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利用工业废热驱动吸收式热泵用于高盐废水低温蒸发浓缩的节能方案

文章出处:人气: 发表时间:2020-10-04 00:00

  高盐工业废水的零排放,绕不开蒸发这道高耗能环节。无论是MVR还是多效蒸发,其运行成本都与当地的电价或蒸汽价格紧密挂钩。然而,在许多化工、电力、冶金工厂,有大量的中低温废热(如70-120℃的工艺冷却水、低压乏汽)被通过冷却塔白白释放到大气中。如果能够利用这些几乎零成本的废热来驱动蒸发过程,将彻底改写高盐废水处理的经济账。吸收式热泵技术,特别是溴化锂吸收式热泵,就像一台神奇的“热量搬运工”,能将大量低品位的废热升级为有用的中温热源,从而为高盐废水的低温蒸发浓缩提供无与伦比的节能解决方案。

  溴化锂吸收式热泵的核心是热泵循环,它由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器四大部件构成。其工作原理是:以工厂的低温废热(例如90℃的热水)作为驱动热源,在发生器内加热溴化锂稀溶液,蒸发出水蒸气(制冷剂),这好比是热泵的“压缩机”功程。然后,这股水蒸气在冷凝器中冷凝放热,将热量传递给需要加热的高盐废水工艺流。冷凝下来的水进入蒸发器,在低压下从另一股低温废热源(如30-40℃的循环水回水)中吸取大量的热而蒸发,产生冷剂蒸汽。这些冷剂蒸汽最后在吸收器中被来自发生器的溴化锂浓溶液强烈吸收,并释放出巨大的吸收热,再次用于加热高盐废水工艺流。简单来说,这台装置消耗了1份的高品位热(90℃热水),从环境中“泵”出约0.7份的低温废热,最终总共输出约1.7份的有用中温热能,供给废水蒸发器。

  这套系统与高盐废水的低温真空蒸发器耦合后,产生了惊人的节能效益。废水蒸发器所需的热源温度一般在70-80℃,这正是吸收式热泵输出热能的最佳温度。原本需要消耗大量昂贵电力(MVR)或新鲜蒸汽(多效蒸发)的蒸发系统,现在可以直接由几乎免费的工厂废热驱动。整个蒸发系统的运行成本,除了维持真空和输送的少量泵功率外,几乎接近于零。这为那些既有高盐废水零排放刚性需求,又有大量未被利用的低温废热的工厂,提供了一条近乎完美的能源耦合路径,将工厂的废热流和废水流失配,实现了全局的能源梯级利用和废水低成本处理的双重目标。

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