低碳技术 压缩式工业余热制冷技术

很多类型的工业生产有用冷需求，同时还有高温热量的需求（如蒸汽、燃气、高温热水等）。伴随高温热量的消耗，生产过程还会排出一定温度的余热。在这种条件下，冷量供应常常采用两种方式，一是电力驱动的压缩式制冷，二是余热驱动的吸收式制冷。这两种技术有各自的优缺点和适用范围。

1.电动压缩式制冷机：这种制冷机以电力驱动，是最常见的制冷方式。电力的能源品位非常高，因此制冷能力很强，可以制取很低温度的冷量，适用范围大，在绝大部分制冷场景都可以应用。这种制冷方式的缺点是使用电力，一方面耗电量大，电力增容费很高，初投资增加；另一方面，电价较高，运行成本增加，特别是制冷温度越低、与冷却水温差越大，制取单位冷量的耗电量越大。因此，在实际项目中，电动压缩式制冷机仅制取满足工艺需求的温度即可，尽量降低运行费用。生产工艺中有较高温度的余热排放场景中，这种制冷方式就不适合了，采用余热驱动吸收式制冷机更加节能、低碳。

2.余热驱动吸收式制冷机：很多工业生产流程会产生70℃以上的余热。这部分余热对工艺生产是没有用的，但是对于制冷工艺，是很好的驱动能源。采用余热制冷，需要使用吸收式制冷机，利用内部的溴化锂溶液/水工质对，产生制冷效果。余热驱动吸收式制冷机的优点突出，运行成本极低，主驱动能源是零成本的余热，仅有动力泵等辅助设备耗电，经济性极好。余热驱动吸收式制冷机的缺点也很明显：余热温度较低，制冷能力受限，冷水水温不能太低。一般来说，80℃以上的余热，可以产生7℃左右的冷水；65-80℃之间的余热，可以产生10℃以上的冷水；65℃以下的余热，无法作为制冷机的驱动能源。在某些场合，需要的冷水温度低于余热制冷机可制取的温度，就没办法使用，只能采用运行费用较高的电动压缩式制冷机。

综上所述，这两种常用的制冷机都有各自的优缺点，适用范围各不相同：电动压缩式制冷机制冷能力强，出水温度低，适用范围广，但是能耗大、运行费用高；余热型吸收式制冷机的运行费用低，但是制冷能力受限制，无法制取超范围的低温冷量，限制了其使用范围。在有工艺余热，但余热制冷温度无法满足要求的情况下，直接使用电动压缩式制冷机，能耗大，余热资源也没有得到有效利用。在这种环境中，使用压缩式余热制冷技术是一个很好的选择。

3.压缩式工业余热制冷技术：该技术是压缩式制冷机与吸收式制冷机的组合设备，结合了二者的优点，并进行了优化。吸收式制冷机可以利用免费的余热驱动，但制冷温度不够；压缩式制冷机的优点是可以产生温度足够低的冷水，但是冷水温度越低、与冷却水之间的温差越高，消耗电力越高。结合两种制冷机的特点，把吸收式制冷机作为基础制冷循环，充分利用免费的余热资源，产生一定温度的冷量作为压缩式制冷机的冷却源；再利用压缩式制冷机进一步制冷，产生适合工艺生产的冷量。吸收式制冷机产生的冷量作为压缩式制冷机的冷却源，大幅度减小了压缩式制冷机的制冷温度和冷却温度之间的温差，驱动电力大幅度降低，达到很高的COP。同时，采用降膜式蒸发冷凝器作为两个制冷循环的连接部件，形成一体化的压缩式余热制冷机，取消了内部循环泵、输送管道的流程，降低了造价、减少了泵耗、优化了工况，经济性进一步提升。综合来说，压缩式余热制冷机充分利用了余热资源，大幅度降低电力消耗，节能效果明显。单台设备制冷范围在500kW-30MW，COP达到10左右，比常规电动压缩式制冷机节能50%以上。

在有余热的工业制冷领域，有电动压缩式制冷机、余热吸收式制冷机和压缩式工业余热制冷机等多种选择。在工况合适的情况下，优先选择余热吸收式制冷机，其次选用压缩式工业余热制冷机。只有在余热温度太低或者没有余热的场景，再选择电动压缩式制冷机。