УТИЛИЗАЦИЯ ВЭР С ПРИМЕНЕНИЕМ АБСОРБЦИОННЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

В основном направлении экономического развития страны большое внимание уделяется усилению режима экономии – одного из важнейших факторов интенсификации производства. Дефицит тепловой энергии в хозяйственном комплексе, рост цен на энергоносители, проблемы экологии приводят к необходимости создания высокоэффективных экологически чистых энергосберегающих технологий и оборудования. Значительное энергосбережение достигается в результате использования вторичных энергоресурсов (ВЭР) [3].

Вторичные энергоресурсы в большом объеме используются в энергетических теплоиспользующих установках, но также довольно широко используются и в холодильных технологиях, одной из наиболее известных и распространенных является использование абсорбционной холодильной машины (АБХМ). В отличие от парокомпрессионных чиллеров, абсорбционные холодильные машины работают за счёт использования тепловой энергии перегретой воды, пара, отработанных газов. Эффективность использования этих машин в большей степени зависит от стоимости теплоты, расходуемой для их работы. Поэтому абсорбционные машины более целесообразно применять там, где имеются дешевые источники теплоты в виде вторичного и отработанного сырья. При рациональном использовании вторичных энергоресурсов и сбросного тепла предприятий можно полностью удовлетворить потребность производств в холоде. Решить эту задачу позволяет применение абсорбционных холодильных машин.

В настоящее время применяются несколько типов абсорбционных холодильных установок:

 - водоаммиачные одно- и двухступенчатые, использующие тепло пара котлов-утилизаторов, то есть работающие на вторичном сырье, физическом тепле горячих газов с температурой 180-200^о С, тепле перегретой воды с температурой 160-180^о С и других энергоносителях;

- бромистолитиевые, работающие на низкопотенциальном тепле или использующие побочные энергетические ресурсы (пар избыточным давлением 70-250 кПа, горячую воду с температурой 70-120^о С) [1].

На предприятиях многих отраслей промышленности технологические процессы сопровождаются выбросами в виде пара, конденсата и горячей воды с температурой до 120⁰С. В холодное время года такие выбросы можно использовать для теплоснабжения систем отопления и вентиляции, как это делается на некоторых объектах. Однако в большинстве случаев теплота сбрасывается в атмосферу. Следствием этого является загрязнение окружающей среды, а также конденсация паровоздушной смеси на поверхности стен зданий, что приводит к их разрушению.

Одним из эффективных направлений использования низкопотенциальных ВЭР является производство холода как для технологических процессов, так и для обеспечения параметров микроклимата в помещениях. Производство холода на базе источников ВЭР можно осуществлять с помощью теплоиспользующих холодильных машин, к которым относятся пароэжекторные и абсорбционные.

Считается, что более целесообразно применять теплоиспользующие холодильные машины – пароэжекторные и абсорбционные бромистолитиевые, так как при определённых условиях использования АБХМ могут оказаться эффективнее, чем широко распространенные компрессионные холодильные установки. Одно из наиболее существенных их преимуществ – возможность использования сбросного тепла ряда производств или отходящего тепла районных теплоэлектроцентралей, так как теплоиспользующие машины работают на паре низкого давления (до 2,5 ата) или горячей воде. Кроме того, для теплоиспользующих машин характерны меньшая стоимость оборудования, снижение первоначальных затрат на сооружение холодильных станций, поскольку машины можно размещать на открытых площадках, простота обслуживания, сокращение числа обслуживающего персонала и расходов на ремонты в связи с отсутствием механизмов с большим количеством движущихся частей.

При низкой стоимости теплоты ВЭР или других источников наиболее эффективным для получения холода является применение абсорбционных холодильных машин (АХМ), использующие в качестве греющих источников водяной пар, горячую воду, отходящие горючие и парогазовые смеси, теплоту технологических процессов. В зависимости от требований объекта, с помощью АХМ можно вырабатывать не только холод, но и осуществлять теплоснабжение, а также комбинированную выработку холода и теплоты. Поэтому, в связи с многоцелевым назначением абсорбционных машин, их можно назвать абсорбционными преобразователями теплоты (АПТ) или абсорбционными тепловыми насосами (АТН).

Среди различных типов АПТ наибольшее распространение получили водоаммиачные и бромистолитиевые.

Выбор того или иного типа АПТ зависит от параметров внешних источников теплоты, природы и свойств рабочих веществ, особенностей теоретических и действительных термодинамических циклов и процессов тепломассопереноса, схем и конструкций АПТ, условий эксплуатации, стоимостных показателей и некоторых других показателей [2].

Широкое распространение получили абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины и тепловые насосы, которые используются для получения холода и теплоты. Распространение бромистолитиевых установок объясняется их высокой эффективностью, экологической чистотой, бесшумностью, простотой в обслуживании, длительным сроком службы и др. Эти холодильные машины являются менее энергоемкими, по сравнению с парокомпрессионными.

В настоящее время нашли практическое применение схемы с затопленным генератором и пленочным абсорбером с рециркуляцией через него слабого раствора, с пленочным генератором и абсорбером и с рециркуляцией через них соответственно крепкого и слабого растворов, с пленочным генератором и абсорбером без рециркуляции через них соответствующих растворов (рис.1) [2].

При этом применяются схемы с параллельной и прямоточной подачей охлаждающей воды в абсорбер и конденсатор.

 а)                                                     б)

Рисунок 1. АБХМ с пленочным генератором и абсорбером без рециркуляции через них соответствующих растворов: а – параллельная подача, б – последовательная подача

I – испаритель; II – абсорбер; III – генератор; IV – конденсатор; V - теплообменник, VI, VII – насосы рециркулируемой воды и слабого раствора соответственно.

В рамках исследования был проведен сравнительный анализ эффективности работы данных схем.

Термодинамическая эффективность установок в значительной степени зависит от температурного уровня используемого источника, значения которого достаточно широки. Основным показателем при этом является величина теплового коэффициента в режиме получения холода и теплоты, а также величина кратности циркуляции раствора, так как с ним связана работа на перекачку раствора насосами.

Значение теплового коэффициента  зависит от способа подачи раствора в генераторы и от типа генератора. Результаты исследования показали, что наиболее эффективной является схема АБХМ с пленочным генератором и абсорбером без рециркуляции через них соответствующих растворов. Значения теплового коэффициента для данной схемы на 4-10 % выше по сравнению с другими схемами, максимальные значения теплового коэффициента достигаются при более высоких температурах греющего источника.

Список литературы:

1. Соколов Е.Я., Бродянский В.М. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения: учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1981. – 320 с.
2. Быков А.В. (ред.) Исследовательские работы в области холодильных и компрессорных машин: тематический сборник трудов. – М.: (ВНИИХОЛОДМАШ), 1985. – 182 с.
3. http://sg-ntk.ru/page/23