水泥厂余热中央空调技术的应用前景

　　人们越来越认识到冷暖空调不仅是一种舒适性的消费，而且是经济生活中不可缺少的一部分。时代发展到今天，它已成为人居环境、工作效率、产品质量、服务水准的重要标志之一。空调行业也成了我国近年来发展最快、对国家和人民生活影响最大的行业之一。可是，它也受到电力的制约，由于我国经济迅速发展，基本建设速度的加快，因而对电力的需求呈现出历史上罕见的持续高速增长，供需矛盾突出。其中空调用电占有很大的比重。2004年空调用电占全国耗电的20％左右。而且空调用电时间集中．加重了高峰用电负荷。2003年夏季空调用电占尖峰负荷的40％～50％，北京、上海、江苏、浙江、广东等20多个省市出现拉闸限电．这就严重影响了居民生活和企业生产。因此．节能就具有重要意义。节能是我国经济和社会发展的一项长期也是当前一项极为迫切的任务．同时也是我们每一个人的社会责任，合理的节约和使用能源是我国的一项基本政策。

　　众所周知，水泥窑窑头、窑尾都有大量的余热，水泥窑的余热除了工艺自身利用作为原料磨和煤磨的烘干热源之外，还有很大部分热量，如何利用一直是水泥工作者所关心的问题。余热发电是一个很好的利用途径，它既充分利用了能源，又为企业创造了可观的经济效益。同时它还可利用一部分余热直接或经转换后供应吸收式制冷机，实现企业或居民区的中央空调。 

1  余热制冷的基本原理     

　　压缩制冷是电能的转换过程．压缩机将蒸发器内所产生的低压低温的制冷剂气体(如氟利昂)吸人汽缸内，经压缩后成为压力温度较高的气体被排入冷凝器．冷凝成液体．再经调压阀节流降压进人蒸发器，此时低压制冷剂气体汽化吸收蒸发器内的热量而降温．这就是我们所需要的空调冷冻水．压缩过程需要消耗较大电能，、     

　　余热制冷是一种吸收式制冷．是靠消耗热能采作为补偿的．而这种热能主要是低位热能，例女[10．4-0．8表压的蒸汽，或60℃以上的热水以及利用工业废气等。吸收式制冷一般是指用溴化锂作为工质的吸收式制冷。溴化锂水溶液只是吸收剂．其中水才是真正的制冷剂，利用水在高真空下低沸点汽化，吸收热量达到制冷目的。它只能制取OC以上的冷媒，正适合制备空调所需冷冻水。溴化锂吸收式制冷循环的基本原理如图l所示。

 
　　来自发生器的高压水蒸气在冷凝器中被冷却为高压液态水．通过膨胀阀后成为低压水蒸气进入蒸发器。在蒸发器中，冷媒水与冷冻水进行热交换而发生汽化．带走冷冻水的热量后成为低压冷媒蒸汽进入吸收器．被吸收器中的溴化锂溶液(又称浓溶液)吸收，吸收的冷过程中产生的热量由送人吸收器中却水带走，、吸收后的溴化锂——水溶液(又称稀溶液)由溶液泵送至发生器．通过与送人发生器中的热源(热水或蒸汽)进行热交换而使其中的水发生汽化，重新产生高压蒸汽。同时，由于溴化锂的蒸发温度较高，稀溶液汽化后．吸收剂则成为浓溶液重新回到吸收器中。在这一过程中．实际上包括了两个循环．即制冷剂(水)的循环和吸收剂(溴化锂溶液)的循环，只有这两个循环同时工作．才能保证整个制冷系统的正常运行。    

　　这与压缩式冷水机组相比是微不足道的。在我国目前的情况下，许多城市都存在电力紧张的状况．为溴化锂冷水机组的广泛应用起到了一定的推进作用。     

　　溴化锂具有很强的吸水性．它极易溶于水，生成溴化锂水溶液。其主要特性是：     

　　(1) 具有很低水蒸气压力，它比同温度下的单纯水的饱和蒸气压力要小得多。溴化锂水溶液浓度越高或温度越低时．其水蒸气分压力就越小．因此它对水蒸气的吸收性很强。在高温下又能将吸收的水释放出来。

　　(2)制冷剂水在低压下汽化时要吸收热量。汽化温度与压力有关：压力越低，水的汽化(沸腾、蒸发)温度就越低。在吸收式制冷中如让水在7cC就汽化(沸腾、蒸发)．那么压力就要降到1kPa。可见，作为制冷剂水在实现制冷循环过程中都是在高度真空度下进行的。     

