超高溫?zé)岜弥攸c應(yīng)用領(lǐng)域分析

• 陳博 2023年3月16日 來源：中研網(wǎng) 777 47
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我國能源消耗較大，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品的單位能耗較高，因此工業(yè)領(lǐng)域具有較大的節(jié)能潛力，高溫?zé)岜迷诠I(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景較好。在國內(nèi)環(huán)保監(jiān)管趨嚴(yán)，國內(nèi)企業(yè)需要提高工業(yè)余熱利用率，利用高溫?zé)岜眉夹g(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，減少污染。

我國能源消耗較大，尤其是工業(yè)領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品的單位能耗較高，因此工業(yè)領(lǐng)域具有較大的節(jié)能潛力，高溫?zé)岜迷诠I(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景較好。在國內(nèi)環(huán)保監(jiān)管趨嚴(yán)，國內(nèi)企業(yè)需要提高工業(yè)余熱利用率，利用高溫?zé)岜眉夹g(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，減少污染。

一、醫(yī)藥制品業(yè)

近年來，隨著人民群眾對醫(yī)藥健康服務(wù)要求的不斷提高，以及政策環(huán)境的推動，新技術(shù)的涌現(xiàn)，我國醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)迎來轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期。而在此過程中，醫(yī)藥企業(yè)對制藥設(shè)備也提出更高的要求。以干燥裝備為例，其必須符合新版GMP認(rèn)證要求，保證藥品生產(chǎn)過程的合理、產(chǎn)品均一、無積料等，另外隨著節(jié)能環(huán)保要求的提高，企業(yè)對節(jié)能環(huán)保性能也提出更高的要求。

二、橡膠制品業(yè)

高溫?zé)岜煤娓蓹C組應(yīng)用在橡膠中，作為橡膠的烘干設(shè)備，室內(nèi)端直接利用風(fēng)冷冷凝，出風(fēng)溫度高，具有節(jié)能、烘干時間短、可以進行多段溫度及烘干時間設(shè)置，自動排濕等優(yōu)點。

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熱泵干燥是一種溫和的干燥方式，接近自然干燥。表面水分的蒸發(fā)速度與內(nèi)部水分向表面遷移速度比較接近，使被干燥物品的品質(zhì)好、色澤好、產(chǎn)品等級高。橡膠干燥不僅要求提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)約能耗，同時必須對環(huán)境友好?；谙嗤脑u價標(biāo)準(zhǔn)，熱泵對全球變暖的影響與電釋放的CO₂ 相比是很小的。對環(huán)境的友好是熱泵干燥的優(yōu)點。目前，國外提倡應(yīng)用熱泵來減少CO₂的排放，它必將得到進一步應(yīng)用。

三、塑料制品業(yè)

在過去的很多年里，高溫熔體泵輔助塑料擠出已為發(fā)達國家的人們廣泛注意。在近十幾年中，它已成為塑料工業(yè)的主流。高溫熔體泵的眾多應(yīng)用包括、薄膜、擠出涂覆、片材、造粒、型材擠出等。這些應(yīng)用幾乎涉及所有的熱塑性樹脂、熱塑性彈性及其它的聚合物。

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應(yīng)用熔體泵的優(yōu)點現(xiàn)已為國際上發(fā)表的眾多科技文獻充分論證。國際上許多聚合物生產(chǎn)、加工與塑料擠出機供應(yīng)方面的著名廠商都在熔體泵的應(yīng)用開發(fā)方面領(lǐng)先一步，并取得了顯著效益。

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中國國內(nèi)只有少數(shù)廠家隨進口生產(chǎn)線引進過熔體泵。由于受當(dāng)時中國國內(nèi)塑料加工工業(yè)的整體發(fā)展水平所限，人們沒有對熔體泵的應(yīng)用給予足夠的重視。如今，中國國民經(jīng)濟總體形勢發(fā)展看好，石化工業(yè)發(fā)展迅速，塑料原料充足。隨著國內(nèi)塑料加工企業(yè)間的競爭日趨激烈，人們將不得不對擠出制品有高質(zhì)量高精度要求；對擠出工藝過程的節(jié)材節(jié)能要求以及對加工設(shè)備的高產(chǎn)率低能耗要求給予更多的關(guān)注，而采用高溫熔體泵技術(shù)恰恰能適應(yīng)并有效地滿足這一需求。

四、電廠廢熱

目前我國一般大型火電廠實際熱效率僅為40%，核電不及35%，60%以上熱量排到環(huán)境（主要是冷卻水帶走）。另外，電廠的循環(huán)冷卻水在冷卻過程中向環(huán)境釋放出巨大的熱量，如果這部分熱能排放到大氣中，不但對大氣造成熱污染，而且會造成能源的嚴(yán)重浪費。若將這部分熱能加以回收用于工業(yè)用熱水或者供暖熱水，不僅能提高熱電廠熱能的綜合利用率，而且為電廠帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。電廠循環(huán)水源熱泵系統(tǒng)利用電廠循環(huán)冷卻水作為熱泵低位熱源進行供熱的形式，把循環(huán)水直接通過水泵引入換熱器，經(jīng)過換熱器冷卻后再由水泵升壓送到冷卻水池或凝汽器循環(huán)水的進水管。

