используются в теплоэнергетических системах, где служат для предподогрева обратной сетевой или подпиточной воды за счет утилизации теплоты системы оборотного водоснабжения.

АБТН второго типа используются на промышленных предприятиях, где часто имеются излишние высокотемпературные энергетические потоки и одновременно существует потребность в энергии более высокого потенциала.

В нефтехимии, нефтепереработке и на химических производствах АБТН одновременно выполняют 2 задачи: охлаждение в одной ветви технологического процесса и нагрев в другой. Примером использования АБТН в нефтепереработке является нагрев Н-бутана за счет тепловой энергии, утилизированной от изобутана. До 40% тепловой энергии для нагрева можно получить из «бросовой» теплоты, утилизируемой от изобутана, поступающего на орошение. При производстве синтетического (бутадиенового) каучука в технологическом процессе одновременно нужен нагрев одной среды и охлаждение другой. Эффективность применения АБТН в таких случаях настолько велика, что в Китае на законодательном уровне запрещено строительство новых ТЭЦ без абсорбционных тепловых насосов.

Применение АБТН II типа в производстве спирта позволяет существенно снизить высокие энерго- и теплозатраты в процессе:

• очистки,
• подогрева,
• замеса,
• при водо-тепловой переработке
• пастеризации.

Это позволяет существенно снизить себестоимость производства спирта.

АБТН из «бросового источника тепла» позволяет производить высокотемпературную энергию до 169°С (пар с давлением до 6 ати) для ультравысокотемпературной обработки молока, производства плавленного сыра, мгновенной, длительной и короткой пастеризации молока.

Основными потребителями АБТН являются тепло-, электрогенерирующие компании и энергоемкие технологические производства (нефтепереработка, газопереработка, нефтехимия, производство минеральных удобрений, металлургия и т.п.).

АБТН на ТЭЦ: многие российские ТЭЦ работают по прямоточной системе охлаждения энергетических агрегатов. Природная вода при этом может загрязняться, предприятие оплачивает экологические штрафы, а тарифы на потребление воды растут. Переход к замкнутой системе охлаждения с помощью градирен не всегда возможен (отсутствие места, дороговизна). Охлаждение энергетической установки (например, подшипников и масляной системы турбины, работающей в теплофикационном цикле) может выполнять АБТН, который заменяет собой градирню. В контуре нагрева АБТН утилизированную тепловую энергию отдает в контур предподогрева подпиточной или обратной сетевой воды.

Расход топлива на предподогрев снижается до 40%! Одновременно обеспечивается стабильность работы энергетического оборудования. Таким образом, при применении тепловых насосов существенно снижается удельное потребление топлива на ТЭЦ, уменьшается объем выбросов СО2 в атмосферу и снижается количество потребляемой природной воды. Использование абсорбционных тепловых насосов при том же объеме потребления газа позволяет ТЭЦ выработать на 40% больше тепловой энергии. Энергоэффективность и экологичность применения АБТН настолько велика, что в Китае на законодательном уровне запрещено строительство новых ТЭЦ без абсорбционных тепловых насосов.