低品位余热回收中的热泵技术发展现状与挑战

目前低品位余热回收存在热回收困难以及利用难度大等诸多问题。通过热泵技术能够提高余热的品位实现质的提升，或者提高余热的利用效率实现量的扩大，还可以将余热回收并入工艺流程，使其在区域供热和供冷方面发挥作用。余热利用有多种热泵（见表2-10、图2-21）可供选择［45］。

表2-10　热泵参数规范

图2-21　热泵类型示意图

（a）压缩式热泵；（b）第一类吸收式热泵；（c）第二类吸收式热泵；（d）化学热泵

国内关于余热回收高温压缩式热泵技术的研究主要集中在高校。上海交通大学利用混合工质将冷凝水从70℃加热到90℃，同时结合太阳能发电技术，针对压缩机频率和COP的关系开展了一系列研究［45］。西安交通大学设计搭建了余热回收高温热泵系统测试平台，采用压缩机喷油冷却技术，有效控制了螺杆压缩机在高温工况下的排气温度，使得出水温度达到85℃，在此基础上开发出制热量700kW的油田余热回收高温热泵机组和制热量420kW的印染工艺用高温热泵机组，并进行了实际应用。天津大学研究了混合工质BY3和BY4的热力学特性，并研究开发出水温度可达100℃的高温热泵机组［46］。合肥通用机械研究院分析研究了高温热泵用压缩机，并进行了实验测试，得到了良好的应用效果。

我国的吸收式热泵和制冷技术最早由上海第一冷冻机厂和中船工业七〇四所等单位共同引进并进行研究。早期研究主要集中在制冷方面，直到1990年才由上海交通大学、上海第一冷冻机厂和上海溶剂厂共同研制出350kW第二类吸收式热泵并通过鉴定，然而产品并没有得到产业化应用［47］。经过上海第一冷冻机厂和江阴溴化锂制冷机厂的研究，以及远大和双良等公司的诸多技术改进，目前我国吸收式热泵行业已经具备了直燃式、热水式和蒸气式机组的设计加工能力，可根据应用场合需求设计出两级、单效和双效等不同类型的机组，逐步形成了完善的产品系列，推动了技术的产业化和标准化。

从发展趋势来看，对于压缩式热泵，热泵工质、输出温度、容量、能效、可靠性与温度适应性是研究的主要方向［48］。吸收式热泵在技术推广中存在的问题是效率低、热源适应能力和温升能力有限。化学热泵需要进一步突破化学热泵热效率低和稳定性不足的技术瓶颈，并验证其可靠性。同时在热泵技术的耦合应用方面，不同温区及应用场合的热泵广谱化应用准则，以及热、电、冷、储、运等综合需求的网络化利用是未来研究的重要方向。

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