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利用熱泵系統(tǒng)回收火力發(fā)電廠的循環(huán)冷卻水?dāng)y帶的低位熱量，并將其應(yīng)用于電廠的凝汽器冷凝水的預(yù)熱，最后對循環(huán)冷卻水的廢熱熱泵回收系統(tǒng)的節(jié)能情況及環(huán)境效益進行詳細(xì)分析，產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟效益。

五、污水熱量的回收利用

利用高溫水源熱泵可以回收工業(yè)廢水和城市污水排放中所含的熱量。城市污水水源熱泵的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單；渠道中的二級出水與管道中的熱泵工質(zhì)直接換熱，效率較高。缺點是，主機的機房必須設(shè)置在二級出水渠道旁。如果空調(diào)服務(wù)區(qū)離渠道較遠，就需要埋設(shè)較長的冷—熱循環(huán)水（內(nèi)循環(huán)）管道，這樣會造成在輸送過程中的能量損失。因此，這種熱泵只適用于中小型污水處理廠自身的冷暖空調(diào)服務(wù)。也可以滿足污水處理廠附近的住宅小區(qū)的供暖情況。

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工業(yè)廢水的出水溫度往往比較高，回收鍋爐等能量轉(zhuǎn)化設(shè)備產(chǎn)生大量的低溫余熱，提高其溫度用于直接供熱，既可解決除塵污水循環(huán)利用需要降溫的問題，避免余熱直接排放到周圍環(huán)境造成的熱污染；又可以把低溫余熱提高到可直接供熱的溫度，提高能源的利用率。這樣，在增加供熱面積的同時又可以顯著地降低能耗，且不會對環(huán)境造成進一步的污染。因此可以利用高溫水源熱泵回收污水中的熱量，回收后的能量用于冬季供暖或生產(chǎn)工藝，并逐漸應(yīng)用于石油、化工、冶金、紡織、食品等各行業(yè)。

六、涂裝

汽車生產(chǎn)制造過程包含沖壓、焊接、涂裝和總裝四個工藝過程，依相關(guān)統(tǒng)計，其中涂裝車間涉及加熱、冷卻、動力、通信控制、照明等，能耗在整個制造生產(chǎn)過程中（沖、焊、涂、總）占比大，所占費用比例在70%以上。

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涂裝車間一般工藝流程為前處理、電泳、電泳烘干、面漆噴漆、面漆烘干等工序，工序中有加熱和冷卻等需求，至今常規(guī)加熱、冷卻能源幾乎都是燃?xì)庵苯蛹訜嵴羝ǜ邏簾崴厮┖屠鋬鰴C冷水。各需求之間獨立處理，沒有做能源回收再利用的整合處理，造成能源浪費，單產(chǎn)能耗高等問題。

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因此，要有效解決涂裝車間的能耗問題，如何提升能耗的使用效率、降低無效能耗和能源的回收再利用是關(guān)鍵。隨著熱泵技術(shù)的發(fā)展，高出水溫度可達90度，以及涂裝材料、涂裝工藝及設(shè)備的革新，涂裝工藝中熱能品位也逐漸降低要求，高溫?zé)岜贸鏊疁囟纫褲M足生產(chǎn)熱能品位需求。

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熱泵作為從低位能源向高位能源傳輸熱量的設(shè)備，運行效率COP高,且在運轉(zhuǎn)過程中一定會產(chǎn)生低溫物品和高溫物品兩種產(chǎn)出，利用此物性正好滿足涂裝工序的冷熱需求，實現(xiàn)能能源綜合處理。

七、食品制造

將熱泵用于食品干燥越來越受到人們的關(guān)注。熱泵干燥的溫度范圍調(diào)節(jié)比較廣。兩級壓縮的高溫?zé)岜酶稍锵到y(tǒng)，可以實現(xiàn)單雙級壓縮，以便達到更高的需求溫度。通過兩級或多級串聯(lián)的階梯狀升溫，干燥溫度可達到95°C，如果進一步優(yōu)化設(shè)計，就可以實現(xiàn)更高的溫度的目標(biāo)。采用兩級壓縮的高溫?zé)岜眠M行干燥過程中的含水率、溫度、濕度變化與常規(guī)干燥裝置的趨勢一致。并且可以根據(jù)干燥基準(zhǔn)表調(diào)整溫度；干燥箱內(nèi)濕度隨著時間的增加不斷下降,以便食品內(nèi)水分的蒸發(fā)。

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在谷物干燥中，利用熱泵可以節(jié)能50%以上。目前在歐洲一些發(fā)達國家熱泵已經(jīng)用于谷物干燥技術(shù)。我國也在1998年的重點糧庫建設(shè)中，開始引進這項技術(shù)。熱泵烘干本身安全環(huán)保，經(jīng)濟效益較高，是未來食品行業(yè)烘干的大趨勢。從響應(yīng)環(huán)保政策要求，取代傳統(tǒng)高能耗烘干技術(shù)的角度來說，這個市場前景可期。

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