排烟热回收型直燃机循环研究

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孙贺江 由世俊 涂光备

摘要：在天然气气源充足的地区，直接使用天然气为动力的直燃式吸收式制冷机取代中央空调的电动制冷机是目前普遍使用的一种方式。本文介绍了带排烟热回收发生器的吸收式制冷循环的原理，并对这一新型循环进行了模拟计算。计算结果表明，在一定范围内，新循环的性能系数COP随着排烟热回收产生蒸汽比例α的增大而增大，燃料消耗量随α的增大而减小。新型循环排烟温度可降低到120℃左右，有利于保护环境；而且它的推广能够实现燃气的冬夏负荷平衡，逐步形成合理的能源结构，实现资源的可持续发展。

关键词：排烟热回收 COP 节能 直燃机

1 前言 我国溴化锂吸收式制冷机的发展自20世纪60年代研制成功以来，已经得到了快速发展。直燃型吸收式制冷以其工质对臭氧层无破坏，节电，利于平衡冬夏燃气峰谷等特点得到日益推广。特别是随着近来“西气东输”工程的进展，以及近些年来“拉闸限电”问题日益严重，在解决能源需求、环境保护、负荷平衡这些矛盾上，在天然气气源充足的地区，直接使用天然气为动力的直燃式吸收式制冷机取代中央空调的电动制冷机是目前普遍使用的一种方式。直燃型溴化锂吸收式制冷机的研究热点集中在直燃机的新型循环研究，如三效机、四效机循环的研究[1]，吸收式热泵研究[2,3]；吸收器和发生器中的表面活性剂强化传热传质研究、缓蚀剂研究[4]；燃烧效率研究等。

目前，各厂家生产的主流直燃机均是双效溶液循环形式，按溶液流程分为串联和并联，其中串联分正串联和反串联两种，并联分低温热交换器前分流和低温热交换器后分流两种。直燃机高压发生器内的发生温度，达到160℃左右。实际运行时，烟气排放温度一般在190～200℃以上，这么高的排烟温度不仅浪费能源，对环境也造成热污染。如何充分利用洁净能源，提高能源有效利用率，减少对环境的污染值得深入研究。

在此背景下，本文提出了一种新型循环，将排烟热回收发生器与吸收循环结合起来并将其用于直燃型吸收式制冷机。新型循环的研究对提高直燃机的性能系数、降低运行费用、节能环保都有重要意义。

2 带排烟热回收发生器的吸收循环原理 利用排烟热回收的吸收式制冷系统（以低温溶液热交换器后分流为例），如图1所示，在传统的双效吸收循环的基础上加了一个排烟热回收发生器，整个循环相当于一个双效循环加一个单效循环，其基本原理为：从吸收器②出来的稀溶液经过低温溶液热交换器⑦后分为三路，一路经过高温溶液热交换器⑥去向高压发生器⑤、另两路分别进入低压发生器④和排烟热回收发生器⑧。溶液在发生器内受热浓缩，高压发生器⑤产生的蒸汽进入低压发生器④作为低温热源，加热其中的溶液后进入冷凝器③冷凝，低压发生器④产生的蒸汽直接进入冷凝器③冷凝，第三路溶液进入排烟热回收发生器⑧进一步回收烟气中的热量，产生的蒸汽也进入冷凝器③。最后，三路浓缩后的溶液在低温溶液热交换器⑦前汇合后经热交换器进入吸收器②吸收来自蒸发器①冷剂蒸汽被稀释后开始新一轮的循环。

图1 带排烟热回收发生器的吸收循环原理图