工業低溫余熱回收用于多周期供冷的設計與優化

高 為, 周宇昊, 張凌瑋, 王彧斐

(1. 華電電力科學研究院有限公司, 浙江 杭州310030; 2. 浙江省蓄能與建筑節能技術重點實驗室,浙江 杭州310030; 3. 中國石油大學(北京) 化學工程與環境學院, 北京 昌平102249)

1 前 言

在我國工業領域中，常有大量低溫余熱資源沒有得到回收利用。目前對低溫余熱的定義不盡相同[1-3]，一般可認為200 ℃以下的余熱為低溫余熱。在我國石化行業中，低溫余熱的占比可達80%[3]。由于溫度等級低，回收利用技術難度高，低溫余熱的浪費情況非常嚴重。據估計，我國北方每年損失近7.6×1014J，約合2.6 億噸標準煤當量(tce)的低溫余熱[4]。與此同時，大量化石燃料燃燒產生高品質能源，以滿足城市建筑物的能源需求。如果能在城市供熱供冷中有效地利用工業低溫余熱，則可以減少化石燃料的消耗和溫室氣體的排放量，并提高能源的利用效率[5]。當前已有一些研究致力于將低溫余熱整合到區域供暖系統中，例如，Fang 等[2]提出一種估算低溫余熱利用潛力的方法，Tveit 等[6]為一座造紙廠與市政能源系統的整合設計換熱網絡。

在傳統的建筑物制冷方式中，獨立的小型制冷機用于滿足每個房間或建筑物的冷量需求，如家用空調。近年來，利用大型制冷站集中制冷并將冷量輸送至周邊用戶的區域供冷技術得到了重視和發展。S?derman[7]提出一種包括冷卻設備在內的區域供冷優化模型。中央冷卻設備的制冷方式可分為壓縮式制冷和吸收式制冷2 種，相比于主要由電驅動的壓縮式制冷，吸收式制冷能夠利用低溫余熱資源來驅動制冷循環的運轉[3,8]，從而提高能源的利用效率，這使得吸收式制冷技術在區域供冷中具有較強的吸引力。……