礦藏廢氣帶動(dòng)泵的壓縮機(jī)體系采熱新踐行
熱泵性能系數(shù)與蒸發(fā)溫度的關(guān)系由可以看出,當(dāng)t2=60℃,t1=25℃時(shí),cop=5,這意味著以F114為工質(zhì)的熱泵,在蒸發(fā)溫度為25℃,凝結(jié)溫度為60℃情況下運(yùn)行時(shí),熱泵所提供的熱量為其功耗的5倍。工質(zhì)的凝結(jié)溫度根據(jù)供熱需要確定,蒸發(fā)溫度取決于低溫?zé)嵩吹那闆r。
熱泵的結(jié)構(gòu)示,它由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器和工質(zhì)組成。壓縮機(jī)由電機(jī)、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?!凉?jié)流閥冷凝器壓縮機(jī)蒸發(fā)器熱泵結(jié)構(gòu)圖熱泵采暖供熱的形式主要有三種:第一,水―水式,配用散熱器采暖;第二,水―空氣式,配用送風(fēng)系統(tǒng);第三,空氣―水式,配用散熱器采暖。
熱泵的動(dòng)力最簡(jiǎn)單的是使用電動(dòng)機(jī)。由于我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)用能方式落后,一次能源總消耗量中轉(zhuǎn)換為電力的比率太?。壳爸徽技s20%),我國(guó)現(xiàn)行的電價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煤價(jià),這就造成了電動(dòng)熱泵雖然節(jié)能,但運(yùn)行并不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)煤礦地區(qū)的實(shí)際情況,最好的方案是以礦井瓦斯為能源拖動(dòng)熱泵,也就是使用燃?xì)鉄岜脤?duì)礦區(qū)供熱,燃?xì)鉄岜檬抢萌細(xì)鈾C(jī)和熱泵的結(jié)合。燃?xì)鉄岜镁哂幸韵绿攸c(diǎn):一是對(duì)廢棄的礦井瓦斯的合理利用,變廢為寶,節(jié)約能源,改善環(huán)境,有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;二是運(yùn)輸和分配上的方便性和自身的經(jīng)濟(jì)性;三是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可用調(diào)速裝置方便地控制,可以在負(fù)荷率為20%~100%的范圍內(nèi)維持較高的效率。國(guó)外樣機(jī)實(shí)驗(yàn)表明,隨著壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速下降,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率基本不變;四是可以從發(fā)動(dòng)機(jī)套和排氣中回收大量熱量,這些熱能相當(dāng)于輸入能量的55%左右,可以用來(lái)補(bǔ)充熱泵冷凝器的輸出。目前我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)與應(yīng)用還處于初級(jí)階段,為了確保礦井生產(chǎn)安全,部分高瓦斯礦井進(jìn)行了抽放,抽放的瓦斯一部分已利用,而另一部分則排空。采用燃?xì)鉄岜霉釣榈V井瓦斯綜合利用開(kāi)辟了新的途徑。
從拖動(dòng)方式研究計(jì)算得出的各類采暖系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。各類采暖系統(tǒng)的熱力學(xué)效率類型熱力學(xué)第一定律效率熱力學(xué)第二定律效率電加熱0.280.069熱水鍋爐0.700.174蒸氣鍋爐0.560.139電動(dòng)熱泵0.980.243燃?xì)鉄岜茫ㄍ咚梗?.500.372燃?xì)鉄岜茫褐茪猓?.050.261從可看出,熱泵的經(jīng)濟(jì)效益是很明顯的。
按我國(guó)現(xiàn)行的燃料價(jià)格,有條件的礦區(qū)采用礦井瓦斯拖動(dòng)熱泵在經(jīng)濟(jì)上已具有與傳統(tǒng)鍋爐供熱相競(jìng)爭(zhēng)的能力。若用燃?xì)鉄岜眉孀髦评錂C(jī)夏季供冷,則在經(jīng)濟(jì)上有更大優(yōu)勢(shì)。
熱泵技術(shù)的應(yīng)用有兩種不同的趨勢(shì):西方一些國(guó)家多用功率幾千千瓦的小型熱泵站,而東歐等國(guó)家則推薦建造數(shù)千千瓦的大型熱泵站。小型熱泵站的優(yōu)點(diǎn)是分散、靈活,但單位功率的造價(jià)和能耗都比較高。而大型熱泵站供熱能力強(qiáng),單位功率投資少,易于完善系統(tǒng)。如果采用離心式壓縮機(jī),有利提高壓縮效率、機(jī)械效率和燃?xì)鈾C(jī)效率,還可用渦輪機(jī)代替節(jié)流閥回收一部分能量等。結(jié)合我國(guó)礦區(qū)的具體情況,經(jīng)過(guò)比較分析,不論是從技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)上的合理性來(lái)看,礦井瓦斯拖動(dòng)熱泵供熱是有發(fā)展前途的。
礦井瓦斯拖動(dòng)熱泵供熱與其它供熱方式一次能源消耗比較熱泵性能系數(shù)(cop)只能說(shuō)明其能量傳輸效果,而節(jié)能效果應(yīng)表現(xiàn)在同一能量輸送時(shí),一次能源消耗量的減少?,F(xiàn)以礦井瓦斯拖動(dòng)熱泵供熱與其它供熱方式的一次能源消耗做比較。
建議和討論a)目前我國(guó)建筑物采暖耗能量大,能源浪費(fèi)嚴(yán)重;而熱泵供熱可以大量節(jié)約能源。b)礦區(qū)運(yùn)用熱泵供熱在能源構(gòu)成上有獨(dú)特的有利條件,可用燃?xì)鉄岜脤?duì)自然能源(空氣、太陽(yáng)能)、低溫地?zé)?、各種工業(yè)余熱進(jìn)行最有利的能量利用組合,使用熱達(dá)到最經(jīng)濟(jì),并最大限度地發(fā)揮綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果。