低碳技术 电辅式工业余热制冷技术

很多工业生产过程有用冷需求，部分生产工艺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，还会产生一定温度的余热。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.电辅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，并进行优化。吸收式制冷机可以利用免费的余热驱动，但制冷温度受限；压缩式制冷机可以产生温度足够低的冷水，但是冷水温度越低，电力消耗越高。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。这种流程大幅度降低压缩式制冷机的制冷温度和冷却温度之间的温差，驱动电力明显降低，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，电辅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电辅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，其次选用电辅式工业余热制冷机。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。