　　溴化锂吸收式制冷装置主要由4部分组成．其工作过程分述如下。 

　　发生器 当吸收了水蒸气的溴化锂水溶液由发生器泵，经过热交换器吸收到发生器内时．依靠发生器管束内的热量(蒸气、热水、废气热)加热，使溶液中的水汽化成为溴化锂水蒸气而溶液得以浓缩。冷凝器 汽化后溴化锂水蒸气经过挡水板将液滴分离(防止污染)，便进入冷凝器冷凝成冷剂水，集聚在冷凝器下部的底盘内。热量由管内的冷却水带走，、汽化形成的水蒸气进入吸收器中被浓的溴化锂水溶液吸收。  

　　蒸发器 冷凝器中出来的压力较高的冷剂水经过“U”形管节流装置降压后进入蒸发器内的底盘内．再通过冷剂水泵送到喷淋管喷淋蒸发器管束．吸收空调回水的热量．降温后冷冻水就成了空调用水。    

　　吸收器冷剂水汽化形成的水蒸气经过挡水板进入吸收器中被浓的水溶液吸收：被由吸收泵送来喷淋的中间溶液(是发生器来的浓溶液和吸收器中溶液的混合物)所吸收．使喷淋溶液变稀。中间溶液在吸收水蒸汽过程中所放出的热量．则被吸收器中管束内冷却水带走。     

　　溴化锂稀溶液再由发生器泵送到发生器中加热以蒸发其中的水分．该浓溶液经热交换器放出热量后流人吸收器中．重新吸收冷剂水蒸气就这样组成一个连续的制冷循环。

2  中央空调系统 

2．1  空调系统流程(见图2)   

 　　夏季：蒸汽或高温水进入吸收式制冷机，将制冷水从温度12℃降至7℃，7℃的制冷水再送到空调用户使用(如风机盘管)吸收室内热量后室内温度降低(约27℃)，制冷水温度升高(约12℃)回到吸收式制冷机，如此循环。     

　　冬季：蒸汽或高温水经水一水热交换器将空调热回水(约500(2)加热至60℃左右，60℃的热水再送到空调用户使用(如风机盘管)加热室内温度。室内温度提高后(约21℃)空调水温度降低(约50％)回到水一水热交换器将空调热回水加热至60℃。亦如此循环。 

　　中央空调系统的主要设备有：烟气型溴化锂吸收式冷热机组；水泵(循环水泵及冷却水泵)；末端装置(如风机盘管、空调机组、新风机等)；冷却塔；分水器、集水器等。 

2．2  中央空调系统及经济比较 

1一水泥窑(或熟料冷却机)余热锅炉；2一吸收式制冷机；3一热交换器；4一袋式收尘器；    5一风机；6一冷却器；7一水泵；8一分水器；9一集水器；10一膨胀水箱  

　　设计将根据水泥厂或家属区等实际需要决定所需的空调面积而后计算冷量及选定制冷机组的规格大小。     

　　案例：假设水泥厂办公楼或其它建筑物建筑总面积6 000～7 000m2，设置余热中央空调。制冷量约1 160kW，制冷机组有几种方案可供选择。如果利用余热实施中央空调，其投资额约为250万元，见表1；经营费用见表2。 

　　从表2可见，由于燃油而使电制冷及普通型吸收式制冷系统的运行费用较高，而采用余热型吸收式机组能耗最低，经营费用也最省。年经营费用约7万元。    

　　折算每m2建筑面积只有10元左右。以家属区设置这套系统按100住户，每户建筑面积100m。计算，每户一年也只负担l 000元左右的空调经营费(未计折旧费、人员工资、管理费等)应该说负担还是比较轻的。 

3  结论     

　　(1)采用余热型吸收式冷热机组来实现水泥厂中央空调不能不说是一个最佳方案。吸收式制冷机组所需要的热能是从水泥窑的余热提供，不需要另设热源。冬季又是利用余热供热．机组所需要的热能也很省．这确实是一项非常节能的技术。    

　　(2)余热中央空调十分节能，因此其经营费用不高．只有电制冷的15％左右。它的一次性投资也不很大．且不需要电力增容(电容量只10kW左右。)这就为水泥厂设置余热中央空调系统创造了很好的条件。     

　　(3)余热型吸收式制冷是一项成熟的技术．安装完毕可一次投入运行，且操作简单、稳定，除了三台小功率电机外，没有回转机械，因而自身噪声也很小，设备故障率低。在其它行业已得到广泛应用。     

　　(4)吸收式制冷为环保型。而电制冷的制冷剂大多是氟利昂，它对大气臭氧层有破坏作用及产生温室效应，造成气候的变异。而吸收式制冷剂是水，吸收剂溴化锂溶液对人体无毒性，对皮肤也没有刺激作用。     

　　总之，水泥企业利用余热设置节能型中央空调系统．可以说为水泥窑余热回收的利用扩展了一个新的领域．目前水泥厂空调仅限于中央控制室、电气控制室等，随着时代的发展，人们对空调的需求更为迫切．工厂也有必要也有条件为员工创造一个舒适的工作、生活环境。如果家属区离工厂区不远就更可以实施余热中央空调方案．为职工谋福利．它的应用前景应该说是非常好的。